形成、限制和观察基于微管的主动向列

主动向列学已成为一个令人兴奋的研究课题，它扩展了非线性动力学和液晶领域。存在表现出致命拓扑缺陷和混沌动力学的复杂流体。最近有许多文献中的理论研究集中在受限的主动向列上。

然而，对于实验学家来说，将材料限制在微观几何形状中一直具有挑战性。我们的技术使实验设置更加简单，因此新小组可以进入现场并尝试这些令人兴奋的材料。该技术可以应用于其他EQUIS活性物质系统，例如形成影响和 随着未来更多活性相的开发，实验者需要找出使用类似向列限制材料的方法。

演示该程序的将是我实验室的研究生Derek Hammar和Fereshteh Memarian。要制备带有丙烯酰胺涂层的亲水盖玻片，首先要用肥皂水，乙醇和0.1摩尔氢氧化钠彻底清洁盖玻片，并使用纳米纯水交替冲洗。冲洗涂层后，盖子用由100毫升乙醇，1毫升苦行酸和500微升甲基丙烯酸三甲氧基硅基丙酯a组成的硅烷溶液15分钟。

然后用纳米纯水冲洗。由95毫升纳米纯水和5毫升40重量百分比丙烯酰胺制备丙烯酰胺溶液。然后将溶液在真空烘箱中脱气30分钟，每亚硫酸盐加入0.07克铵和35微升四甲基乙二胺，终浓度为2.3毫摩尔。

将丙烯酰胺溶液倒在盖玻片上，同时面朝上，并在室温下孵育过夜。为了制备疏水性显微镜载玻片，将100微升的防水溶液移液到干净的玻璃显微镜载玻片上。然后在上面放另一个干净的载玻片。

这确保了防水溶液在其放置的表面上均匀涂覆两分钟。取下第二张载玻片，并用纳米纯水彻底冲洗第一张载玻片。然后用氮气干燥。

准备含有1.8%氟表面活性剂的工程油混合物。使用 40 微米双面粘性垫片组装载玻片和盖玻片。将垫片相距1.5毫米放在疏水显微镜载玻片上。

然后将丙烯酰胺涂层的盖玻片放在垫片的顶部，处理过的面朝下以粘附。构建流通池后，立即使用移液器将油混合物移液到填充封闭空间的流通池中，轻轻地将6微升活性物质与3.73微升混合物混合。将1微升微管溶液0.6微升ATP溶液和0.67微升M两B缓冲移液将6微升新鲜混合的活性物质移液到流通池的一个开口端。

当水溶液注入通道时，一些油会被水溶液置换。这可以用一小张薄纸在流道的另一端吸干。填充后，用环氧胶密封流通池的两侧，当暴露在紫外线下 20 秒时会变硬。

将活性层限制在准 2D 层中的两个允许流体之间。将流通池放入摆动桶离心机中，水相在顶部，较密的油层在离心机下方，以 212 G 的速度放置 10 分钟。完成此步骤后，可以将流通池带到落射荧光显微镜，用10 x或20 x放大镜进行成像。

首先，为 PDMS 设计一个主模具。这可以通过在基材上3D打印支柱来实现。3D打印树脂母模后，用异丙醇清洗，然后在紫外灯下固化模具45分钟，在烘箱中120摄氏度固化2小时，用弹性体固化剂和弹性体基制备聚染料甲基青。

使用金属刮刀以 1 比 10 的比例混合两种成分。要去除这些气泡，请将混合物置于真空下脱气一小时，之后未固化的PDMS应显示为透明。将PDMS倒入合适的模具中，并在60摄氏度下放置过夜以固化。

要制备亲水性PDMS表面，请用乙醇和异丙醇清洁PDMS10分钟，然后用去离子水彻底冲洗三次并干燥。使用等离子清洁剂五分钟清洁干固化的PDMS。这使得表面更具亲水性。

接下来，制备硅烷溶液并将基材浸入该溶液中15分钟以制备丙烯酰胺涂层，用去离子水彻底冲洗基材并浸入丙烯酰胺溶液中。准备使用时，用去离子水冲洗表面并用氮气干燥以立即使用。用环氧胶将PDMS连接到载玻片上，将一微升活性混合物移液到PDM基材上，并立即在活性网络液滴顶部添加硅油。

活动网络将进入井中。此过程最多需要 60 分钟。将PDMS装置置于水层上方的摆动桶离心机中，以212G的速度旋转12分钟.此步骤完成后，将材料带到显微镜进行成像记录材料的进度。

当它平衡时。代表性图像描绘了相似长度的短微管。单个微管由于其体积小而难以成像。

使用专为荧光显微镜设计的高灵敏度相机最适合此应用。形成良好的活性气动层在纹理上是均匀的，没有明显的空隙区域和移动拓扑缺陷。但请注意，缺陷磁芯中可能存在一些可接受的小空隙。

适当的表面处理以具有亲水性或疏水性表面。使用这种方法，可以轻松讨论几何形状的滚动，并且只需改变物理约束即可控制活动结构。