Biofunctional Nanofibers를 제조 절차

이 실험 절차의 전체적인 목표는 작용기가 수식된 나노 섬유를 제조하는 것입니다. 먼저, 음이온 중합을 통해 두 가지 메톡시스티렌과 에틸렌 옥사이드의 블록 공중합체를 합성하고, 양성자 NMR 분광법으로 이를 분석합니다. 다음으로, 작용성 고분자와 단일 벽 탄소 나노튜브 용액을 전기 방사하여 복합 나노 섬유를 제조합니다.

그다음, 단백질 IgE E에 노출된 나노 섬유의 전류-전압 거동을 측정합니다. 결과적으로 ANI와 리빙 중합을 전기 방사와 결합하면 특정 단백질과 결합할 수 있는 작용기가 수식된 나노 섬유를 제작할 수 있습니다. 바이오 기능성 나노 섬유를 제작하는 이 방법에서, 나노 리빙 중합은 분자량이 조절된 바이오 기능성 폴리머의 용이한 합성을 가능하게 합니다. 더 나아가, 전기 방사 기술을 통해 단백질과 특이적으로 상호작용할 수 있는 작용기가 수식된 나노 섬유를 준비할 수 있습니다.

이 방법은 의료 진단에 귀중한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 또한 의류, 자동차 등에 기능성 나노 섬유를 통합함으로써 환경 내에서 원하는 단일 분자를 모니터링하는 것과 같은 다른 시스템에도 적용될 수 있습니다. Can I Poly는 매우 엄격한 조건을 필요로 합니다. 이 영상은 폴리머의 합성과 이후의 나노 섬유 가공에 필요한 조작법을 익히는 데 도움이 될 것입니다. 벤조페논을 지시약으로 사용하여, 건조한 질소 가스 하에서 나트륨 금속으로 tetra hydron 200 milliliters를 탈수하십시오.

또한, 중합 반응기에 사용할 2-메톡시스티렌 10 milliliters를 수소화칼슘으로 24시간 동안 건조시킵니다. 이 반응을 위해 이소프로판올과 액체 질소 슬러리를 사용하여 영하 78 °C로 유지되는 저온 배쓰를 준비하십시오.

표준 테이퍼 외부 조인트가 있는 100 milliliter 라운드 바텀 단일 넥 플라스크를 조립합니다. 반응 흐름 전반에 걸쳐 스톱콕이 달린 두 개의 유량 제어 어댑터와 하나의 Teflon 교반봉을 설치합니다. 시스템이 불활성 상태가 되도록 초고순도 nitrogen을 공급합니다.

중합 반응 플라스크에 THF 25 µL를 넣습니다. 그다음 개시제 용액 2 mL를 첨가합니다. 이어서 첫 번째 단량체 4 mL를 주입하고 40분 동안 반응을 진행시킵니다.

이제 중합을 위해 두 번째 단량체 1 mL를 첨가하고 상온에서 2일 동안 반응시킨 후, 6 M 염산과 메탄올로 중합을 정지시킵니다. 그런 다음 고분기를 정제하기 위해 헥산에 침전시키고 진공 오븐에서 건조한 후, NMR을 사용하여 고분자의 특성을 분석합니다. 커플링 시약을 3구 플라스크에 넣고 진공 라인에서 4시간 동안 건조합니다.

그 후 질소 분위기 하에서 플라스크에 건조된 10 milliliter di chloro methane을 주입합니다. 실온에서 혼합물을 12시간 동안 교반하여 반응시킵니다.

반응 혼합물을 헥산과 메탄올로 두 번 여과하여 고분자 침전물을 회수하고, 침전된 고분자를 40 °C의 진공 오븐에서 건조합니다. 마지막으로, FTIR 및 HNMR을 통해 고분자의 구조와 기능성을 분석합니다. 기능성 고분자의 20%를 클로로벤젠에 용해합니다.

이제 클로로벤젠에 폴리스티렌 용액 두 가지를 준비합니다. 분자량이 더 높은 폴리스티렌은 폴리머 간의 얽힘을 개선하고 전기 방사에 필요한 최적의 점도를 얻기 위해 사용됩니다. 폴리머 용액들을 혼합하여 폴리머의 비율을 1:1 및 1:2로 형성합니다.

그 다음 혼합물에 1% 단일 벽 탄소 나노튜브를 첨가하고 하룻밤 동안 교반합니다. Glassman 고전압 전원, 실리콘 웨이퍼, 시린지 또는 화학 시린지 펌프, 그리고 절차 시각화를 위한 램프로 전기방사 장치를 구성합니다. 공정이 진행됨에 따라, 소량의 폴리머 swc NT 용액을 피하 주사기로 취해 피하 주사기를 장착합니다.

이제 주사기 바늘에 인가할 고전압 클립을 연결하십시오. 전기방사를 시작하려면 고전압 전원을 켜고 전압계를 10 kilovolts로 조정하십시오. 그런 다음 주사기의 플런저를 밀기 시작하십시오.

