עבודה זו נתמכה על ידי אוגדן המכללה המערבית של אוניברסיטת קנטאקי של מדע והנדסה, כוללים תמיכה פנימית מהמחלקה לכימיה וממשרד המחקר (RCAP 13-8032). סיועו של ד&quot;ר ג&#39;ון Andersland במתקן WKU מיקרוסקופית (SEM תמונות) והפרוף יאן קאו של מכון WKU לבעירת מדע והנדסה (ניתוח BET) היה מרכזי לביצוע עבודה זו.

1. הכנת אמולסיה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תוכן תחליב <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מסת כמות מתאימה של מלח כדי לייצר 10 מיליליטר של תמיסת 0.03-M. לפלטינה (IV) מדד כלוריד 0.101 g, כלוריד לאבץ (II) (ZnCl 2) מדד 0.032 g, ונתרן כלורי (NaCl) ז 0.018 מידה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במבחנות בודדות, לפזר מלח לכל 10 מיליליטר של מים DI. מניח בצד לשימוש מאוחר יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש 20 מ&quot;ל, בקבוקון זכוכית סגר לתכנים בכל הליך זה. טרה איזון לבקבוקון הזכוכית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול polydimethylsiloxane-הופסק ויניל על ידי שפיכתו באיטיות על מוט מערבבים ולתוך בקבוקון הזכוכית מונח על הסולם מאופס. לשקול את 1.02 גר &#39;(שווה ערך ל 1.080 מיליליטר). הערה: הצמיגות הגבוהה של פולימר זה עושה pipetting מעשי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיפטה 1.02 מיליליטר של n-heptane לבקבוקון. הוסף 2 טיפות של חומרים פעילי שטח שאינו יוניים (monoleate Sorbitan) לבקבוקון. פיפטה 0.3 מיליליטר של תמיסת מלח ו0.45 מיליליטר של DI-מים לבקבוקון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותם את בקבוקון הזכוכית על ידי הברגה את המכסה בחוזקה. לנער במרץ במשך 60 שניות כדי ליזום את התחליב לפני תחילת sonication. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בנייה של מכשירי sonicator מים אמבטיה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלא sonicator עם מים עד לקו מילוי המינימום. הוסף 250 מיליליטר של מים ברז לכוס 400 מ&quot;ל. מלא את כוס 400 מ&quot;ל עם קרח, כך שמפלס המים הוא רק בשפה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים כוס זה בתוך sonicator מים האמבטיה. בדוק את מילוי הקו בsonicator, התאמה במידת צורך. מניחים טבעת לעמוד ישירות לצד sonicator מים האמבטיה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות שתי טבעת לעמוד מהדק, למקם אותם כך שזרוע מוארכת החוצה, בניצב לטבעת לעמוד ועוד אחד מורחב לקראת אמבט המים, כך שהוא מצביע כלפי מטה לתוך הכוס מלאה במי קרח. צרף מהדק אחר לטבעת לעמוד עם מדחום למטה בכוס 400 מ&quot;ל, כך שהטמפרטורה יכולה להיות במעקב לאורך sonication. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Emulsifנוהל ication <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את הבקבוקון המכיל תחליב כך שהוא שקוע באופן מלא בכוס 400 מ&quot;ל ידי הבטחתו למהדק הבולט לתוך הכוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ודא שבקבוקון הזכוכית המכיל תערובת PDMS הוא לא נוגע בצדדים של הכוס לחסל חום הנגרם על ידי חיכוך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את sonicator ולהגדיר זמן sonication במשך 7 דקות. בגלל התחליב הוא מאוד רגיש לחום, להבטיח שהטמפרטורה בתוך הכוס היא בין 0 ל 5 מעלות צלזיוס לאורך sonication. התחל sonication פעם הטמפרטורה בתוך הכוס רצויה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר 7 דקות של sonication, להסיר את הבקבוקון בעדינות לנער / מערבולת דקות 1, מחזיק את החלק העליון של הבקבוקון לחסל את כל גושים שעלולים להיווצר בתחליב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השלך את תכולת הכוס. למלא עם 250 מיליליטר של מים ולהוסיף קרח למילוי עד למרחק של 1 סנטימטר העליון של הכוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את הבקבוקון בחזרה במהדק. לצלול מתחת למים זה הקרח לresumsonication דואר ל7 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על השלבים 1.3.3 ל1.3.6 עבור הסכום כולל של תקופות sonication שמונה, 7-דקות, או עד שsonication נראה הומוגנית ואין גושים נמצאים. אחסן בRT. הערה: תחליב צריך להיות יציב במשך כמה ימים, אבל יכול להיות התאושש על ידי sonication כאמור לעיל ב7-דקות במרווחים עד להופעתה הומוגנית. אחסן בRT. </li></ol></li></ol> 2. cross-linking <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התקנה לתוספת של Triethoxysilane / פעיל שטח פתרון <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פיפטה 5.4 מיליליטר triethoxysilane למבחנה. מניחים במדף מבחנה מתחת למכסת המנוע לשימוש מאוחר יותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלא כוס 400 מ&quot;ל עם מי קרח ומניח אותו מתחת למכסת המנוע. בסמוך למקום כוס 400 מ&quot;ל טבעת לעמוד עם מהדק המצורף, הרחיב באופן ישיר על הפתיחה של הכוס. זה יהיה קרח האמבטיה לתוספת של triethoxysilane. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים צלחת חמה בצד השני של דוכן הטבעת האחר. מלא כוס 800 מ&quot;ל עם כ 700 מיליליטר שלמי ברז. מניחים אותו על הצלחת החמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את הצלחת החמה ולשמור על טמפרטורה של 75 עד 85 מעלות צלזיוס בתוך כוס 800 מ&quot;ל. צרף מהדק עם מדחום לדוכן הטבעת כל כך את הטמפרטורה של המים בתוך כוס 800 מ&quot;ל יכולה להיות במעקב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לייצר פתרון השטח על ידי המסת 0.5 גרם של סולפט dodecyl נתרן ל 375 מיליליטר מים (4.62 מ&quot;מ). להוסיף כ 10 מיליליטר של תמיסה פעילי שטח למבחנה נקייה, ריקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף מהדק אחר לטבעת לעמוד מתחת למכסת המנוע עם מבחנת שטח מאובטח כך שרמת הנזילות שלה היא מתחת לפני השטח של המים בתוך כוס 800 מ&quot;ל. לאפשר 10 דקות לאיזון תרמי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להרטיב פיסת נייר סינון ולמקם אותו בחלק העליון של משפך קטן. מניחים את הגזע של המשפך בתוך ארלנמייר 250 מ&quot;ל ומניח את הבקבוק מתחת למכסת המנוע. