מקור: אמבר נ. בארון, אשליה פטרסון, וטיילור ד. ספארקס, המחלקה למדע והנדסה של חומרים, אוניברסיטת יוטה, סולט לייק סיטי, UT
הידרוג'לים הם סוג רב-תכליתי של פולימרים מקושרים המיוצרים באמצעות הליכים פשוטים יחסית ועם חומרים זולים בדרך כלל. הם יכולים להיווצר מפתרון ומערבים עמוד שדרה פולימרי שנוצר מגיב מונומר, יוזם מה שהופך את הפולימר תגובתי ומינים מקשרים את שרשראות הפולימר יחד. היבט חשוב של חומרים אלה הוא שהם מתנפחים בנוכחות מים, אבל תגובה זו יכולה להיות מכוונת עוד יותר כדי לשפר את הנפיחות כפונקציה של מליחות, pH, או אותות אחרים. כמוצר סופי, הידרוג'ל יכול לשמש בסביבות מימיות או יבשות, עם מגוון של תכונות שימושיות כגון גמישות, ספיגה גבוהה, שקיפות ובידוד תרמי. הם משמשים בדרך כלל לספיגת נוזלים, חיישנים, מוצרי צריכה, ואספקת תרופות.
Procedure
פתרון טרום ג'ל נוצר במבחנה 1000μl; חומרים, תפקיד פילמור וכמויות שנוספו מפורטים טבלאות 1.
חומר
תכלית
מבנה
אחוז שומה
2,2-דימתוקסי-2-פניל-אצטופנון (DMPAP)
יוזם קריאה חינם (פוטו-סיניטור)
0.
Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here
Results
המונומר ההידרוג'ל הסופי מוצג באיור 7, וההידרוג'לים המסונתזים מוצגים באיור 8. מידת הנפיחות נמצאה כ -136% עבור המדגם של דקה אחת, 387% לדגימה של 1.5 דקות ו -81% לדגימה של 5 דקות. תוצאות אלה ממחישות את הקשר בין מידת הקישור הצולב, או המידה שבה הרשת מחוברת, ל...
Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here
Application and Summary
סינתזת הידרוג'ל היא טכניקה לייצור חומרים פולימריים מקושרים אשר יכול להתנפח בתגובה נוזל, אור UV, pH, או מגוון של ממריצים אחרים. סינתזה על ידי שילוב של פתרונות נוזליים היא יתרון עבור הפשטות של ערבוב ויצירת הידרוג'לים, אם כי המוצר הסופי הוא בדרך כלל טמא נוטה להכיל פולימרים עם משקולות מולקולריות ?...
Log in or to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here
לפני תחילת סינתזת הידרוג'ל, עובש סינתזה הורכב משתי שקופיות זכוכית ושלוש, 520 מיקרון ספייס ספייס עובי פוליאולפין; תצורה זו הוחזקה יחד על-ידי סרטוני קלסר כפי שמוצג באיור 6. מגלשות הזכוכית הגדולות אוקסו בכמה מילימטרים כדי ליצור ערוץ להזרמת תמיסת טרום ג'ל לתבנית.
לפני שתתחילו בסינתזת הידרוג'ל, השיגו מבחנה 1000μl, הכימיקלים המתוארים בטבלה 1, מיקרופיט עם טיפים נקיים וקביעת עובש(איור 6). כל העבודה צריכה להתבצע במכסה אדים עם ציוד מגן אישי מתאים (PPE). PPE כולל משקפי בטיחות או משקפי מגן, חלוק מעבדה וכפפות מגן.
איור 6: עובש סינתזה הידרוג'ל, שנוצר משתי שקופיות זכוכית, שלוש רצועות של יריעת פוליאולפין בעובי 520 מיקרון כמרווחים, וקליפים גדולים של קלסר.
הוסף 0.0012 מול אחוז 2,2-Dimethoxy-2-פניל-acetophenone (DMPAP), פוטו-יטיטור מוצק (יוזם רדיקלים חופשיים כי הוא יזם על ידי אור), המבחנה תחילה.
