Este trabajo está patrocinado por la Fundación Nacional de Ciencias naturales de China (21674018), el nacional clave de investigación y programa de desarrollo de China (2016YFA0201702 /2016YFA0201700) y el "programa de Shuguang" apoyado por el desarrollo de la educación de Shangai Comisión de Educación Municipal Fundación y Shanghai (15SG30), DHU distinguido joven profesor programa (A201302), los fondos de investigación para las universidades Central y el proyecto 111 (No.111-2-04).

PRECAUCIÓN: consulte todas las hojas de datos seguridad del material pertinentes antes de su uso. Varios de los productos químicos utilizados en la preparación de la moldura están agudo tóxicos. Utilice equipo de protección personal (gafas, guantes, bata, pantalón largo y zapatos cerrados).
 1. microfluídicos Spinning de RSF solución acuosa <ol><li>Preparación de RSF acuosa spinning droga 4 , 15 , 16 <ol><li>Descrudado del gusano de seda capullo <ol><li>Degum capullos de Bombyx mori dos veces en Na 2 CO 3 acuosas (0,5% en peso en agua) a 100 ° C por 30 min y luego lavar la seda con agua desionizada para eliminar el sericina.</li>
		</ol></li> <li>Dissolving de capullo de gusano de seda degummed <ol><li>secar las sedas capullo desgomado en aire, disolver las sedas capullo desgomado en LiBr de 9,0 M solución acuosa con una proporción de 1:10 (p/v) a 40 ° C por 2 h. Por ejemplo, agregar 10 mL de LiBr por 1 gramo de seda ( Figura 1a).</li>
		</ol></li> <li>Centrifuging y filtrado <ol><li>diluir la solución de RSF 1.5 veces por agua desionizada. Centrífuga y filtro para quitar impurezas. Centrifugar la solución RSF en botellas de 250 mL a 4 ° C por 10 min a 1,234.8 x g. filtrar la solución RSF usando un filtro μm 20 y una bomba de vacío. Cama doble de papel de filtro es preferible considerar el efecto de la experimentación.</li>
		</ol></li> <li>Dialyzing <ol><li>dializarse la solución RSF en agua desionizada a 5 ° C por 3 días utilizando una membrana semipermeable de celulosa (MWCO: 14.000 ± 2.000). El volumen total de solución RSF es aproximadamente de 1 L, cargado en 4 bolsas de diálisis. Poner estas bolsas de diálisis en el cubo, que se llena con 10 L inversa ósmosis desionizada. 
			Nota: El valor de pH del agua desionizada debe ser superior a 6, para evitar la gelificación durante el proceso de concentración. El pH del agua desionizada no requieren ajuste de este protocolo.</li>
		</ol></li> <li>Concentración <ol><li>condensar la solución acuosa de RSF al 20% de peso por circulación de aire forzado en solución acuosa de 5 ° C. Añadir 3 M CaCl 2 en la solución RSF a 1,0 mmol/g concentración de Ca 2 + final; luego concentrado por aire forzado flujo a % en peso de 38-47.</li>
			<li>Pesar una gota de solución RSF sobre un portaobjetos de vidrio y luego secarla por 2 h en un horno a 105 ° C. 
			Nota: El peso por ciento de los restantes sólido en comparación con el peso de la gota antes de secado es la concentración total de proteína y CaCl 2. La concentración de RSF se deriva después de la deducción de la masa de CaCl 2. Por lo menos cuatro repitió las mediciones se realizaron. Nuestros estudios anteriores demostraron que la concentración de Ca 2 + afectado grandemente las propiedades reológicas y entallabilidad de las soluciones acuosas de RSF. Mientras tanto, la adición de Ca 2 + incitó la limitada formación de β-hoja y la agregación de RSF 17. En una droga nativa spinning, CaCl 2 se considera desempeñar un papel importante durante el almacenamiento de droga para evitar la congelación antes de giro de giro. 18</li></ol></li></ol></li> <li>preparación de chip microfluídico 8 , 19 <ol><li>preparación de fotomáscara <ol><li>diseñar el canal de micro en un Programa de CAD. Imprimir el archivo CAD para producir una alta resolución transparencia 19.</li>
		</ol></li> <li>Preparar el molde <ol><li>limpieza del portaobjetos de cristal <ol><li>en una campana química, hervir el portaobjetos de cristal en la solución mezclada de ácido sulfúrico concentrado y 30 vol % peróxido de hidrógeno solución (10:1) durante 20 min sobre una placa caliente. 
				PRECAUCIÓN: los vapores de ácido sulfúrico y peróxido de hidrógeno son extremadamente tóxicos.</li>
			</ol></li> <li>Lavar el portaobjetos de cristal <ol><li>lavar el portaobjetos de vidrio con agua desionizada y secarlo con nitrógeno de alta pureza.</li>
			</ol></li> <li>Película de la capa <ol><li>el photoresist SU-8 en la diapositiva de cristal por un dispositivo de capa a la medida con una separación de 100 μm entre la superficie inferior de la barra de capa y la superficie superior del vidrio de la capa.</li>
			</ol></li> <li>Capa de la vuelta <ol><li>extender el fotoprotector en lo portaobjetos de vidrio para formar una película uniforme con un recubridor spin a 40,3 x g por 30 s. El espesor de la película uniforme es el μm cerca de 85.</li>
			</ol></li> <li>Solidificación <ol><li>solidificar la fotoresistencia en un horno con una temperatura de control de programa. Elevar la temperatura de la temperatura ambiente hasta 65 ° C a 2 ° C/min y mantener a 65 ° C por 2 min continuar al calor para arriba de 65 ° C a 95° C y presionado a 95 ° C por 15 min vuelta apagado del horno y enfriar naturalmente a sala de temperatura en el horno.</li>
			</ol></li> <li>ULTRAVIOLETA exposición de luz <ol><li>exponer al lado de vidrio Deslice con la fotoprotección a la luz ultravioleta de 12 s utilizando la transparencia como un photomask por Fotolitografía 19. 
				Nota: La proporción de la luz ultravioleta es 365 nm y la energía de exposición es 273.6 mJ/cm 2. 
				PRECAUCIÓN: Toma medida de seguridad apropiada mientras se trabaja con luz UV y el horno.</li>
			</ol></li> <li>Solidificar la fotoresistencia como se describe en el paso 1.2.2.5.</li>
