Réplication biomimétique de la microstructure de surface racine à l’aide de l’altération de la lithographie douce

Ce protocole permet de développer un système synthétique imitant la microstructure de surface des racines. Le système peut être utilisé pour étudier les interactions racines-environnement d’une manière de contrôle en mettant l’accent sur la structure de surface. Il s’agit d’une technique simple qui peut être effectuée dans n’importe quel laboratoire étudiant les interactions racine-environnement.

En outre, cette technique permet la formation de la surface à partir de divers matériaux. L’étape la plus difficile est l’enlèvement de la racine naturelle du moule négatif. Cette étape nécessite une manipulation douce de la racine pour éviter de déchirer les poils des racines.

La démonstration visuelle améliorera la capacité du spectateur à reproduire cette procédure. Commencez par enlever la plante du sol après trois semaines de croissance. Couper le système racinaire de la plante au point d’interaction avec la tige et mettre la plante sans racines dans un bécher avec de l’eau.

Après quelques jours, couper les racines adventitious qui émergent de la tige et les utiliser pour la réplication. Pour préparer les racines germées des graines, mouiller un papier filtre à l’intérieur d’une boîte de Pétri avec de l’eau et mettre plusieurs graines M82 sur le papier. Incuber le plat à 25 degrés Celsius et hydrater le papier tous les jours.

Environ cinq jours plus tard, les racines germinantes seront suffisamment longues pour être réplicées. Préparez la solution négative de réplique en ajoutant 9.49 grammes de dimétharylate de diuréthane à une tasse de 50 millilitres. Ajouter 1,45 millilitres de méthacrylate éthylique à la tasse et les conserver à température ambiante jusqu’à ce que la solution devienne homogène et semble claire.

Ajouter trois millilitres du plastifiant et remuer la solution pendant une autre heure. Ajouter ensuite 300 microlitres de l’initiateur photo et remuer pendant la nuit ou jusqu’à ce que toutes les bulles soient enlevées. Pour générer la réplique négative de la racine, prenez une lame de verre propre et versez un millilitre de la solution de réplique négative sur elle.

Placez deux à trois racines sur la solution, en vous assurant que les racines ne sont pas entièrement couvertes. Gardez la lame sous une lampe ultraviolette de huit watts pendant huit à 10 minutes, puis éteignez la lampe UV. Retirez la réplique de la glissière de verre et mettez-la dans une boîte de Pétri remplie d’éthanol pour enlever le monomère non réagi.

Utilisez des forceps pour enlever lentement et doucement la racine de la réplique. Pour préparer la solution PDMS pour la réplique positive, placez 10 grammes de siloxane diméthyle dans une tasse. Ajouter un gramme d’agent curatif et bien mélanger.

Chauffer le mélange dans un dessiccateur sous vide pendant deux heures pour enlever les bulles d’air. Placez la réplique négative en polyuréthane dans une boîte de Pétri et versez le mélange PDMS sur la réplique négative. Appliquer le vide pendant deux heures pour assurer la couverture de la microstructure et garder la boîte de Pétri à température ambiante pendant la nuit.

Le lendemain, séparez la réplique positive guérie de la réplique négative à l’aide de forceps. Pour préparer la réplique positive de la cellulose éthylique, ajouter 20 millilitres d’éthanol à une tasse de 100 millilitres. Ajouter ensuite 1,32 millilitres de plastifiant et 3,3 grammes de cellulose éthylique.

Et remuer la solution à température ambiante pendant deux heures. Le lendemain, versez la solution de cellulose éthylique sur la réplique négative dans une boîte de Pétri et laissez le plat sous le capot pendant la nuit. Puis retirez lentement la réplique positive de la réplique négative avec des forceps.

Une bonne réplique négative peut être générée si le protocole est suivi correctement. Cette réplique montrera la structure cellulaire de la surface de la racine ainsi que des trous représentant l’emplacement des poils des racines. Si la racine est immergée dans la solution de polyuréthane, elle sera piégée dans le polymère dur et restera dans la réplique négative après sa guérison.

Lors du durcissement avec la lumière UV, dépassant le temps de séchage recommandé, se traduira par un moule en polyuréthane extrêmement dur, ce qui rend impossible d’enlever la racine sans la casser. Parfois, les morceaux de racine sont si petits que la microscopie est nécessaire pour les voir. Des répliques positives ont été générées avec pdms et cellulose éthylique.

Les poils des racines sont dans la zone d’allongement où ils commencent à émerger. Leurs longueurs varient le long de la surface de la racine à mesure qu’elles deviennent plus longues, semblables à la racine naturelle. Certains poils de la réplique de cellulose éthylique sont même visibles sous le microscope léger.

Lorsque vous placez la racine sur la solution de réplique négative, il est important de choisir le côté droit et d’éviter la submersion de la racine à l’intérieur de la solution. Cette technique a été mise au point pour fournir une nouvelle voie de recherche sur les interactions entre les racines et l’environnement de surface. Plus précisément, les forces physiques causées par la microstructure et les propriétés matérielles de la surface.