הליך לבודת Nanofibers Biofunctional

המטרה הכללית של פרוצדורה זו היא להכין ננו-סיבים מעוטרים בקבוצות פונקציונליות. ראשית, סנתיזו קו-פולימר בלוקי של שני methoxy styrene ו-ethylene oxide באמצעות פולימריזציה יונית, ואפיינו אותו באמצעות ספקטרוסקופיית proton NMR. לאחר מכן, בצעו ספינינג אלקטרוסטטי (electrospin) של הפולימר הפונקציונלי ותמיסת ננו-צינורות דופן אחת לכדי ננו-סיב מרוכב.

לאחר מכן, קבע את התנהגות מתח הזרם של הננו-סיבים לאחר חשיפתם לחלבון IgE E. בשורה התחתונה, שילוב של ANI ופולימריזציה חיה עם אלקטרו-ספינינג יכול להוביל להפקת ננו-סיבים מקושטים בקבוצות פונקציונליות המסוגלות להיקשר לחלבונים ספציפיים. בגישה זו לייצור ננו-סיבים ביו-פונקציונליים, פולימריזציה חיה מאפשרת סינתזה קלה של פולימרים ביו-פונקציונליים בעלי משקלים מולקולריים מבוקרים. טכניקת אלקטרו-ספינינג נוספת מאפשרת את הכנתם של ננו-סיבים מקושטים בקבוצות פונקציונליות, אשר יכולות להגיב באופן ספציפי עם חלבונים.

שיטה זו יכולה לספק תובנות בעלות ערך לאבחון רפואי. ניתן ליישמה גם במערכות אחרות, כגון ניטור של כל מולקולה בודדת רצויה בסביבה על ידי שילוב ננו-סיבים פונקציונליים בביגוד, רכבים וכדומה. Can I Poly דורש תנאים מחמירים ביותר. סרטון זה אמור לסייע לכם לשלוט במניפולציות הדרושות לסנתזה של פולימר ועיבודו לאחר מכן לננו-סיב. תוך שימוש ב-benzophenone כאינדיקטור, ייבשו 200 milliliters של tetra hydron מעל נתרן מתכתי תחת גז חנקן יבש.

ייבשו גם 10 milliliters של two methoxy styrene מעל calcium hydride למשך 24 שעות, עבור ריאקטור הפולימריזציה. עבור תגובה זו, הכינו אמבט טמפרטורה קרה השומרת על מינוס 78 °C באמצעות תערובת של isopropanol וחנקן נוזלי.

הרכיבו בקבוק תחתית עגולה בעל צוואר בודד בנפח 100 milliliter עם חיבור חיצוני סטנדרטי (standard taper). התקינו שני מתאמי בקרת זרימה עם ברזי סגירה (stopcocks) ומוט ערבוב מטפלון לאורך זרימת התגובה. השתמשו בחנקן בדרגת טוהר גבוהה במיוחד (Ultrahigh purity), כדי שהמערכת תהיה אינרטית.

הוסיפו 25 µL של THF לבקבוק תגובת הפולימריזציה. לאחר מכן, הוסיפו שני מיליליטר של תמיסת היוזם. בשלב הבא, הזריקו ארבעה מיליליטר של המונומר הראשון והמתינו 40 דקות להמשך התגובה.

כעת הוסיפו מיליליטר אחד של המונומר השני לפולימריזציה בטמפרטורת החדר למשך יומיים, והפסיקו את הפולימריזציה באמצעות hydrochloric acid בריכוז שש מולרי ומתנול. לאחר מכן, כדי לטהר את הפולימר, השקיעו אותו בתוך hexanes וייבשו בתנור ואקום, והמשיכו לאפיון הפולימר באמצעות NMR. הניחו את ריאגנטים הצימוד בתוך בקבוק תלת-צווארי וייבשו בקו ואקום למשך ארבע שעות.

לאחר מכן, הזרק 10 milliliter של di chloro methane יבש לבקבוק תחת זרם חנקן. הנח לתערובת להמשיך בערבוב למשך 12 שעות, בטמפרטורת החדר.

סננו את תערובת התגובה כדי להבקיע את משקע הפולימר פעמיים אל תוך hexanes ו-methanol, ייבשו את הפולימר המשקע בתנור ואקום בטמפרטורה של 40 °C. לבסוף, קבעו את מבנה הפולימר והפונקציונליות שלו באמצעות FTIR ו-HNMR. המיסו 20% מהפולימר הפונקציונלי ב-chloro benzene.

כעת הכינו שני תמיסות של פוליסטירן בכלורובנזן. הפוליסטירן בעל המשקל המולקולרי הגבוה יותר משמש לשיפור שזירת הפולימר ולהשגת הצמיגות האופטימלית הנדרשת לאלקטרוספינינג. ערבבו את תמיסות הפולימר כדי ליצור יחסי פולימרים של אחד לאחד ואחד לשניים.

לאחר מכן, הוסיפו 1% ננו-צינורות פחמן בעלי דופן אחת לתערובת וערבבו למשך לילה. הרכיבו את מערכת האלקטרו-ספינינג (electro spinning) עם מקור מתח גבוה מסוג Glassman, פרוסת סיליקון, מזרק או משאבת מזרקים כימית, ומנורה לצורך ויזואליזציה של ההליך. עם התקדמות התהליך, שאבו כמות קטנה של תמיסת הפולימר עם ה-swc NT לתוך מזרק תת-עורי והתקינו את המזרק במקומו.