			<li>Desarrollo <ol><li>limpiar la fotoresistencia ultrasonidos en la solución de revelado para 30 s. lavar el portaobjeto por isopropanol y desarrollador, alternando entre los dos, hasta que no haya ninguna precipitación en el portaobjetos de cristal.</li>
			</ol></li> <li>Solidificar la fotoresistencia en un horno con una temperatura de control de programa. Elevar la temperatura de la temperatura a 170 ° C a 2 ° C/min y pulsado a 170 ° C durante 30 minutos a su vez fuera del horno y enfriar naturalmente a la temperatura en el horno.</li>
		</ol></li> <li>Litografía blanda <ol><li>Pour polímero antes de 8,8 g líquido polydimethylsiloxane (PDMS) sobre el molde y curación durante 30 min a 65 ° C y 15 min al polímero antes de 80 ° C. PDMS líquido consta de PDMS y agente de curado (normalmente en 10:1 (w/w)).</li>
		</ol></li> <li>Perforación <ol><li>perforar un agujero a través de la réplica PDMS al principio del canal con un taladro. El diámetro de la broca es de 1,2 mm.</li>
		</ol></li> <li>Sellado <ol><li>sello de la réplica PDMS con el canal a una capa PDMS plana sin patrón por un tratamiento de plasma de oxígeno en las superficies de las dos capas PDMS. 
			Nota: El proceso general de preparación de la viruta tiene unos 72 h.</li>
		</ol></li></ol></li> <li>Fabricación de RSF fibra <ol><li>inyección de spinning droga <ol><li>inyectar la RSF spinning droga en los microcanales de 2 μl/min por una bomba de jeringa.</li>
		</ol></li> <li>Reglamento de medio ambiente <ol><li>ajustar la humedad relativa a 40 ± 5% RH o 50 ± 5% RH usando un humidificador. A 40 hr ± 5%, como hilado fibra solidificó más rápido que 50 ± 5% RH.</li>
		</ol></li> <li>Fibra producción de RSF <ol><li>toque la gota RSF por un puntito a la salida del canal microfluídico, extraer fibra RSF en el aire, y luego la carrete sobre un rodillo a través de un boquete de aire de 10 cm a una velocidad de 3 cm/s ( Figura 1b ).</li>
		</ol></li> <li>Tienda las fibras de la RSF en un desecador sellado por 24 h.</li>
		<li>Tratamiento de post de fibra <ol><li>dibuja las fibras como girar 4 veces a 0.9m m s -1 en 80 vol % ethanol la solución por una máquina a la medida y luego mantenga la fibra dibujada fijo y sumerja las fibras en la solución durante 1 h. Debido a este tratamiento, la longitud de la fibra cambiada de originalmente 15 mm a 60 mm.</li>
		</ol></li> <li>Preparación de la muestra para la caracterización <ol><li>fijar las fibras post-tratadas en un marco de papel con una longitud de 10mm de calibre. Al menos 20 fibras son necesidad de medida, incluidos en el ensayo de tracción, SEM, FTIR y WAXS. Los diámetros de la gama de fibras post-dibujado de 5 a 10 μm. figura 1 muestra el esquema de la producción de la fibra y WAXD caracterización. Las propiedades mecánicas de las fibras RSF fueron examinadas por un sistema de prueba material (25 ± 2) ° C y (45 ± 5) % de humedad relativa. La extensión de la tarifa y medidor de longitud fueron de 2 mm/min y 1 cm, respectivamente.</li>
		</ol></li></ol></li></ol> 2. Radiación de sincrotrón caracterización de cristalina estructura de RSF fibra <ol><li>caracterización de la radiación del sincrotrón 4 , 13 , 17 <ol><li>ajuste de línea <ol><li>ajustar la longitud de onda de los rayos x y tamaño de punto a 0,07746 nm y 2 de 3 x 2 μm, respectivamente. 
			Nota: El protocolo se lleva a cabo mediante la línea de BL15U1 en las instalaciones de Radiación Sincrotrón Shanghai.</li>
		</ol></li> <li>Ubicación del punto de rayos x <ol><li>encontrar la ubicación del punto de rayos x. 
			Nota: La ubicación del punto de rayos x es ajustada por el técnico de laboratorio en las instalaciones de radiación sincrotrón.</li>
		</ol></li> <li>Pruebas de muestra estándar: dióxido del cerio (CeO 2) <ol><li>prueba un muestra estándar CeO 2 en polvo. El CeO 2 polvo fue caracterizado para calcular el centro del círculo y la distancia entre la muestra y el detector de.</li>
		</ol></li> <li>Preparación de la muestra <ol><li>fijar los filamentos RSF en paralelo entre sí en el marco de papel con una longitud de 10 mm de calibre. Pegar el marco de papel en la etapa de pruebas. 
			Nota: Mantenga la fibra horizontal.</li>
		</ol></li> <li>SR WAXD pruebas <ol><li>Abra el obturador <ol><li>cerrar la puerta de la estación de la línea después de asegurarse de que no hay ninguna persona en la habitación. Abra el obturador de la fuente del haz de rayos x.</li>
			</ol></li> <li>Enfoque <ol><li>mover la fibra ligeramente hasta que en el enfoque. Ajuste la ubicación de la fibra a lo largo de la x, y, dirección de z remotamente a través de un software ( figura 1C).</li>
			</ol></li> <li>Exposición de la muestra <ol><li>mover la fibra arriba y abajo remotamente mediante un software, hasta que en el lugar de rayos x. Presione el botón start en el software para exponer la fibra a la línea de rayos x por 20 s ( figura 1C).</li>
			</ol></li> <li>Fondo difracción <ol><li>la difracción del fondo del aire con el tiempo de exposición de 20 s. mueve la fibra de la lugar de rayos x remotamente a través de un software de prueba. Prensa el &#34; Inicio &#34; botón en el software para exponer la línea de rayos x para &#34; medio de aire &#34; para 20 s.</li>
			</ol></li></ol></li></ol></li> <li>Procesamiento de datos SR-WAXD 13 <ol><li>calibración del Software <ol><li>los datos WAXD usando FIT2D (V12.077). Calibrar el centro del círculo y la distancia de la muestra al detector utilizando los datos de la difracción del polvo CeO 2.</li>
		</ol></li> <li>Patrón de difracción 2-D <ol><li>restar el fondo de aire desde el patrón de difracción de fibra con FIT2D (V12.077).</li>