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תוספת של Triethoxysilane <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את בקבוקון התחליב במהדק מעל מקור המים קרחאה בתוך מכסה המנוע. מקם את תערובת PDMS במהדק, כך שתוכן הבקבוקון הוא מתחת לפני השטח של המים. התוספת של triethoxysilane גורמת תגובה אקסותרמית, כך התחליב חייב להישמר קר על מנת לשמור על המבנה שלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את המכסה מבקבוקון הזכוכית, כדי למנוע הצטברות גזים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאט לאט לשפוך triethoxysilane מבחנה המכילה לתוך בקבוקון הזכוכית בזרם מתמשך על פני תקופה של כ 10 שניות (בערך 0.5 מיליליטר / sec). זהירות: התוספת של triethoxysilane יוזמת תגובה אקסותרמית והשחרור של גז מימן כלורי קאוסטית (HCl). הבקבוקון יהפוך חם מאוד וגז רעיל יתפתח מהתערובת. לא מערבב את התוכן תוך הוספת triethoxysilane. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר הוספת triethoxysilane לחלוטין, ומערבבים בעדינות את התוכן עם מוט מערבבים כוס כשהוא לבוש כפפת מגן חום. חכה 2 דקות או עד שתחנות גז מתפתחות מהבקבוקון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Follבשל cross-linking, אין הפרדה שלב גלויה במדגם. אם גושים נמצאים, לאטום את הבקבוקון ולנער בקפדנות במשך 20 שניות בזמן שמחזיק את הבקבוקון על ידי המכסה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייצור חרוז <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש ב, פיפטה פסטר זכוכית נקייה לצייר תחליב צולבים מבקבוקון הזכוכית. הוסף את התחליב צולבים ירידה מבחינת לפתרון פעילי השטח (שאמור להישמר בין 75 ו -85 מעלות צלזיוס) למבחנה לוקחת זמן קטן ככל האפשר בין טיפות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 30 שניות עד 1 דקות לאחר התוספת של התחליב, הפתרון פעילי השטח יתחיל לאט להתפתח גז כמוצקים מתחילים להיווצר בתוך המבחנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעוד לובש כפפות מגן חום, לקחת את המבחנה מהמהדק ולשפוך את כל תכולתה למנגנון הסינון מתחת למכסת המנוע. סנן במשך 5 דקות. הסר את נייר הסינון מהמסנן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> העבר את המוצקים המסוננים על זכוכית שעון וחרוזים נפרדים לO / ייבוש N תחת hOOD. ניקוי של חרוזים יכול להידחות לזמן בלתי מוגבל. חנות חרוזים מיובשת ב RT בבקבוקון זכוכית אטום עד צורך, ונקיה מייד לפני שימוש. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חרוז ניקוי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור מנגנון סינון נוסף מתחת למכסת המנוע והנח את חרוזים המיובשים בתוך המשפך על גבי נייר הסינון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בקבוק לשטוף פלסטיק מלא במי DI-לשטוף את החרוזים בעדינות, להעביר אותם סביב מעט על מנת להבטיח את כל החרוזים הם שטופים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בואו חרוזים להתייבש במשך שעה 1 על ידי הצבת אותם בזכוכית שעון מתחת למכסת המנוע. השתמש בבקבוק שטיפה מלא בhexanes לשטוף את החרוזים באותה השיטה לשטיפה במים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את חרוזים על זכוכית שעון. מניחים את כוס השעון והחרוזים מתחת למכסת המנוע לייבוש. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר חרוזים הם יבשים לחלוטין, למקם אותם בבקבוקון קטן סגר זכוכית ולאחסן ב RT לשימוש עתידי. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הרכבה חרוזים להגדרות SEM ניתוח וSEM <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים רצועה של מטלותקלטת uble-צדדית פחמן מוליך על גבי תלוש על שהחרוזים יהיו רכובים. בעזרת מספריים, לקצץ ברחבי הבדל כדי להבטיח שאין נתקע קלטת על הקצוות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים פיסת נייר מסנן תחת הבדל על משטח שטוח. להסיר את השכבה העליונה מהקלטת, כך שהחלק התחתון הדבק חשוף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעדינות לשפוך את החרוזים על הבדל. חרוזים חלק ידבקו הקלטת, אבל רובם ניתזים ולנחות על נייר הסינון. יוצקים בחזרה אלה לתוך הבקבוקון אם הם נשארו על נייר הסינון. חזור במידת צורך, שטיפה כל חרוזים (לפי 2.4.2 ל2.4.5) שהפכו מזוהם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי להבטיח את החרוזים הם מאובטחים על הבדל, להשתמש במזרק הנורה וקל לפוצץ מקרוב מאוד אל פני השטח הבדל. יוצקים יותר חרוזים על הבדל אם רק כמה דבקו בקלטת. ודא שכל חרוזים הם מאובטחים לפני הצבת הבדל לתוך תא SEM ופינויו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שהדגימות כבר מותקנות כראוי הם עכשיו מוכנים לעבור אנאליים SEM15 יסיס. לאסוף תמונות במצב LOW VAC ב 15 הקומיסריון לייעל את הרזולוציה של תכונות פני השטח של חרוז. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Pedraza, E., Brady, A. C., Fraker, C. A., Stabler, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+macroporous+poly(dimethylsiloxane)+scaffolds+for+tissue+engineering+applications.">Synthesis of macroporous poly(dimethylsiloxane) scaffolds for tissue engineering applications.</a> J. Biomater. Sci., Polym. Ed. 24 (9), 1041-1056 (2013).