الإجراء لانتاج ألياف النانو Biofunctional

الهدف العام من هذا الإجراء هو تحضير ألياف نانوية مزينة بمجموعات وظيفية. أولاً، يتم تخليق بوليمر إسهامي كتلوي من الميثوكسي ستيرين وأكسيد الإيثيلين عبر البلمرة الأيونية، وتوصيفه باستخدام مطيافية الرنين المغناطيسي النووي للبروتون. بعد ذلك، يتم غزل البوليمر الوظيفي ومحلول أنابيب النانو أحادية الجدار كهربائياً لتحويلهما إلى ألياف نانوية مركبة.

بعد ذلك، يتم تحديد سلوك الجهد الكهربائي للألياف النانوية بعد تعريضها لبروتين IgE E. وفي نهاية المطاف، فإن الدمج بين ANI والبلمرة الحية مع الغزل الكهربائي يمكن أن ينتج أليافاً نانوية مزينة بمجموعات وظيفية قادرة على الارتباط ببروتينات محددة. وفي هذا النهج لتصنيع ألياف نانوية ذات وظائف حيوية، تسمح البلمرة الحية النانوية بالتخليق السهل لبوليمرات ذات وظائف حيوية وبأوزان جزيئية مضبوطة. علاوة على ذلك، تتيح تقنية الغزل الكهربائي تحضير ألياف نانوية مزينة بمجموعات وظيفية يمكنها التفاعل بشكل محدد مع البروتينات.

يمكن أن توفر هذه الطريقة رؤى قيمة في التشخيص الطبي. كما يمكن تطبيقها على أنظمة أخرى مثل مراقبة أي جزيء واحد مطلوب في البيئة عن طريق دمج ألياف نانوية وظيفية في الملابس والسيارات وما إلى ذلك، حيث يتطلب Can I Poly ظروفاً صارمة للغاية. سيوادك هذا الفيديو على إتقان المعالجات اللازمة لتخليق بوليمر ومعالجته لاحقاً إلى ليف نانوي باستخدام benzophenone كمؤشر؛ قم بتجفيف 200 milliliters من tetra hydron فوق الصوديوم المعدني تحت غاز النيتروجين الجاف.

قم أيضاً بتجفيف 10 milliliters من two methoxy styrene فوق هيدريد الكالسيوم لمدة 24 ساعة، وذلك لاستخدامه في مفاعل البلمرة. وبالنسبة لهذا التفاعل، جهز حماماً مبرداً يتم الحفاظ عليه عند درجة حرارة -78 °C باستخدام ملاط من isopropanol والنيتروجين السائل.

قم بتجميع دورق مستدير القاع بسعة 100 milliliter وفتحة واحدة ذات وصلة خارجية مستدقة قياسية. يتم تركيب محولين للتحكم في التدفق مع صنابير إيقاف وقضيب تقليب من Teflon على طول مسار تدفق التفاعل. يتم استخدام نيتروجين فائق النقاء لضمان أن يكون النظام خاملاً.

أضف 25 µL من THF إلى دورق تفاعل البلمرة. ثم أضف 2 mL من محلول البادئ. بعد ذلك، احقن 4 mL من المونومر الأول واترك التفاعل يستمر لمدة 40 دقيقة.

أضف الآن 1 mL من المونومر الثاني للبلمرة في درجة حرارة الغرفة لمدة يومين، ثم أوقف عملية البلمرة باستخدام حمض الهيدروكلوريك بتركيز 6 M والميثانول. ولتنقية البوليمر، قم بترسيبه في الهكسانات وتجفيفه في فرن تفريغ، ثم انتقل إلى توصيف البوليمر باستخدام NMR. ضع كواشف الربط في دورق ثلاثي العنق وجففها على خط تفريغ لمدة 4 ساعات.

ثم يتم حقن 10 milliliter من di chloro methane الجاف في الدورق تحت غاز النيتروجين. يُترك الخليط ليتحرك في التفاعل لمدة 12 hours في درجة حرارة الغرفة.

قم بترشيح خليط التفاعل لاستعادة راسب البوليمر مرتين في الهكسانات والميثانول، ثم جفف البوليمر المترسب في فرن تفريغ عند 40 °C. وأخيراً، حدد بنية البوليمر ووظيفته باستخدام FTIR و HNMR. قم بإذابة 20% من البوليمر الوظيفي في الكلوروبنزين.

قم الآن بتحضير محلولين من البولي ستيرين في الكلوروبنزين. يُستخدم البولي ستيرين ذو الوزن الجزيئي الأعلى لتحسين التشابك السلسلي للبوليمر وللحصول على اللزوجة المثلى المطلوبة لعملية الغزل الكهربائي. اخلط محاليل البوليمر لتكوين نسب من البوليمرات بواقع واحد إلى واحد وواحد إلى اثنين.

بعد ذلك، أضف 1% من أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدار إلى الخليط وقم بالتقليب طوال الليل. قم بتجميع جهاز الغزل الكهربائي باستخدام مصدر جهد عالٍ من نوع Glassman، ورقاقة سيليكون، ومحقنة أو مضخة محاقن كيميائية، ومصباح لمعاينة العملية. ومع تقدم العملية، اسحب كمية صغيرة من محلول بوليمر swc NT إلى محقنة طبية ثم قم بتركيب المحقنة الطبية.

الآن، قم بتوصيل المشبك الذي يحمل الجهد العالي المراد تطبيقه على الإبرة الموجودة في المحقنة. لبدء عملية الغزل الكهربائي، قم بتشغيل مصدر الجهد العالي واضبط مقياس الجهد على 10 kilovolts. بعد ذلك، ابدأ بدفع مكبس المحقنة.