		</ol></li> <li>Tamaño de cristalinidad y cristalito <ol><li>integrar la intensidad de la difracción como una función de dispersión de ángulo 2θ. Realizar una deconvolución de la integración de la intensidad de pico automático separación software (versión 4.12) 12. Se estimó el grado de cristalinidad, x c, de la relación: <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/56271/56271eq1.jpg" /> , donde yo c es la suma de las intensidades integradas de los picos de cristalinos y un es la intensidad integrada de los amorfos halo 4 , 11. La integración de los patrones WAXD demostró la anchura del pico de la [200], [020], [002] reflexiones. El FWHM de estos picos fueron utilizados para determinar el tamaño de cristalito a lo largo de la a, b y c ejes utilizando Scherrer &#39; fórmula s 4.</li>
		</ol></li> <li>Determinación de las orientaciones de cristalito <ol><li>calcular las orientaciones de los cristalitos y amorfa según azimuthal integraciones de (020) y (210) picos 11. La orientación cristalina puede calcularse cuantitativamente según Herman &#39; orientación s. Aquí, ambos (020) y picos (210) fueron equipados con dos funciones Gaussian. El más estrecho es de orientación cristalina y el otro más amplio es para el material amorfo orientada 13. Aquí, las orientaciones del cristalito de fibras RSF fueron comparadas usando todo el ancho en el medio máximo (FWHM) de los picos de integraciones azimutal (002).</li>
		</ol>
		</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol>
	<li>Asakura, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Some+observations+on+the+structure+and+function+of+the+spinning+apparatus+in+the+silkworm+Bombyx+mori.">Some observations on the structure and function of the spinning apparatus in the silkworm Bombyx mori.</a> Biomacromolecules. 8 (1), 175-181 (2007).</li><li>Vollrath, F., Knight, D. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+crystalline+spinning+of+spider+silk.">Liquid crystalline spinning of spider silk.</a> Nature. 410 (6828), 541-548 (2001).</li><li>Zhou, G. Q., Shao, Z. Z., Knight, D. P., Yan, J. P., Chen, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silk+Fibers+Extruded+Artificially+from+Aqueous+Solutions+of+Regenerated+Bombyx+mori+Silk+Fibroin+are+Tougher+than+their+Natural+Counterparts.">Silk Fibers Extruded Artificially from Aqueous Solutions of Regenerated Bombyx mori Silk Fibroin are Tougher than their Natural Counterparts.</a> Adv Mater. 21 (3), 366-370 (2009).</li><li>Sun, M. J., Zhang, Y. P., Zhao, Y. M., Shao, H. L., Hu, X. 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J., Riekel, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+Behavior+of+Bombyx+mori+silk:+Evolution+of+crystalline+parameters,+molecular+structure,+and+mechanical+properties.">Thermal Behavior of Bombyx mori silk: Evolution of crystalline parameters, molecular structure, and mechanical properties.</a> Biomacromolecules. 8 (11), 3548-3556 (2007).</li><li>Pan, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nanoconfined+crystallites+toughen+artificial+silk.">Nanoconfined crystallites toughen artificial silk.</a> J Matter Chem B. 2 (10), 1408-1414 (2014).</li><li>Zhang, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microstructural+evolution+of+regenerated+silk+fibroin/graphene+oxide+hybrid+fibers+under+tensile+deformation.">Microstructural evolution of regenerated silk fibroin/graphene oxide hybrid fibers under tensile deformation.</a> Rsc Adv. 7 (6), 3108-3116 (2017).</li><li>Wei, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bio-inspired+capillary+dry+spinning+of+regenerated+silk+fibroin+aqueous+solution.">Bio-inspired capillary dry spinning of regenerated silk fibroin aqueous solution.</a> Mat Sci Eng C-Mater. 31 (7), 1602-1608 (2011).</li><li>Jin, Y., Zhang, Y. P., Hang, Y. C., Shao, H. L., Hu, X. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+simple+process+for+dry+spinning+of+regenerated+silk+fibroin+aqueous+solution.">A simple process for dry spinning of regenerated silk fibroin aqueous solution.</a> J Mater Res. 28 (20), 2897-2902 (2013).</li><li>Jin, Y., Hang, Y. C., Zhang, Y. P., Shao, H. L., Hu, X. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+Ca2++on+structures+and+properties+of+regenerated+silk+fibroin+aqueous+solutions+and+fibres.">Role of Ca2+ on structures and properties of regenerated silk fibroin aqueous solutions and fibres.</a> Mater Res Innov. 18, 113-116 (2014).</li><li>Koh, L. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structures,+mechanical+properties+and+applications+of+silk+fibroin+materials.">Structures, mechanical properties and applications of silk fibroin materials.</a> Prog Polym Sci. 46, 86-110 (2015).</li><li>McDonald, J. C., Whitesides, G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Poly(dimethylsiloxane)+as+a+material+for+fabricating+microfluidic+devices.">Poly(dimethylsiloxane) as a material for fabricating microfluidic devices.</a> Accounts Chem Res. 35 (7), 491-499 (2002).</li><li>Knight, D. P., Vollrath, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquid+crystals+and+flow+elongation+in+a+spider's+silk+production+line.">Liquid crystals and flow elongation in a spider's silk production line.</a> P Roy Soc B-Biol Sci. 266 (1418), 519-523 (1999).</li></ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Durante la diálisis de la solución RSF, el valor del pH es fundamental para el proceso de concentración. Si el valor del pH del agua desionizado es menor que 6, la solución RSF será más fácil durante el proceso de concentración del gel. Para evitar la gelificación, CaCl2 se agrega a la solución RSF. La concentración de CaCl2 es de 1 mmol por peso de RSF.
Nuestro trabajo previo demostró la posibilidad de microfluidos seco-spinning de una solución acuosa de RSF...