</li><li>Ratner, B. D., Bryant, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomaterials:+Where+we+have+been+and+where+we+are+going.">Biomaterials: Where we have been and where we are going.</a> Annu. Rev. Biomed. Eng. 6, 41-75 (2004).</li><li>B&#233;langer, M. C., Marois, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemocompatibility,+biocompatibility,+inflammatory+and+in+vivo+studies+of+primary+reference+materials+low-density+polyethylene+and+polydimethylsiloxane:+A+review.">Hemocompatibility, biocompatibility, inflammatory and in vivo studies of primary reference materials low-density polyethylene and polydimethylsiloxane: A review.</a> J. Biomed. Mater. 58 (5), 467-477 (2001).</li><li>Kobayashi, T., Saitoh, H., Fujii, N., Hoshino, Y., Takanashi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Porous+membrane+of+polydimethylsiloxane+by+hydrosilylation+cure:+characteristics+of+membranes+having+pores+formed+by+hydrogen+foams.">Porous membrane of polydimethylsiloxane by hydrosilylation cure: characteristics of membranes having pores formed by hydrogen foams.</a> J. Appl. Polym. Sci. 50 (6), 971-979 (1993).</li><li>Yager, P., 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=Microfluidic+diagnostic+technologies+for+global+public+health.">Microfluidic diagnostic technologies for global public health.</a> Nature. 442 (7101), 412-418 (2006).</li><li>Yu, P., Lu, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PDMS+used+in+microfluidic+devices:+principles,+devices+and+technologies.">PDMS used in microfluidic devices: principles, devices and technologies.</a> Adv. Mater. Sci. Res. 11, 443-450 (2011).</li><li>Zhou, J., Khodakov, D. A., Ellis, A. V., Voelcker, N. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+modification+for+PDMS-based+microfluidic+devices.">Surface modification for PDMS-based microfluidic devices.</a> Electrophoresis. 33 (1), 89-104 (2012).</li><li>Spietelun, A., Pilarczyk, M., Kloskowski, A., Namie&#347;nik, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyethylene+glycol-coated+solid-phase+microextraction+fibres+for+the+extraction+of+polar+analytes&#8212;A+review.">Polyethylene glycol-coated solid-phase microextraction fibres for the extraction of polar analytes&#8212;A review.</a> Talanta. 87, 1-7 (2011).</li><li>Vas, G., V&#233;key, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solid-phase+microextraction:+a+powerful+sample+preparation+tool+prior+to+mass+spectrometric+analysis.">Solid-phase microextraction: a powerful sample preparation tool prior to mass spectrometric analysis.</a> J. Mass Spectrom. 39 (3), 233-254 (2004).</li><li>Odziemkowski, M., Koziel, J. A., Irish, D. E., Pawliszyn, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sampling+and+Raman+confocal+microspectroscopic+analysis+of+airborne+particulate+matter+using+poly(dimethylsiloxane)+solid+phase+microextraction+fibers.">Sampling and Raman confocal microspectroscopic analysis of airborne particulate matter using poly(dimethylsiloxane) solid phase microextraction fibers.</a> Anal. Chem. 73 (13), 3131-3139 (2001).</li><li>Grosse, M. T., Lamotte, M., Birot, M., Deleuze, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+microcellular+polysiloxane+monoliths.">Preparation of microcellular polysiloxane monoliths.</a> J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 46 (1), 21-32 (2007).</li><li>Sun, W., Yan, X., Zhu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis,+porous+structure,+and+underwater+acoustic+properties+of+macroporous+cross-linked+copolymer+beads.">Synthesis, porous structure, and underwater acoustic properties of macroporous cross-linked copolymer beads.</a> Colloid Polym. Sci. 290 (1), 73-80 (2012).</li><li>Dufaud, O., Favre, E., Sadtler, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Porous+elastomeric+beads+from+crosslinked+emulsions.">Porous elastomeric beads from crosslinked emulsions.</a> J. Appl. Polym. Sci. 83 (5), 967-971 (2002).</li><li>Farmer, B. C., Mason, M., Nee, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concave+porosity+non-polar+beads+by+a+modified+microbubble+fabrication.">Concave porosity non-polar beads by a modified microbubble fabrication.</a> Mater. Lett. 98, 105-107 (2013).</li><li>Flegler, S. L., Heckman, J. W., Klomparens, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Scanning and Transmission Electron Microscopy: An Introduction. , 151-155 (1995).</li><li>Brunauer, S., Emmett, P. H., Teller, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+of+Gases+in+Multimolecular+Layers.">Adsorption of Gases in Multimolecular Layers.</a> J. Am. Chem. Soc. 60 (2), 309-319 (1938).</li><li>Sing, K. S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+porous+materials:+past,+present+and+future.">Characterization of porous materials: past, present and future.</a> Colloids Surf. A. 241 (1), 3-7 (2004).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

