軟リソグラフィの改変を用いた根表面微細構造の生物模倣複製

このプロトコルは、根表面微細構造を模した合成系の開発を可能にする。このシステムは、表面構造を重視した制御方法でルート環境相互作用を研究するために使用できます。これは、ルート環境の相互作用を研究するラボで実行できる簡単な手法です。

さらに、この技術は、様々な材料からの表面の形成を可能にする。最も困難なステップは、負の型から天然根を除去することです。このステップは根の毛を引き裂くことを避けるために根の穏やかな処理を必要とする。

視覚的なデモンストレーションは、この手順を再現する視聴者の能力を強化します。成長の3週間後に土壌から植物を除去することから始めます。茎との相互作用のポイントで植物から根系をカットし、水とビーカーに根のない植物を入れます。

数日後、茎から出てくる冒険的な根を切り取り、複製に使用します。種子発芽根を準備するには、水でペトリ皿の中にろ紙を濡らし、紙の上にいくつかのM82種子を置きます。25°Cで料理をインキュベートし、毎日紙を水分補給します。

約 5 日後、発芽ルートはレプリケーションに使用できる長さになります。50ミリリットルのカップに9.49グラムの利尿ジメタリレートを加えて、負のレプリカ溶液を調製します。1.45ミリリットルのエチルメタクリレートをカップに加え、溶液が均質になり、透明になるまで室温で保管します。

可塑剤を3ミリリットル加え、溶液をさらに1時間かき混ぜます。その後、写真のイニシエーターの300マイクロリットルを追加し、一晩かき混ぜるか、またはすべての気泡が取り除かれるまでをかき混ぜます。根の負のレプリカを生成するには、きれいなガラススライドを取り、その上に負のレプリカ溶液の1ミリリットルを注ぎます。

ソリューションの上に 2 ~ 3 の根を配置し、ルートが完全に覆われないようにします。8~10分間、8ワットの紫外線ランプの下にスライドを置いてから、UVランプのスイッチを切ります。ガラススライドからレプリカを取り出し、エタノールを充填したペトリ皿に入れ、未反応のモノマーを取り除きます。

鉗子を使用して、ゆっくりとかつ穏やかにレプリカからルートを削除します。ポジティブレプリカ用のPDMS溶液を調製するには、カップにジメチルシロキサン10グラムを入れる。1グラムの硬化剤を加え、十分に混ぜます。

空気泡を取り除くために2時間真空下でデシケーターで混合物を加熱します。ポリウレタンネガティブレプリカをペトリ皿に入れ、PDMS混合物をネガティブレプリカの上に注ぎます。微小構造のカバレッジを確保し、ペトリ皿を一晩室温に保つために2時間真空を適用します。

翌日、フォースを使用して、レガネガティブレプリカから、硬化した正のレプリカを分離します。エチルセルロースから陽性のレプリカを調製するには、100ミリリットルのカップにエタノールの20ミリリットルを追加します。その後、1.32ミリリットルの可塑剤と3.3グラムのエチルセルロースを加えます。

そして、室温で溶液を2時間かき混ぜます。翌日、ペトリ皿のネガティブレプリカの上にエチルセルロース溶液を注ぎ、フードの下に一晩残します。次に、フォースを含むネガティブレプリカからポジティブなレプリカをゆっくりと削除します。

プロトコルが正しく従っていれば、ネガティブなレプリカを生成できます。このレプリカには、ルート サーフェスのセル構造と、根ヘアの位置を表す穴が表示されます。ルートがポリウレタン溶液に沈んだ場合、硬いポリマーに閉じ込められ、治癒後も負のレプリカ内に残ります。

UV光で硬化する場合、推奨硬化時間を超えると、極めて硬いポリウレタン型が生じ、根を壊さずに取り除く事ができなくなります。時には根の部分は非常に小さいので、それらを見るために顕微鏡が必要です。陽性レプリカはPDMSおよびエチルセルロースで生成した。

根の毛は、彼らが出現し始める伸び帯にあります。その長さは、自然な根と同様に、長くなるにつれて根の表面に沿って変化します。エチルセルロースレプリカ上の毛の一部は、光顕微鏡の下でも見えます。

ルートをネガティブレプリカソリューションの上に置く場合は、右側を選択し、ソリューション内のルートのマージを避ける必要があります。この技術は、根底面環境の相互作用を研究するための新しい道を提供するために開発されました。具体的には、表面の微細構造や材料特性に起因する物理的な力を有する。