Araña y el gusano de seda pueden producir fibra de seda pendiente de solución acuosa de proteína a temperatura y presión. Flujo extensional y corte puede inducir la formación de la textura de cristal líquido en la glándula de seda1. En los últimos años ha habido un gran interés en imitar el proceso de hilado de la araña para producir fibras artificiales de alta resistencia. Sin embargo, grandes cantidades de proteína de seda de araña pueden producir eficientemente y económicamente por agricultura arañas debido al canibalismo. Grandes cantidades de seda de gusano de seda pueden obtenerse fácilmente por cultivo. De lo contrario, el gusano de seda y la araña tienen una composición similar de proceso y del aminoácido de spinning. Por lo tanto, fibroína de seda de gusano de seda es seleccionada como un sustituto a hilar seda animal artificial por muchos investigadores.
Araña y el gusano de seda sacan solución proteica a través de su conducto de spinning en fibra en el aire. Las fuerzas de alta tensión generadas a lo largo del conducto de spinning más probable estiran las moléculas de fibroína de seda para una conformación más extendida de2. Seda artificial fibras han sido hiladas mediante hilatura convencional de húmedo y seco-spinning procesos3,4, que no toman en cuenta las fuerzas fluidas generadas en el conducto de spinning.
En primer lugar, se utilizaron enfoques de microfluidos para investigar el conjunto de proteínas de seda5,6. Entonces, microfluidos fabricación de RSF se estudió mediante el corte y extensional fuerzas7,8de modelado. Módulo de Young y diámetro de las fibras RSF pueden ajustarse por hilatura húmeda microfluídicos, pero resistencia a la tracción de la fibra dibujada era menos de 100 MPa7. Por último, fibras de alta resistencia RSF con éxito fueron preparadas utilizando el método de microfluidos seco-spinning, pero el diámetro de la fibra es sólo de 2 μm8. Recientemente, hilado húmedo microfluídicos fue utilizado con éxito en la producción de fibra de seda de araña recombinante de alta resistencia. El post-giro dibujo en el aire había mejorado los defectos superficiales e internos de fibra artificial9.
En este estudio, se introduce la microfluídica mejorada spinning proceso de fibra RSF. Su objetivo es imitar el proceso de hilado de seda de gusano de seda, como la droga de giro, fuerzas y proceso seco-que hace girar de la corte. Este método de spinning no sólo puede producir fibra de seda artificial de alta resistencia, pero también puede ajustar el diámetro de la fibra. En primer lugar, el RSF spinning droga fue cortado y alargado en un canal biomimic con un decaimiento exponencial de segundo orden. En segundo lugar, las influencias de la humedad relativa (HR) sobre la morfología de la fibra y propiedades fueron estudiadas en la microfluídica seco-spinning proceso10. En comparación con la hilera de hilatura convencional, nuestro sistema de microfluidos es altamente biomiméticos y puede ser utilizado para producir fibra de alta resistencia de las soluciones a temperatura ambiente por el seco o mojado método de giro.
Debido a la alta resolución, alto brillo y alta energía de la radiación del sincrotrón microfocus rayos x, puede ser utilizado para caracterizar la microestructura de una sola fibra con un diámetro de varios micrómetros4,11 , 12 , 13 , 14. aquí, SR WAXD técnica fue utilizada para calcular la cristalinidad, tamaño del cristalito y orientación cristalina de fibras RSF.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>B. mori Cocoons</td>
			<td>Farmer in Tongxiang, Zhejiang Province, China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium carbonate, anhydrous, 99.8%</td>
			<td>Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd., China</td>
			<td></td>
			<td>Analytically Pure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lithium bromide, 99.1%</td>
			<td>Shanghai China Lithium Industrial Co., Ltd., China</td>
			<td></td>
			<td>Analytically Pure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Calcium chloride, anhydrous, 96.0%</td>
			<td>Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd., China</td>
			<td></td>
			<td>Analytically Pure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol, anhydrous, 99.7%</td>
			<td>Sinopharm Group Chemical Reagent Co.,Ltd., China</td>
			<td>10009218</td>
			<td>Analytically Pure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SU-8 photoresist</td>
			<td>MicroChem Corp., USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Developing solution</td>
			<td>MicroChem Corp., USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sylgard 184</td>
			<td>Dow Corning, USA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropanol</td>
			<td>Shanghai Lingfeng Chemical Reagent Co., Ltd., China</td>
			<td></td>
			<td>Analytically Pure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Concentrated sulfuric acid</td>
			<td>Pinghu Chemical Reagent Factory, China</td>
			<td></td>
			<td>Analytically Pure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>30 vol% hydrogen peroxide</td>
			<td>Shanghai Jinlu Chemical reagent Co., Ltd., China</td>
			<td></td>
			<td>Analytically Pure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Shanghai Zhengxing Chemical Reagent Factory, China</td>
			<td></td>
			<td>Analytically Pure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Oxygen plasma treatment</td>
			<td>DT-01, Suzhou Omega Machinery Electronic Technology Co., Ltd., China</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Syringe pump</td>
			<td>&#160;KD Scientific, USA</td>
			<td></td>
			<td>KDS 200P</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Humidifier</td>
			<td>SEN electric</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Driller</td>
			<td>Hangzhou Bo Yang Machinery Co., Ltd., China</td>
			<td></td>
			<td>bench drilling machine Z406c</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Material testing system</td>
			<td>Instron, USA</td>
			<td></td>
			<td>Model: 5565</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PeakFit</td>
			<td>Systat Software, Inc., USA</td>
			<td></td>
			<td>Version 4.12</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microfluidic dry-spinning and characterization of regenerated silk fibroin fibers