חרוזים מיוצרים באמצעות פרוטוקול זה (ועל ידי התאמת ריכוז האלקטרוליטים וזהות) הם שונים במהותו מאלה המיוצרים בתחליב כוח נמוך יוני, כפי שניתן לראות על ידי השוואה של איור 1 א לתמונות SEM האחרים באיור 1. משמש הדו&quot;ח הראשוני שלנו 4 PTCL מתוך כוונת מזרזות ...

Polydimethylsiloxane (PDMS) is one of the most widely used silicone compounds. Its biocompatibility has led to widespread use in implant and other biomedical engineering structures1,2. It is trivially cross-linked into elastic structures using an organosilyl compound (such as triethoxysilane), a simple and reliable procedure which has made it useful for cast polymer applications where some flexibility is required3. Once cross-linked, PDMS is largely inert, particularly in biological conditions, and is therefore useful for a variety of food and medical applications4,5. Ease of casting, chemical inertness, and hydrophobicity have made it a natural choice for microfluidic devices6,7. Its affinity for non-halogenated, non-polar organic compounds has made it a popular stationary phase in separations chemistry8-10. 
Recently, microbubble fabrications have been used to generate porous beads for use as catalyst structural substrates or in chemical separations11,12. In both applications, ideal materials will have a maximized surface-area-to-volume (SAV) ratio for best efficiency. In a microbubble fabrication process, microstructuring of materials is typically accomplished by isolating the polymer in aliphatic &#8220;microbubbles&#8221; by emulsification in an aqueous continuous phase. The initial report of microporous PDMS beads produced them by mechanical emulsification of two phases (aliphatic and aqueous)13. The stock PDMS liquid (and its cross-linking agent) is dissolved into the aliphatic phase, which is structured into microscopic beads by being forced to cavitate within the (continuous) aqueous phase. The emulsification is stabilized by the addition of a non-ionic surfactant. When the emulsion is added dropwise to a heated bath, solid beads form by agglomeration of the microbubbles into clusters of tiny spheres of cross-linked PDMS. Our goal in this protocol is to modify this procedure to develop beads with an inverted porosity to improve the SAV ratio of the material.
As reported previously, control of the beads can be directed to some extent by the aliphatic:aqueous ratios in the emulsion. However, we have reported recently that addition of platinum(IV) chloride (PtCl4) inverts the porosity: materials are formed in which the PDMS is riddled with concave pores14. This indicates that the aqueous layer cavitates inside the aliphatic one, despite having similar aliphatic:aqueous ratios to those published in the original work13. The primary advantage of our method is that this concave porosity should naturally result in an increased SAV ratio, and thus, improved efficiency for analytical chemistry applications. While we are continuing to explore the specific effects of the addition of the platinum compound, we show here that the same effect can be accomplished using any aqueously soluble ionic compound, though perhaps to a reduced extent. Because our techniques also differ in some key aspects from what has been previously reported, we present our protocols here as a video to encourage others to extend our methods. Most notably, we use a common bath sonicator of the type used to clean glassware or other equipment, rather than the (considerably more expensive) probe sonicator often used in microbubble fabrication. This adjusted approach to the microbubble fabrication procedure could potentially be extended for the production of large quantities of bulk materials as well, creating porous sheets or slabs which could have applications for biomedical devices, aerospace and automotive industry, or substrates for chemical catalysis. Users seeking to generate high-SAV-ratio, microstructured materials using other similar polymers for such analyses may find that our protocols can be extended to any polymer for which the microbubble emulsion technique can be applied.

