我们能够生产多功能、生物相容和可生物降解的丝绸微型电机，用于微混合应用，如酶测定增强、熔岩木屑诊断以及环境监测和修复。利用反应式喷墨打印来制造酶和马兰戈尼驱动的丝绸微搅拌机，使我们能够改变形状、尺寸、催化剂分布，并快速轻松地将其他摩尔混合到结构中，从而控制轨迹、行为和功能。反应喷墨打印还可用于生产除丝绸以外的其他水性无功油墨的微电机装置，这证明了该方法的多功能性。
演示这个程序的人将是博士生，我的实验室的安娜·希门尼斯-弗兰科。首先，用剪刀把五克干净的蚕切成一厘米方的小碎片。在抽油烟机中，将两升除尘水煮沸，在磁性热板上的两升烧杯中煮沸。
在去电化水的烧杯中加入磁搅拌棒。然后慢慢将4.24克碳酸钠加入水中，避免沸腾，并让其溶解。一旦溶液再次开始沸腾，将蚕丝的切片添加到溶液中。
确保所有的丝绸被淹没，并加热溶液，不断搅拌90分钟。用铝箔盖住烧杯。90分钟后，用玻璃棒从碳酸钠溶液中去除提取的纤维素纤维素纤维素。
用一升预热去ion化水清洗纤维素纤维纤维三次，逐渐降低每次洗涤的温度。将纤维素纤维分散在750毫升的硅酸盐玻璃结晶盘上，并在60摄氏度的大气压力下放入干燥炉中过夜。干燥后，将纤维素纤维储存在室温下封闭的容器中。
准备含有4.8克去离子水、3.7克乙醇和3.1克氯化钙的三元溶液。先将氯化钙溶解在去离子水中，然后加入乙醇。将 100 毫升双颈圆底烧瓶放入磁性热板顶部的水浴中。
然后将三元溶液添加到烧瓶中。接下来，在烧瓶的颈部中放置温度计，以准确监控溶液温度。用铝箔盖住另一个颈部，防止因蒸发而使溶液干燥。
然后，将溶液加热到 80 摄氏度。当溶液温度稳定在80摄氏度时，取出铝箔，在溶液中加入一克干纤维素。添加一个小的磁搅拌棒，以确保溶液在整个溶解过程中混合良好。
用铝箔盖住烧瓶的第二个颈部，以尽量减少蒸发，并离开溶解90分钟。溶解90分钟后，让纤维素溶液冷却至室温10分钟。在15厘米长透析管的末端打个结。
用水龙头中流过的水清洗管子几分钟。打开透析管的另一端，加入纤维素溶液。使用金属夹，关闭透析管的另一端，确保其尽可能紧密地关闭。
通过螺丝帽将透析管的一端连接到空的 30 毫升塑料小瓶上，使透析管在水中漂浮。接下来，将透析管放在含有两升去压水的两升烧杯中。定期更换水，每次改变水以遵循透析过程时检查水的电导率。
透析完成后，用剪刀切割透析管的一端，将溶液倒入一系列1.5毫升管中。在 16000 x G 下离心五分钟，以去除纤维素溶液内的任何颗粒。然后，将上经液收集在30毫升塑料瓶中，并将其储存在4摄氏度。
用于打印人造、自行式微型搅拌器（即 spms）的主体，将纤维素溶液、聚乙二醇 400 和去化水混合，制成 1.5 毫升墨水 A. 用于打印 spms 的催化引擎， 混合纤维素溶液、聚乙二醇400、甲酸酶和去维化水，使1.5毫升的墨水B.准备1.5毫升的墨水C，溶解0.05毫克每毫升的库马西辉煌蓝和甲醇。使用喷嘴直径为 80 微米的喷射设备，在喷嘴和硅晶圆基板之间约 5 毫米的工作距离上打印硅基板上的油墨。将油墨 A、B 和 C 装入三个储液罐中，然后使用每个通道的背压阀调整背压，以确保墨水不会从喷射装置滴落。
接下来，调整每个通道的喷射参数，以确保每个油墨具有良好的稳定液滴形成。在干净的抛光硅晶圆基板上，一层一层地打印丝纤维素油墨，与甲醇交替。分别打印两批厚度为 200 层和 100 层的纤维素 spms。
要将样品从硅晶片上去除，请将它们浸入去维化水中，轻轻搅拌，直到分离发生。用去维化水清洁九厘米玻璃培养皿，确保表面无尘。将10毫升预过滤的5%过氧化氢加入清洁干燥的培养皿中，然后离开沉淀。
使用凉爽的白色 LED 光源照亮 Petri 盘的底部。然后，使用带微焦变焦镜头的高速摄像机从上方捕捉运动。现在，将印刷的丝绸搅拌器淹没在去维化水中，将其洗涤10分钟，以去除任何未绑定的聚乙二醇400。
小心地用无菌注射器针的尖端拿一个洗过的搅拌器，放在培养皿的中心。当洗涤搅拌器接触过氧化氢燃料时，发动机周围开始形成气泡，并观察到搅拌器的圆周运动。当系统看起来稳定时，按录制软件中的记录开始捕获视频。
按帧对微型搅拌器进行跟踪，跟踪搅拌器的每一端。喷射装置形成的稳定液滴将使打印样品的更高定义，如下所示。根据液滴尺寸中使用的喷墨打印机，需要调整每个打印液滴之间的距离，以便它们重叠以生成连接的线条。
当丝绸微搅拌器被放置在过氧化氢燃料溶液中时，由于内部结构释放气泡，搅拌器的表面形态改变，产生小孔隙。此处显示了两个具有代表性的 100 层和 200 层微型搅拌机和 5% 过氧化氢燃料的视频帧。红色和绿色线表示跟踪的轨迹。
旋转速度可以由方向的速率变化决定，如下所示。100 层和 200 层掺杂微搅拌器的比较显示，旋转速度显著增加约 0.6 倍，从 60 正负 6 rpm 到 100 正负 10 rpm。为了生产可打印油墨，在溶解过程中必须完全溶解纤维。
这项技术使我们能够生产由各种机制驱动的微型搅拌器，适合我们最近发表在《Small》杂志上的搅拌和污染检测研究。