El protocolo muestra un método para imitar el proceso de hilado del gusano de seda. En el proceso de hilado nativo, el contratante conducto de spinning permite las proteínas seda compacto y ordenado por las fuerzas de cizallamiento y el alargamiento. Aquí, un canal de microfluidos biomiméticos fue diseñado para imitar la geometría específica del conducto giro del gusano de seda. Giro regenerado fibroína de seda (RSF) dopado con alta concentración, se saca a través de microcanales a las fibras del seco-centrifugado a temperatura ambiente y presión. En el proceso de los tratados, las fibras de hilado como fueron dibujadas y almacenadas en la solución acuosa de etanol. Tecnología de difracción de rayos x de gran angular (SR-WAXD) radiación del sincrotrón fue utilizada para investigar la microestructura de solo fibras RSF, que fueron fijados a un soporte de muestra con el eje de la fibra RSF el microhaz de la radiografía normal. La cristalinidad, tamaño del cristalito y orientación cristalina de la fibra se calculan a partir los datos WAXD. Los arcos de difracción cerca del Ecuador del patrón bidimensional WAXD indican que la fibra post tratada de RSF tiene un grado alto de orientación.

Fibras de alta resistencia RSF fueron producidas con éxito usando el método de giro de microfluidos. Las curvas tensión-deformación e imágenes de SEM de las fibras estiradas de RSF C44R40 se muestran en la figura 2. Por lo menos 10 fibras fueron medidos en el ensayo de tracción. Curvas tensión-deformación fueron escogidas según el valor promedio de la última hora tensión y la tensión de las fibras. Los datos WAXD de las fibras se muestran en la <s...

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Microfluidic Dry-spinning and Characterization of Regenerated Silk Fibroin Fibers

Seco de microfluidos-spinning y caracterización de las fibras regeneradas fibroína de seda

Se presenta un protocolo para el spinning de microfluidos y caracterización de la microestructura de monofilamento de fibroína de seda regenerado.

The protocol demonstrates a method for mimicking the spinning process of silkworm. In the native spinning process, the contracting spinning duct enables ...

microfluidic-dry-spinning-characterization-regenerated-silk-fibroin

Research

JoVE Journal

Chemistry

9.7K vistas.  Donghua University. Se presenta un protocolo para el spinning de microfluidos y caracterización de la microestructura de monofilamento de fibroína de seda regenerado.

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Split-and-pool Synthesis and Characterization of Peptide Tertiary Amide Library

Peptidomimetics are great sources of protein ligands. The oligomeric nature of these compounds enables us to access large synthetic libraries on solid phase by using combinatorial chemistry. One of the most well studied classes of peptidomimetics is peptoids. Peptoids are easy to synthesize and have been shown to be proteolysis-resistant and cell-permeable. Over the past decade, many useful protein ligands have been identified through screening of peptoid libraries. However, most of the ligands identified from peptoid libraries do not display high affinity, with rare exceptions. This may be due, in part, to the lack of chiral centers and conformational constraints in peptoid molecules. Recently, we described a new synthetic route to access peptide tertiary amides (PTAs). PTAs are a superfamily of peptidomimetics that include but are not limited to peptides, peptoids and N-methylated peptides. With side chains on both &#945;-carbon and main chain nitrogen atoms, the conformation of these molecules are greatly constrained by sterical hindrance and allylic 1,3 strain. (Figure 1) Our study suggests that these PTA molecules are highly structured in solution and can be used to identify protein ligands. We believe that these molecules can be a future source of high-affinity protein ligands. Here we describe the synthetic method combining the power of both split-and-pool and sub-monomer strategies to synthesize a sample one-bead one-compound (OBOC) library of PTAs.