<table border="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Poly(dimethylsiloxane), vinyl terminated</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>68083-19-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>n-Heptane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>142-82-5</td>
			<td>Flammable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Triethoxysilane</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>998-30-1</td>
			<td>Flammable, Accutely Toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sorbitan Monoleate (Span-80)</td>
			<td>Fluker</td>
			<td>1338-43-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Platinum (IV) Chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>13454-96-1</td>
			<td>Accutely Toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zinc (II) Chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>7646-85-7</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Chloride</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>7647-14-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2.8L Water Bath Sonicator</td>
			<td>VWR</td>
			<td>97043-964</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microbubble fabrication of concave-porosity pdms beads

Microbubble fabrication (by use of a fine emulsion) provides a means of increasing the surface-area-to-volume (SAV) ratio of polymer materials, which is particularly useful for separations applications. Porous polydimethylsiloxane (PDMS) beads can be produced by heat-curing such an emulsion, allowing the interface between the aqueous and aliphatic phases to mold the morphology of the polymer. In the procedures described here, both polymer and crosslinker (triethoxysilane) are sonicated together in a cold-bath sonicator. Following a period of cross-linking, emulsions are added dropwise to a hot surfactant solution, allowing the aqueous phase of the emulsion to separate, and forming porous polymer beads. We demonstrate that this method can be tuned, and the SAV ratio optimized, by adjusting the electrolyte content of the aqueous phase in the emulsion. Beads produced in this way are imaged with scanning electron microscopy, and representative SAV ratios are determined using Brunauer&#8211;Emmett&#8211;Teller (BET) analysis. Considerable variability with the electrolyte identity is observed, but the general trend is consistent: there is a maximum in SAV obtained at a specific concentration, after which porosity decreases markedly.

תמונות SEM נציג של חרוזים הנובעים מתחליבים עם תנאי אלקטרוליט שונים מוצגות באיור 1. איור 1 א מציג חרוז דומה לאלו שהושגו על ידי DuFaud, et al. 13, המיוצר באמצעות התהליכים שלנו, ללא התוספת של כל אלקטרוליט. חרוזים שמוצגים באיור 1 ב- D, וכתוצאה מכך מורפולו?...

Watch this Scientific Journal Video about Microbubble Fabrication of Concave-porosity PDMS Beads at JoVE.com

Microbubble Fabrication of Concave-porosity PDMS Beads

Procedures used to generate microstructured concave-porosity polydimethylsiloxane beads are presented. Effects of electrolyte concentration and identity within the aqueous phase are particularly emphasized.

ייצור Microbubble של חרוזים PDMS קעור-נקבוביות

Microbubble fabrication (by use of a fine emulsion) provides a means of increasing the surface-area-to-volume (SAV) ratio of polymer materials, which is ...

microbubble-fabrication-of-concave-porosity-pdms-beads

Research

JoVE Journal

Chemistry

8.2K Views.  Western Kentucky University. Procedures used to generate microstructured concave-porosity polydimethylsiloxane beads are presented. Effects of electrolyte concentration and identity within the aqueous phase are particularly emphasized. 

Video: Microbubble Fabrication of Concave-porosity PDMS Beads

Fabrication of Large-area Free-standing Ultrathin Polymer Films

This procedure describes a method for the fabrication of large-area and ultrathin free-standing polymer films. Typically, ultrathin films are prepared using either sacrificial layers, which may damage the film or affect its mechanical properties, or they are made on freshly cleaved mica, a substrate that is difficult to scale. Further, the size of ultrathin film is typically limited to a few square millimeters. In this method, we modify a surface with a polyelectrolyte that alters the strength of adhesion between polymer and deposition substrate. The polyelectrolyte can be shown to remain on the wafer using spectroscopy, and a treated wafer can be used to produce multiple films, indicating that at best minimal amounts of the polyelectrolyte are added to the film. The process has thus far been shown to be limited in scalability only by the size of the coating equipment, and is expected to be readily scalable to industrial processes. In this study, the protocol for making the solutions, preparing the deposition surface, and producing the films is described.