복합재 내 폴리머의 특성에 따라, 특히 100nm 미만의 나노 섬유를 얻고자 하는 경우에는 더 높은 전압이 필요할 수 있습니다. 실리콘 웨이퍼를 분리하고 데시케이터에서 하룻밤 동안 완전히 건조하십시오. 나노 섬유의 전체적인 모습을 관찰하기 위해, 먼저 광학 현미경으로 이미지를 촬영하십시오.

그 후 주사 전자 현미경을 사용하여 형태, 직경, 평균 기공 크기와 같은 더 세밀한 세부 사항을 관찰하십시오. 원자 힘 현미경을 통한 추가 이미징을 통해 나노 섬유의 3D 지형을 관찰할 수 있습니다. 나노 섬유가 있는 실리콘 웨이퍼 조각을 매트 테크 위에 놓으십시오.

웰 커버슬립에 형광 표지 항체 10 µL를 첨가하고 1시간 동안 배양합니다. MatTech 디쉬 벽면에 용액을 조심스럽게 분주하고 디쉬를 손으로 부드럽게 돌려 섞은 다음, 피펫으로 버퍼를 제거하는 방식으로 P-B-S-B-S-A 용액을 사용하여 3회 세척하여 IgE와의 결합을 관찰합니다. 섬유는 공초점 현미경으로 시각화합니다.

나노 섬유의 초기 전류-전압 특성을 측정하는 데 사용되는 전형적인 프로브 스테이션은 ABOs 및 lo micro zoomo 현미경, 마이크로 포지셔너용 진공 척 스테이지, 전압 측정용 멀티미터, 그리고 섬유에 저전류를 입력하기 위한 소스 미터로 구성됩니다. 먼저, 두 개의 마이크로 포지셔너를 초저전류원에 연결하고 마이크로 포지셔너의 프로브 암을 섬유 매트의 양측에 배치하여 팁이 섬유에 닿게 합니다. 그 다음, 다른 두 개의 마이크로 포지셔너를 디지털 멀티미터에 연결합니다.

프로브 암을 다른 두 암 사이에 설치하고 팁을 파이버 매트 위에 접촉시킵니다. 네 개의 팁이 최대한 일직선이 되도록 하십시오. 일반적으로 nA 범위의 다양한 전류량을 입력합니다.

이제 공급된 모든 전류 크기에 대해 외부 팁 간의 전압 강하를 측정하십시오. 이어서 전류-전압 그래프를 작성하고, 섬유 매트에 의해 특성화되는 소자의 유형을 결정하십시오. 이 방법에서 DNP의 기능성 폴리머는 이온성 리빙 중합으로 준비됩니다.

중합에 사용된 D 기능성 개시제는 전자 전이 반응을 통해 준비됩니다. 이 과정에서, 먼저 두 개의 methoxy styrene 단량체를 개시제에 첨가한 후, 두 번째 단량체인 ethylene oxide를 첨가합니다. 마지막으로, living polymer는 methanol에 의해 정지됩니다.

작용성 고분자의 구조는 FTIR 및 NMR 분광법으로 확인합니다. FTIR 결과, OH 광범위 흡수 띠가 완전히 사라진 것을 통해 CDNP 그룹이 정량적으로 기능화되었음을 알 수 있습니다. NMR 스펙트럼의 피크 적분 값을 통해 고분자가 정량적으로 기능화되었음을 결정합니다.

그 후, 전도성 나노 섬유 매트에 기능성 DNP 작용기를 포함시키기 위해 DCC 커플링으로 폴리머를 기능화하며, 전기 방사된 DNP 폴리머의 IgE 항체에 대한 결합 특이성을 형광으로 입증합니다. 일반적으로 원자 힘 현미경 하에서의 나노 섬유 이미지를 통해 나노 섬유의 크기를 측정할 수 있습니다. SEM 이미지는 이 섬유들의 형태가 선형 및 비드형임을 나타냅니다.

전체적인 목표는 대부분 선형인 섬유를 준비하는 것입니다. 나노 섬유 매트의 전류-전압 그래프는 항원이 나노 섬유에 결합했을 때 저항기의 옴성 거동을 나타냅니다. 저항의 변화는 기능화된 섬유가 단분자 검출용 센서의 활성 성분으로 활용될 가능성이 있음을 시사합니다.

테트라하이드로퓨란(tetrahydrofuran), 디클로로메탄(dichloromethane), 클로로벤젠(chlorobenzene), 디메틸설폭사이드(dimethyl sulfoxide)와 같은 용매를 사용하는 것은 매우 위험할 수 있으므로 적절한 예방 조치를 취하십시오. 본 접근 방식은 5일 이내에 완료할 수 있습니다. 여기에는 폴리머 합성 및 특성 분석, 나노섬유 제작 및 특성 분석이 포함됩니다.

이 절차를 수행할 때, anion 중합은 생성물의 불순물에 민감하다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 영상이 도움이 되었기를 바라며, 실험에 좋은 결과가 있기를 바랍니다.