Peptide tertiary amides (PTAs) are a superfamily of peptidomimetics that include but are not limited to peptides, peptoids and N-methylated peptides. Here we describe a synthetic method which combines&#160;both split-and-pool and sub-monomer strategies to synthesize a one-bead one-compound library of PTAs.

Síntesis Split-y-piscina y caracterización del péptido Terciario Amida Biblioteca

Peptidomimetics are great sources of protein ligands. The oligomeric nature of these compounds enables us to access large synthetic libraries on solid ...

Investigación

Química

Manufacturing of Three-dimensionally Microstructured Nanocomposites through Microfluidic Infiltration

Microstructured composite beams reinforced with complex three-dimensionally (3D) patterned nanocomposite microfilaments are fabricated via nanocomposite in&#64257;ltration of 3D interconnected microfluidic networks. The manufacturing of the reinforced beams begins with the fabrication of microfluidic networks, which involves layer-by-layer deposition of fugitive ink filaments using a dispensing robot, filling the empty space between filaments using a low viscosity resin, curing the resin and finally removing the ink.&#160;Self-supported 3D structures with other geometries and many layers (e.g.&#160;a few hundreds layers) could be built using this method. The resulting tubular micro&#64258;uidic networks are then infiltrated with thermosetting nanocomposite suspensions containing nanofillers (e.g.&#160;single-walled carbon nanotubes), and subsequently cured. The infiltration is done by applying a pressure gradient between two ends of the empty network (either by applying a vacuum or vacuum-assisted microinjection). Prior to the infiltration, the nanocomposite suspensions are prepared by dispersing nanofillers into polymer matrices using ultrasonication and three-roll mixing methods. The nanocomposites (i.e.&#160;materials infiltrated) are then solidified under UV exposure/heat cure, resulting in a 3D-reinforced composite structure. The technique presented here enables the design of functional nanocomposite macroscopic products for microengineering applications such as actuators and sensors.

Three-dimensional (3D) microstructured composite beams are fabricated through the directed and localized infiltration of nanocomposites into 3D porous microfluidic networks. The flexibility of this manufacturing method enables the utilization of different thermosetting materials and nanofillers in order to achieve a variety of functional 3D reinforced nanocomposite macroscopic products.

Fabricación de tridimensionalmente Microestructurados nanocompuestos mediante Microfluidic Infiltración

Microstructured composite beams reinforced with complex three-dimensionally (3D) patterned nanocomposite microfilaments are fabricated via nanocomposite ...

Synthesis and Characterization of Functionalized Metal-organic Frameworks

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and technological applications. Their signature property is their ultrahigh porosity, which however imparts a series of challenges when it comes to both constructing them and working with them. Securing desired MOF chemical and physical functionality by linker/node assembly into a highly porous framework of choice can pose difficulties, as less porous and more thermodynamically stable congeners (e.g., other crystalline polymorphs, catenated analogues) are often preferentially obtained by conventional synthesis methods. Once the desired product is obtained, its characterization often requires specialized techniques that address complications potentially arising from, for example, guest-molecule loss or preferential orientation of microcrystallites. Finally, accessing the large voids inside the MOFs for use in applications that involve gases can be problematic, as frameworks may be subject to collapse during removal of solvent molecules (remnants of solvothermal synthesis). In this paper, we describe synthesis and characterization methods routinely utilized in our lab either to solve or circumvent these issues. The methods include solvent-assisted linker exchange, powder X-ray diffraction in capillaries, and materials activation (cavity evacuation) by supercritical CO2 drying. Finally, we provide a protocol for determining a suitable pressure region for applying the Brunauer-Emmett-Teller analysis to nitrogen isotherms, so as to estimate surface area of MOFs with good accuracy.

Synthesis, activation, and characterization of intentionally designed metal-organic framework materials is challenging, especially when building blocks are incompatible or unwanted polymorphs are thermodynamically favored over desired forms. We describe how applications of solvent-assisted linker exchange, powder X-ray diffraction in capillaries and activation via supercritical CO2 drying, can address some of these challenges.

Marcos de síntesis y caracterización de funcionalizado metal-orgánico

Metal-organic frameworks have attracted extraordinary amounts of research attention, as they are attractive candidates for numerous industrial and ...

Preparation and Characterization of SDF-1&#945;-Chitosan-Dextran Sulfate Nanoparticles

Chitosan (CS) and dextran sulfate (DS) are charged polysaccharides (glycans), which form polyelectrolyte complex-based nanoparticles when mixed under appropriate conditions. The glycan nanoparticles are useful carriers for protein factors, which facilitate the in vivo delivery of the proteins and sustain their retention in the targeted tissue. The glycan polyelectrolyte complexes are also ideal for protein delivery, as the incorporation is carried out in aqueous solution, which reduces the likelihood of inactivation of the proteins. Proteins with a heparin-binding site adhere to dextran sulfate readily, and are, in turn, stabilized by the binding. These particles are also less inflammatory and toxic when delivered in vivo. In the protocol described below, SDF-1&#945; (Stromal cell-derived factor-1&#945;), a stem cell homing factor, is first mixed and incubated with dextran sulfate. Chitosan is added to the mixture to form polyelectrolyte complexes, followed by zinc sulfate to stabilize the complexes with zinc bridges. The resultant SDF-1&#945;-DS-CS particles are measured for size (diameter) and surface charge (zeta potential). The amount of the incorporated SDF-1&#945; is determined, followed by measurements of its in vitro release rate and its chemotactic activity in a particle-bound form.