We describe a method for the fabrication of large-area (up to 13 cm diameter) and ultrathin (as thin as 8 nm) polymer films. Instead of using a sacrificial interlayer to delaminate the film from its substrate, we use a self-limiting surface treatment suitable for arbitrarily large areas.

המצאה של שטח גדול שעמדה חופשית Ultrathin פולימריים סרטים

This procedure describes a method for the fabrication of large-area and ultrathin free-standing polymer films.  Typically, ultrathin films are prepared ...

Flow-pattern Guided Fabrication of High-density Barcode Antibody Microarray

Antibody microarray as a well-developed technology is currently challenged by a few other established or emerging high-throughput technologies. In this report, we renovate the antibody microarray technology by using a novel approach for manufacturing and by introducing new features. The fabrication of our high-density antibody microarray is accomplished through perpendicularly oriented flow-patterning of single stranded DNAs and subsequent conversion mediated by DNA-antibody conjugates. This protocol outlines the critical steps in flow-patterning DNA, producing and purifying DNA-antibody conjugates, and assessing the quality of the fabricated microarray. The uniformity and sensitivity are comparable with conventional microarrays, while our microarray fabrication does not require the assistance of an array printer and can be performed in most research laboratories. The other major advantage is that the size of our microarray units is 10 times smaller than that of printed arrays, offering the unique capability of analyzing functional proteins from single cells when interfacing with generic microchip designs. This barcode technology can be widely employed in biomarker detection, cell signaling studies, tissue engineering, and a variety of clinical applications.

This protocol outlines the fabrication of a large-scale, multiplexed two-dimensional DNA or antibody array, with potential applications in cell signaling studies and biomarker detection.

ייצור מודרך זרימת דפוס בצפיפות גבוהה ברקוד נוגדן Microarray

Antibody microarray as a well-developed technology is currently challenged by a few other established or emerging high-throughput technologies. In this ...

Immobilization of Multi-biocatalysts in Alginate Beads for Cofactor Regeneration and Improved Reusability

We have recently developed a simple, reusable and coupled whole-cell biocatalytic system with the capability of cofactor regeneration and biocatalyst immobilization for improved production yield and sustained synthesis. Described herewith is the experimental procedure for the development of such a system consisting of two E. coli strains that express functionally complementary enzymes. Together, these two enzymes can function co-operatively to mediate the regeneration of expensive cofactors for improving the product yield of the bioreaction. In addition, the method of synthesizing an immobilized form of the coupled biocatalytic system by encapsulation of whole cells in calcium alginate beads is reported. As an example, we present the improved biosynthesis of L-xylulose from L-arabinitol by coupling E. coli cells expressing the enzymes L-arabinitol dehydrogenase or NADH oxidase. Under optimal conditions and using an initial concentration of 150 mM L-arabinitol, the maximal L-xylulose yield reached 96%, which is higher than those reported in the literature. The immobilized form of the coupled whole-cell biocatalysts demonstrated good operational stability, maintaining 65% of the yield obtained in the first cycle after 7 cycles of successive re-use, while the free cell system almost completely lost the catalytic activity. Therefore, the methods reported here provides two strategies that could help improve the industrial production of L-xylulose, as well as other value-added compounds requiring the use of cofactors in general.

Presented is the protocol for co-immobilizing whole-cell biocatalysts for cofactor regeneration and improved reusability, using the production of L-xylulose as an example. The cofactor regeneration is achieved by coupling two Escherichia coli strains expressing functionally complementary enzymes; the whole-cell biocatalyst immobilization is achieved by cell encapsulation in calcium alginate beads.

קיבוע של biocatalysts רב בחרוזים אלגינט עבור פקטור רגנרציה Reusability משופר

We have recently developed a simple, reusable and coupled whole-cell biocatalytic system with the capability of cofactor regeneration and biocatalyst ...

Influence of Hybrid Perovskite Fabrication Methods on Film Formation, Electronic Structure, and Solar Cell Performance

Hybrid organic/inorganic halide perovskites have lately been a topic of great interest in the field of solar cell applications, with the potential to achieve device efficiencies exceeding other thin film device technologies. Yet, large variations in device efficiency and basic physical properties are reported. This is due to unintentional variations during film processing, which have not been sufficiently investigated so far. We therefore conducted an extensive study of the morphology and electronic structure of a large number of CH3NH3PbI3 perovskite where we show how the preparation method as well as the mixing ratio of educts methylammonium iodide and lead(II) iodide impact properties like film formation, crystal structure, density of states, energy levels, and ultimately the solar cell performance.