כעת חברו את התפס הנושא את המתח הגבוה שיופעל על המחט של המזרק. כדי להתחיל בתהליך האלקטרוספינינג (electrospinning), הפעילו את מקור המתח הגבוה וכווננו את מד המתח ל-10 kilovolts. לאחר מכן, התחילו לדחוף את בוכנת המזרק.

בהתאם לאופי הפולימרים בקומפוזיט, ייתכן שיהיה צורך במתחים גבוהים יותר, במיוחד אם ישנה שאיפה לסיבים ננומטריים שקוטרם קטן מ-100 nm. יש להסיר את פרוסת הסיליקון ולייבשה לחלוטין במייבש (desiccator) למשך לילה.

לאחר מכן, השתמש במיקרוסקופ אלקטרוני סורק כדי לבחון פרטים דקים יותר כגון מורפולוגיה, קוטר וגודל נקבוביות ממוצע. הדמיה נוספת באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי תאפשר לך לבחון את הטופוגרפיה התלת-ממדית של הננו-סיבים. הנח פיסה קטנה של פרוסת סיליקון שעליה נמצאים ננו-סיבים על mat tech.

זכוכית כיסוי לבאר. הוסף 10 µL של נוגדן המסומן פלואורסצנטית והדגר למשך שעה; שטוף שלוש פעמים עם תמיסת P-B-S-B-S-A על ידי מזיגה עדינה של התמיסה על דופן צלחת המט-טק, סיבוב עדין של הצלחת ביד, ולאחר מכן הסרת הבאפר באמצעות פיפט כדי לצפות בקישור ל-IgE. הסיבים מודגמים באמצעות מיקרוסקופיה קונפוקלית.

תחנת בדיקה טיפית המשמשת לקביעת מאפייני המתח והזרם הראשוניים של הננו-סיבים מורכבת ממיקרוסקופ ABOs ו-lo micro zoomo, במה של תפס ואקום עבור מיקרו-מיקומים (micro positioners), מולטימטר למדידות מתח, ומד-מקור (source meter) להזנת זרם נמוך לסיבים. ראשית, חברו שני מיקרו-מיקומים למקור זרם נמוך מאוד, והניחו את זרועות הבדיקה של המיקרו-מיקומים מעל משטח הסיבים בצדדים מנוגדים, כאשר הקצוות נוגעים בסיבים. לאחר מכן, חברו שני מיקרו-מיקומים נוספים למולטימטר דיגיטלי.

התקן את זרועות הגשש בין שתי הזרועות האחרות והנח את הקצוות על משטח הסיבים. ודא שארבעת הקצוות נמצאים בקו ישר ככל האפשר. הזן כמויות משתנות של זרם, בדרך כלל בטווח של nano amps.

כעת, מדדו את מפל voltaje בין הקצוות החיצוניים עבור כל עוצמת זרם שהוזנה. המשיכו ליצירת גרפי זרם-מתח וקבעו את סוג הרכיב שאותו מאפיין מארג הסיבים. בשיטה זו, הפולימר הפונקציונלי של DNP מוכן באמצעות פולימריזציה חיה יונית.

היוזם הפונקציונלי D המשמש בפולימריזציה מוכן באמצעות תגובת העברת אלקטרונים. בתהליך זה, מוסיפים ליוזם מונומר two methoxy styrene, ולאחריו את המונומר השני, ethylene oxide. ולבסוף, הפולימר החי מופסק באמצעות methanol.

מבנה הפולימר הפונקציונלי מאומת באמצעות ספקטרוסקופיית FTIR ו-NMR. ה-FTIR מראה היעלמות מלאה של ספיגת ה-oh הרחבה, מה שמעיד על פונקציונליזציה כמותית עם קבוצת ה-CDNP. אינטגרציה של הפסגות בספקטרום ה-NMR קובעת כי הפולימרים עברו פונקציונליזציה כמותית.

לאחר מכן, הפולימרים עוברים פונקציונליזציה באמצעות צימוד DCC כדי לשלב מוטיבי DNP פונקציונליים במארג סיבי הננו המוליכים; ספציפיות הקשירה של פולימרי DNP שהופקו באלקטרו-ספינינג כלפי נוגדני IgE הודגמה באופן פלואורסצנטי. בדרך כלל, ניתן למדוד את ממדי סיבי הננו באמצעות תמונת סיב ננו תחת מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM). תמונות SEM מצביעות על כך שהמורפולוגיה של סיבים אלה היא לינארית ומחובבת (beaded).

המטרה הכוללת היא להכין סיבים שהם בעיקר ליניאריים. תרשים של מתח זרם עבור משטחים של ננו-סיבים מציג התנהגות אומית של נגד כאשר האנטיגן קשור לננו-סיבים. שינוי בהתנגדות מרמז כי לסיבים הפונקציונליים יש פוטנציאל ליישום כמרכיב הפעיל בחיישנים לזיהוי מולקולה בודדת.

עבודה עם ממסים כגון tetrahydrofuran, dichloromethane, chlorobenzene ו-dimethyl sulfoxide עלולה להיות מסוכנת ביותר, לכן יש לנקוט באמצעי הזהירות המתאימים. גישה זו יכולה להתבצע בחמישה ימים. היא כוללת סינתזה ואפיון של פולימרים, וכן ייצור ואפיון של סיבים שאינם סיבי פחמן.

במהלך ביצוע הליך זה, חשוב לזכור כי פולימריזציה של anon רגישה לזיהומים במוצר. אני מקווה שנהניתם מהסרטון ובהצלחה בניסויים.