The objective of this protocol is to incorporate SDF-1&#945;, a stem cell homing factor, into dextran sulfate-chitosan nanoparticles. The resultant particles are measured for their size and zeta potential, as well as the content, activity, and in vitro release rate of SDF-1&#945; from the nanoparticles.

Preparación y caracterización de SDF-1α-quitosano-sulfato de dextrano Nanopartículas

Chitosan (CS) and dextran sulfate (DS) are charged polysaccharides (glycans), which form polyelectrolyte complex-based nanoparticles when mixed under ...

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical properties for applications in photonics, drug delivery and coating technology. Here we present a new family of colloidal building blocks, coined supramolecular colloids, whose self-assembly is controlled through surface-functionalization with a benzene-1,3,5-tricarboxamide (BTA) derived supramolecular moiety. Such BTAs interact via directional, strong, yet reversible hydrogen-bonds with other identical BTAs. Herein, a protocol is presented that describes how to couple these BTAs to colloids and how to quantify the number of coupling sites, which determines the multivalency of the supramolecular colloids. Light scattering measurements show that the refractive index of the colloids is almost matched with that of the solvent, which strongly reduces the van der Waals forces between the colloids. Before photo-activation, the colloids remain well dispersed, as the BTAs are equipped with a photo-labile group that blocks the formation of hydrogen-bonds. Controlled deprotection with UV-light activates the short-range hydrogen-bonds between the BTAs, which triggers the colloidal self-assembly. The evolution from the dispersed state to the clustered state is monitored by confocal microscopy. These results are further quantified by image analysis with simple routines using ImageJ and Matlab. This merger of supramolecular chemistry and colloidal science offers a direct route towards light- and thermo-responsive colloidal assembly encoded in the surface-grafted monolayer.

A protocol for the synthesis and characterization of colloids coated with supramolecular moieties is described. These supramolecular colloids undergo self-assembly upon the activation of the hydrogen-bonds between the surface-anchored molecules by UV-light.

Síntesis y caracterización de supramoleculares Coloides

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

Highly Stable, Functional Hairy Nanoparticles and Biopolymers from Wood Fibers: Towards Sustainable Nanotechnology

Nanoparticles, as one of the key materials in nanotechnology and nanomedicine, have gained significant importance during the past decade. While metal-based nanoparticles are associated with synthetic and environmental hassles, cellulose introduces a green, sustainable alternative for nanoparticle synthesis. Here, we present the chemical synthesis and separation procedures to produce new classes of hairy nanoparticles (bearing both amorphous and crystalline regions) and biopolymers based on wood fibers. Through periodate oxidation of soft wood pulp, the glucose ring of cellulose is opened at the C2-C3 bond to form 2,3-dialdehyde groups. Further heating of the partially oxidized fibers (e.g., T = 80 &#176;C) results in three products, namely fibrous oxidized cellulose, sterically stabilized nanocrystalline cellulose (SNCC), and dissolved dialdehyde modified cellulose (DAMC), which are well separated by intermittent centrifugation and co-solvent addition. The partially oxidized fibers (without heating) were used as a highly reactive intermediate to react with chlorite for converting almost all aldehyde to carboxyl groups. Co-solvent precipitation and centrifugation resulted in electrosterically stabilized nanocrystalline cellulose (ENCC) and dicarboxylated cellulose (DCC). The aldehyde content of SNCC and consequently surface charge of ENCC (carboxyl content) were precisely controlled by controlling the periodate oxidation reaction time, resulting in highly stable nanoparticles bearing more than 7 mmol functional groups per gram of nanoparticles (e.g., as compared to conventional NCC bearing &#60;&#60; 1 mmol functional group/g). Atomic force microscopy (AFM), transmission electron microscopy (TEM), and scanning electron microscopy (SEM) attested to the rod-like morphology. Conductometric titration, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), nuclear magnetic resonance (NMR), dynamic light scattering (DLS), electrokinetic-sonic-amplitude (ESA) and acoustic attenuation spectroscopy shed light on the superior properties of these nanomaterials.

Synthesis schemes to prepare highly stable wood fiber-based hairy nanoparticles and functional cellulose-based biopolymers have been detailed.

Altamente estable, funcional Hairy nanopartículas y biopolímeros con fibras de madera: Hacia Nanotecnología Sostenible

Nanoparticles, as one of the key materials in nanotechnology and nanomedicine, have gained significant importance during the past decade. While ...

Low-energy Cathodoluminescence for (Oxy)Nitride Phosphors

Nitride and oxynitride (Sialon) phosphors are good candidates for the ultraviolet and visible emission applications. High performance, good stability and flexibility of their emission properties can be achieved by controlling their composition and dopants. However, a lot of work is still required to improve their properties and to reduce the production cost. A possible approach is to correlate the luminescence properties of the Sialon particles with their local structural and chemical environment in order to optimize their growth parameters and find novel phosphors. For such a purpose, the low-voltage cathodoluminescence (CL) microscopy is a powerful technique. The use of electron as an excitation source allows detecting most of the luminescence centers, revealing their luminescence distribution spatially and in depth, directly comparing CL results with the other electron-based techniques, and investigating the stability of their luminescence properties under stress. Such advantages for phosphors characterization will be highlighted through examples of investigation on several Sialon phosphors by low-energy CL.