We present an extensive study on the effects of different fabrication methods for organic/inorganic perovskite thin films by comparing crystal structures, density of states, energy levels, and ultimately the solar cell performance.

השפעת שיטות ייצור perovskite היברידיות על יצירת סרט, מבנה אלקטרוני, ואת ביצוע תאים סולאריים

Hybrid organic/inorganic halide perovskites have lately been a topic of great interest in the field of solar cell applications, with the potential to ...

Fabrication and Testing of Photonic Thermometers

In recent years, a push for developing novel silicon photonic devices for telecommunications has generated a vast knowledge base that is now being leveraged for developing sophisticated photonic sensors. Silicon photonic sensors seek to exploit the strong confinement of light in nano-waveguides to transduce changes in physical state to changes in resonance frequency. In the case of thermometry, the thermo-optic coefficient, i.e., changes in refractive index due to temperature, causes the resonant frequency of the photonic device such as a Bragg grating to drift with temperature. We are developing a suite of photonic devices that leverage recent advances in telecom compatible light sources to fabricate cost-effective photonic temperature sensors, which can be deployed in a wide variety of settings ranging from controlled laboratory conditions, to the noisy environment of a factory floor or a residence. In this manuscript, we detail our protocol for the fabrication and testing of photonic thermometers.

We describe the process of fabrication and testing of photonic thermometers.

ייצור ובדיקה של מדי חום פוטוני

In recent years, a push for developing novel silicon photonic devices for telecommunications has generated a vast knowledge base that is now being ...

Fabrication of Spherical and Worm-shaped Micellar Nanocrystals by Combining Electrospray, Self-assembly, and Solvent-based Structure Control

Micellar nanocrystals (micelles with encapsulated nanocrystals) have become an emerging major class of nanobiomaterials. We describe a method of fabricating micellar nanocrystals based on combining top-down electrospray, bottom-up self-assembly, and solvent-based structure control. This method involves first using electrospray to generate uniform ultrafine liquid droplets, each of which functions as a micro-reactor in which self-assembly reaction occurs forming micellar nanocrystals, with the structures (micelle shape and nanocrystal encapsulation) controlled by the organic solvent used. This method is largely continuous and produces high quality micellar nanocrystal products with an inexpensive structure control approach. By using a water-miscible organic solvent tetrahydrofuran (THF), worm-shaped micellar nanocrystals can be produced due to solvent-induced/facilitated micelle fusion. Compared with the common spherical micellar nanocrystals, worm-shaped micellar nanocrystals can offer minimized non-specific cellular uptake, thus enhancing biological targeting. By co-encapsulating multiple nanocrystals into each micelle, multifunctional or synergistic effects can be achieved. Current limitations of this fabrication method, which will be part of the future work, primarily include imperfect encapsulation in the micellar nanocrystal product and the incompletely continuous nature of the process.

The present work describes a method to fabricate micellar nanocrystals, an emerging major class of nanobiomaterials. This method combines top-down electrospray, bottom-up self-assembly, and solvent-based structure control. The fabrication method is largely continuous, can produce high quality products, and possesses an inexpensive means of structure control.

ייצור של כדוריות, בצורת תולעת Nanocrystals Micellar על-ידי שילוב ספקטרומטריית Electrospray, הרכבה עצמית ובקרת מבנה ממס מבוסס

Micellar nanocrystals (micelles with encapsulated nanocrystals) have become an emerging major class of nanobiomaterials. We describe a method of ...

Fabrication and Testing of Catalytic Aerogels Prepared Via Rapid Supercritical Extraction

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three preparation methods are described: (a) the incorporation of metal salts into silica or alumina wet gels using an impregnation method; (b) the incorporation of metal salts into alumina wet gels using a co-precursor method; and (c) the addition of metal nanoparticles directly into a silica aerogel precursor mixture. The methods utilize a hydraulic hot press, which allows for rapid (&#60;6 h) supercritical extraction and results in aerogels of low density (0.10 g/mL) and high surface area (200-800 m2/g). While the work presented here focuses on the use of copper salts and copper nanoparticles, the approach can be implemented using other metal salts and nanoparticles. A protocol for testing the three-way catalytic ability of these aerogels for automotive pollution mitigation is also presented. This technique uses custom-built equipment, the Union Catalytic Testbed (UCAT), in which a simulated exhaust mixture is passed over an aerogel sample at a controlled temperature and flow rate. The system is capable of measuring the ability of the catalytic aerogels, under both oxidizing and reducing conditions, to convert CO, NO and unburned hydrocarbons (HCs) to less harmful species (CO2, H2O and N2). Example catalytic results are presented for the aerogels described.