اعتماداً على طبيعة البوليمرات الموجودة في المركّب، قد تكون هناك حاجة إلى جهود كهربائية أعلى، خاصةً إذا كانت الألياف النانوية المطلوبة يقل قطرها عن 100 نانومتر. قم بفك رقاقة السيليكون وتجفيفها تماماً في مجفف طوال الليل. ولمراقبة المنظور العام للألياف النانوية، قم أولاً بالحصول على صورة باستخدام مجهر ضوئي.

استخدم بعد ذلك مجهرًا إلكترونيًا ماسحًا لملاحظة التفاصيل الأكثر دقة مثل المورفولوجيا، والقطر، ومتوسط حجم المسام. ويتيح التصوير الإضافي باستخدام مجهر القوة الذرية ملاحظة التضاريس ثلاثية الأبعاد للألياف النانوية. ضع قطعة صغيرة من رقاقة السيليكون التي تحتوي على الألياف النانوية على قاعدة تثبيت (mat tech).

غطاء شريحة بئر. أضف 10 µL من الأجسام المضادة الموصومة فلورياً واحضنها لمدة ساعة، ثم اغسل ثلاث مرات بمحلول P-B-S-B-S-A عن طريق توزيع المحلول برفق على جدار طبق MatTek، وتدوير الطبق يدوياً بلطف، ثم إزالة المنظم باستخدام ماصة لمراقبة الارتباط بـ IgE. يتم تصور الألياف بواسطة المجهر البؤري.

تتكون محطة المسبار النموذجية المستخدمة لتحديد خصائص التيار والجهد الأولية للألياف النانوية من مجهر ABOs و lo micro zoomo، ومنصة تثبيت مفرغة للهواء للموضع الدقيق، ومقياس متعدد لقياسات الجهد، ومقياس مصدر لإدخال تيار منخفض إلى الألياف. أولاً، قم بتوصيل اثنين من أجهزة التموضع الدقيق بمصدر تيار منخفض للغاية، وثبت أذرع المسبار الخاصة بأجهزة التموضع الدقيق فوق حصيرة الألياف على جانبين متقابلين بحيث تلامس الرؤوس الألياف. بعد ذلك، قم بتوصيل جهازين آخرين من أجهزة التموضع الدقيق بمقياس متعدد رقمي.

قم بتركيب أذرع المسبار بين الذراعين الآخرين وأنزل الأطراف على حصيرة الألياف. تأكد من أن الأطراف الأربعة على استقامة واحدة قدر الإمكان. أدخل كميات متغيرة من التيار، عادةً ما تكون في نطاق nano amps.

الآن، قم بقياس هبوط الجهد عبر الأطراف الخارجية لكل مقدار من التيار المزود. بعد ذلك، قم برسم مخططات الجهد والتيار وتحديد نوع الجهاز الذي تم تمييزه بواسطة الحصيرة الليفية. في هذه الطريقة، يتم تحضير البوليمر الوظيفي لـ DNP عن طريق البلمرة الأيونية الحية.

يتم تحضير البادئ الوظيفي D المستخدم في عملية البلمرة عن طريق تفاعل انتقال الإلكترون. وفي هذه العملية، يُضاف مونومر ميثوكسي ستيرين ثنائي إلى البادئ، يليه المونومر الثاني وهو أكسيد الإيثيلين. وفي النهاية، يتم إنهاء البوليمر الحي باستخدام الميثانول.

تم تأكيد بنية البوليمر الوظيفي بواسطة مطيافية FTIR وNMR. ويظهر تحليل FTIR الاختفاء التام لامتصاص oh العريض، مما يشير إلى حدوث وظيفية كمية بمجموعة CDNP. كما يحدد تكامل القمم في طيف NMR أن البوليمرات قد تمت وظيفيتها كمياً.

يتم بعد ذلك وظيفياً تعديل البوليمرات عن طريق اقتران DCC لدمج شقوق DNP الوظيفية في هذه الحصيرة من الألياف النانوية الموصلة، وقد تم إثبات خصوصية ارتباط بوليمرات DNP المغزلِة كهربائياً تجاه الجسم المضاد IgE باستخدام الفلورسنت. وعادةً ما يمكن قياس أبعاد الألياف النانوية من خلال صورة للألياف النانوية تحت مجهر القوة الذرية. وتشير صور SEM إلى أن مورفولوجيا هذه الألياف خطية وحبيبية.

الهدف العام هو تحضير ألياف تكون خطية في الغالب. ويظهر مخطط الجهد والتيار لبساط من الألياف النانوية سلوكاً أومياً لمقاومة كهربائية عندما يرتبط المستضد بالألياف النانوية. ويشير التغير في المقاومة إلى أن الألياف الوظيفية لها تطبيقات محتملة كمكون نشط في أجهزة الاستشعار للكشف عن الجزيء الواحد.

يمكن أن يكون التعامل مع المذيبات مثل tetrahydrofuran وdichloromethane وchlorobenzene وdimethyl sulfoxide خطيراً للغاية، لذا يجب اتخاذ الاحتياطات المناسبة بمجرد إتقان الطريقة. يمكن تنفيذ هذا النهج في غضون خمسة أيام، بما يشمل تخليق البوليمر وتوصيفه، وتصنيع الألياف النانوية وتوصيفها.

أثناء محاولة تنفيذ هذا الإجراء، من المهم تذكر أن بلمرة الأنيونات حساسة لشوائب المنتج. آمل أن تكونوا قد استمتعتم بالفيديو، وبالتوفيق في تجاربكم.