הוסיפו 21.2121 מול אחוז 2-הידרוקסתיל מתאקרילט (HEMA), מולקולת עמוד השדרה ו-3.0303 מול אחוז טטראתילן גליקול דימתאקרילט (TEGDMA), מולקולת הקישור הצולבת למבחנה, באמצעות טיפים חדשים לפיפטה בכל פעם. TEGDMA יחצה כימית את שרשראות HEMA בנוכחות רדיקלים חופשיים על ידי חיבור שרשראות הפולימר לפולימר רשת.
מערבבים את הפתרון באמצעות מכונת מערבולת עד להשגת פתרון הומוגני.
למדוד 0.25 גרם של ברומוקרסול סגול ולשטוף אותו לתוך הפתרון באמצעות 75.7576 מול אחוז אתילן גליקול (EG), הממס. הפיגמנט מיועד רק למטרות צפייה (ההידרוג'ל שקוף אחרת), ו- EG משמש כממס להמסת יוזם הרדיקלים החופשיים היוזם ושומר על ההידרוג'ל גמיש.
מערבבים את התמיסה באמצעות מכונת המערבולת עד הפיגמנט מתמוסס לחלוטין ואת הפתרון הוא הומוגני.
באמצעות מיקרופיפט, להפקיד את הפתרון לתוך התבנית על ידי יישור קצה micropipette עם הקצה היסט של שקופיות זכוכית גדולות והזרקה אחידה של פתרון pre-gel למרכז התבנית.
מניחים עובש 5 ס"מ מתחת לפנס פולט UV (Warson SK66) ומקרינים את התבנית למשך דקה אחת. אור UV מבקע את הקשרים במיני היוזם, והופך אותם לרדיקלים חופשיים שיכולים לתקוף את מולקולות הפולימר והלינקים. כאשר מחוברים באופן מלא, ההידרוג'ל צריך להיות גומי מוצק עם עקביות דמוית ג'לי.
מוציאים את התבנית מהאור ומפרקים את תצורת התבנית. הסר הידרוג'ל ממגלשות הזכוכית.
יש לשטוף את שני צידי ההידרוג'ל במים שעברו דה-יונים כדי להסיר מהמוצר כל מין כימי לא מתורגל ואוליגומרים.
כדי לאפיין כיצד זמני חשיפה שונים לאור UV משפיעים על מידת הקישור והנפיחות, ניתן לחזור על הליך זה תוך שינוי שלב תשע. לאפיון, הפתרון נחשף לאור UV במשך דקה אחת, 1.5 דקות ו -5 דקות, והפיקה בסך הכל שלושה הידרוג'לים.
איפיון
ניתן לחשב את מידת הנפיחות של ההידרוג'ל על ידי ייבוש, לחות ואז ייבוש מחדש של הפולימר.
מניחים את הידרוג'לים המוגמרים במיכל עם אלכוהול כגון אלכוהול איזופרופיל, כך שהם שקועים לחלוטין. השאירו באלכוהול במשך 4-8 שעות, כאשר האלכוהול החליף את כל האתילן גליקול בהידרוג'ל.
הסר את hydrogels מן האלכוהול ולהשאיר להתייבש בשטח הפתוח, כ 30 דקות. האלכוהול מתאדה מהר יותר מאשר מים או ממס, ומאפשר הידרוג'ל לשמור על המבנה שלה.
תשקול את ההידוג'לים המיובשים.
תטביעו את ההידרוג'ל במי DI לפחות 30 דקות, עד שהם נפוחים לחלוטין. מוציאים את הג'לים מהמים, מנגבים בעדינות יבשים ומשקלים.
חשב את מידת הנפיחות באמצעות המשוואה: , איפה המשקל של הפולימר הנפוח והוא המשקל של הפולימר המיובש.
, איפה המשקל של 
הפולימר הנפוח 
והוא המשקל של הפולימר המיובש.