Here we present protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms. Methods for preparing materials using copper salts and copper-containing nanoparticles are featured. Catalytic testing protocols demonstrate the effectiveness of these aerogels for three-way catalysis applications.

ייצור ובדיקה של Aerogels קטליטי להכין אותה באמצעות מיצוי דודי סופר מהיר

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three ...

Preparation of Poly(pentafluorophenyl acrylate) Functionalized SiO2 Beads for Protein Purification

We demonstrate a simple method to prepare poly(pentafluorophenyl acrylate) (poly(PFPA)) grafted silica beads for antibody immobilization and subsequent immunoprecipitation (IP) application. The poly(PFPA) grafted surface is prepared via a simple two-step process. In the first step, 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS) is deposited as a linker molecule onto the silica surface. In the second step, poly(PFPA) homopolymer, synthesized via the reversible addition and fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization, is grafted to the linker molecule through the exchange reaction between the pentafluorophenyl (PFP) units on the polymer and the amine groups on APTMS. The deposition of APTMS and poly(PFPA) on the silica particles are confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), as well as monitored by the particle size change measured via dynamic light scattering (DLS). To improve the surface hydrophilicity of the beads, partial substitution of poly(PFPA) with amine-functionalized poly(ethylene glycol) (amino-PEG) is also performed. The PEG-substituted poly(PFPA) grafted silica beads are then immobilized with antibodies for IP application. For demonstration, an antibody against protein kinase RNA-activated (PKR) is employed, and IP efficiency is determined by Western blotting. The analysis results show that the antibody immobilized beads can indeed be used to enrich PKR while non-specific protein interactions are minimal.

Preparation of Polypentafluorophenyl acrylate Functionalized SiO2 Beads for Protein Purification

A protocol for the preparation of poly(pentafluorophenyl acrylate) (poly(PFPA)) grafted silica beads is presented. The poly(PFPA) functionalized surface is then immobilized with antibodies and used successfully for the protein separation through immunoprecipitation.

הכנת חרוזים2 Poly(pentafluorophenyl acrylate) Functionalized SiO לטיהור חלבון

We demonstrate a simple method to prepare poly(pentafluorophenyl acrylate) (poly(PFPA)) grafted silica beads for antibody immobilization and subsequent ...

Iron Nanowire Fabrication by Nano-Porous Anodized Aluminum and its Characterization

Magnetic nanowires possess unique properties that have attracted the interest of different fields of research, including basic physics, biomedicine, and data storage. We demonstrate a fabrication method for iron (Fe) nanowires&#160;via electrochemical deposition into anodic&#160;alumina oxide (AAO) templates. The templates are fabricated by anodization of aluminum (Al) discs, and the pore length and diameter are controlled by changing the anodizing conditions. Pores with an average diameter of around 120 nm are created using oxalic acid as the electrolyte. Using this method, cylindrical nanowires are synthesized, which are released by dissolving the alumina using a selective chemical etchant.

In this work, we describe a&#160;protocol to fabricate iron nanowires, including the formation of the porous alumina membrane that is used as the template, electrodeposition into templates using electrolyte solution, and the release of the nanowires into the solution.

ברזל יצוק בייצור ננו-נקבובי אלומיניום ואיפיון

Magnetic nanowires possess unique properties that have attracted the interest of different fields of research, including basic physics, biomedicine, and ...

Fabrication of Thin Film Silver/Silver Chloride Electrodes with Finely Controlled Single Layer Silver Chloride

This paper aims to present a protocol to form smooth and well-controlled films of silver/silver chloride (Ag/AgCl) with designated coverage on top of thin film silver electrodes. Thin film silver electrodes sized 80 &#181;m x 80 &#181;m and 160 &#181;m x 160 &#181;m were sputtered on quartz wafers with a chromium/gold (Cr/Au) layer for adhesion. After passivation, polishing and cathodic cleaning processes, the electrodes underwent galvanostatic oxidation with consideration of Faraday&#39;s Law of Electrolysis to form smooth layers of AgCl with a designated degree of coverage on top of the silver electrode. This protocol is validated by inspection of scanning electron microscope (SEM) images of the surface of the fabricated Ag/AgCl thin film electrodes, which highlights the functionality and performance of the protocol. Sub-optimally fabricated electrodes are fabricated as well for comparison. This protocol can be widely used to fabricate Ag/AgCl electrodes with specific impedance requirements (e.g., probing electrodes for impedance sensing applications like impedance flow cytometry and interdigitated electrode arrays).

This paper aims to present a method to form smooth and well-controlled films of silver chloride (AgCl) with designated coverage on top of thin film silver electrodes.

הייצור של סרטים דקים כסף/אלקטרודות כלוריד כסף עם מבוקרת דק שכבה אחת כסף כלוריד

This paper aims to present a protocol to form smooth and well-controlled films of silver/silver chloride (Ag/AgCl) with designated coverage on top of thin ...