Low-energy Cathodoluminescence for OxyNitride Phosphors

An excellent chemical and luminescence stabilities of (oxy)nitride phosphors present it as an promising alternative to currently used sulfide and oxide phosphors. In this paper, we present the way to investigate its local luminescence properties using low-energy cathodoluminescence (CL).

Catodoluminiscencia de baja energía para (Oxy) Los fósforos de nitruro

Nitride and oxynitride (Sialon) phosphors are good candidates for the ultraviolet and visible emission applications. High performance, good stability and ...

Microfluidic-based Synthesis of Covalent Organic Frameworks (COFs): A Tool for Continuous Production of COF Fibers and Direct Printing on a Surface

Covalent Organic Frameworks (COFs) are a class of porous covalent materials which are frequently synthesized as unprocessable crystalline powders. The first COF was reported in 2005 with much effort centered on the establishment of new synthetic routes for its preparation. To date, most available synthetic methods for COF synthesis are based on bulk mixing under solvothermal conditions. Therefore, there is increasing interest in developing systematic protocols for COF synthesis that provide for fine control over reaction conditions and improve COF processability on surfaces, which is essential for their use in practical applications. Herein, we present a novel microfluidic-based method for COF synthesis where the reaction between two constituent building blocks, 1,3,5-benzenetricarbaldehyde (BTCA) and 1,3,5-tris(4-aminophenyl)benzene (TAPB), takes place under controlled diffusion conditions and at room temperature. Using such an approach yields sponge-like, crystalline fibers of a COF material, hereafter called MF-COF. The mechanical properties of MF-COF and the dynamic nature of the approach allow the continuous production of MF-COF fibers and their direct printing onto surfaces. The general method opens new potential applications requiring advanced printing of 2D or 3D COF structures on flexible or rigid surfaces.

Microfluidic-based Synthesis of Covalent Organic Frameworks COFs: A Tool for Continuous Production of COF Fibers and Direct Printing on a Surface

We present a novel microfluidic-based method for synthesis of covalent organic frameworks (COFs). We demonstrate how this approach can be used to produce continuous COF fibers, and also 2D or 3D COF structures on surfaces.

Síntesis microfluídica de marcos orgánicos covalentes (COFs): Una herramienta para la producción continua de fibras COF e impresión directa en una superficie

Covalent Organic Frameworks (COFs) are a class of porous covalent materials which are frequently synthesized as unprocessable crystalline powders. The ...

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

Physical thermal deposition in a high vacuum environment is a clean and controllable method for fabricating novel molecular nanostructures on graphene. We present methods for depositing and passively manipulating C60 molecules on rippled graphene that advance the pursuit of realizing applications involving 1D C60/graphene hybrid structures. The techniques applied in this exposition are geared towards high vacuum systems with preparation areas capable of supporting molecular deposition as well as thermal annealing of the samples. We focus on C60 deposition at low pressure using a homemade Knudsen cell connected to a scanning tunneling microscopy (STM) system. The number of molecules deposited is regulated by controlling the temperature of the Knudsen cell and the deposition time. One-dimensional (1D) C60 chain structures with widths of two to three molecules can be prepared via tuning of the experimental conditions. The surface mobility of the C60 molecules increases with annealing temperature allowing them to move within the periodic potential of the rippled graphene. Using this mechanism, it is possible to control the transition of 1D C60 chain structures to a hexagonal close packed quasi-1D stripe structure.

Preparation and Characterization of C60/Graphene Hybrid Nanostructures

Here we present a protocol for the fabrication of C60/graphene hybrid nanostructures by physical thermal evaporation. Particularly, the proper manipulation of deposition and annealing conditions allow the control over the creation of 1D and quasi 1D C60 structures on rippled graphene.

Preparación y caracterización de nanoestructuras de C60/Graphene híbrido

Physical thermal deposition in a high vacuum environment is a clean and controllable method for fabricating novel molecular nanostructures on graphene. We ...

Microfluidic Preparation of Liquid Crystalline Elastomer Actuators

This paper focuses on the microfluidic process (and its parameters) to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. The preparation usually consists in the formation of droplets containing low molar mass liquid crystals at elevated temperatures. Subsequently, these particle precursors are oriented in the flow field of the capillary and solidified by a crosslinking polymerization, which produces the final actuating particles. The optimization of the process is necessary to obtain the actuating particles and the proper variation of the process parameters (temperature and flow rate) and allows variations of size and shape (from oblate to strongly prolate morphologies) as well as the magnitude of actuation. In addition, it is possible to vary the type of actuation from elongation to contraction depending on the director profile induced to the droplets during the flow in the capillary, which again depends on the microfluidic process and its parameters. Furthermore, particles of more complex shapes, like core-shell structures or Janus particles, can be prepared by adjusting the setup. By the variation of the chemical structure and the mode of crosslinking (solidification) of the liquid crystalline elastomer, it is also possible to prepare actuating particles triggered by heat or UV-vis irradiation.

This article describes the microfluidic process and parameters to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. This process allows the preparation of actuating particles and the variation of their size and shape (from oblate to strongly prolate, core-shell, and Janus morphologies) as well as the magnitude of actuation.

Preparación de microfluídica de elastómero cristalino líquido actuadores

This paper focuses on the microfluidic process (and its parameters) to prepare actuating particles from liquid crystalline elastomers. The preparation ...