Este trabalho é patrocinado pela Fundação Nacional de ciências naturais da China (21674018), a pesquisa nacional de chave e programa de desenvolvimento da China (2016YFA0201702 /2016YFA0201700) e o "programa de Shuguang" suportado pelo desenvolvimento da educação de Shanghai Fundação e Shanghai Comissão Municipal de educação (15SG30), DHU distinto jovem Professor programa (A201302), os fundos de investigação Fundamental para as universidades Central e o projeto 111 (No.111-2-04).

atenção: favor consultar todas as fichas de dados de segurança relevantes antes do uso. Vários dos produtos químicos utilizados na preparação do molde são extremamente tóxicos. Por favor, use equipamento de proteção individual (óculos de segurança, luvas, jaleco, calça comprida e sapatos fechados).
 1. Microfluidic fiação de RSF solução aquosa <ol><li>Preparação de RSF aquoso girando droga 4 , 15 , 16 <ol><li>Decruagem do bicho da seda casulo <ol><li>Degum o Bombyx mori casulos duas vezes em soluções de aquosa (0,5% em peso em água) 3 CO 2 de at a 100 ° C por 30 min cada e em seguida, lave a seda com água desionizada para remover o sericin.</li>
		</ol></li> <li>Dissolving do casulo do bicho da seda degomado <ol><li>secar as sedas do casulo degomado em ar; em seguida, dissolver as sedas do casulo degomado em solução aquosa de 9,0 M LiBr com uma proporção de 01:10 (p/v) a 40 ° C durante 2 h. Por exemplo, adicionar 10 mL de LiBr por 1 grama seda ( Figura 1a).</li>
		</ol></li> <li>Centrifuging e filtragem <ol><li>diluir a solução RSF 1,5 vezes por água desionizada. Centrífuga e filtro para remover as impurezas. Centrifugar a solução RSF em frascos de 250 mL a 4 ° C por 10 min a 1,234.8 g. x filtrar a solução RSF usando um filtro de 20 µm e uma bomba de vácuo. Cama de papel de filtro duplo é preferível considerar o efeito de experimentação.</li>
		</ol></li> <li>Dialyzing <ol><li>Dialize a solução RSF em água deionizada a 5 ° C por 3 dias usando uma membrana semipermeável de celulose (MWCO: 14.000 ± 2.000). O volume total da solução RSF é cerca de 1 L, carregado em 4 sacos de diálise. Coloque estes sacos de diálise no balde, que é preenchido com osmose reversa 10L (RO) deionizada. 
			Nota: O valor de pH de água desionizada deve ser superior a 6, para evitar a gelificação durante o processo de concentração. O pH da água desionizada não requer ajuste para esse protocolo.</li>
		</ol></li> <li>Concentrating <ol><li>condensar a solução aquosa de RSF para 20% em peso, pelo fluxo de ar forçado em solução aquosa de 5 ° C. adicionar 3 M CaCl 2 para a solução RSF para 1,0 mmol/g concentração Ca 2 + final; em seguida, concentrar-se por ar forçado fluxo para 38-47% wt.</li>
			<li>Pesar uma gota de solução RSF sobre uma lâmina de vidro e em seguida, seque-o por 2 h em estufa a 105 ° C. 
			Nota: O peso por cento dos restantes sólidos em relação ao peso da gota antes de secagem é a concentração total de proteína e de CaCl 2. A concentração de RSF é derivada após dedução da massa de CaCl 2. Pelo menos quatro repetidas medições foram realizadas. Nossos estudos anteriores mostraram que a concentração de Ca 2 + grandemente afetado as propriedades reológicas e spinnability das soluções aquosas RSF. Entretanto, a adição de Ca 2 + solicitado a formação limitada de β-folha e a agregação dos RSF 17. Em uma droga de fiação nativo, CaCl 2 é considerado para desempenhar um papel importante durante o armazenamento da droga para evitar gelificação antes de girar a girar. 18</li></ol></li></ol></li> <li>preparação do chip microfluidic 8 , 19 <ol><li>preparando Fotomáscara <ol><li>Design do micro-channel em um Programa de CAD. Imprimir o arquivo CAD para produzir uma transparência de alta resolução 19.</li>
		</ol></li> <li>Preparando o molde <ol><li>limpeza da lâmina de vidro <ol><li>em uma capa de química, ferver a lâmina de vidro em solução de ácido sulfúrico concentrado misturada e 30 vol % peróxido de hidrogênio solução (10:1) por 20 min em uma chapa quente. 
				Cuidado: vapores de ácido sulfúrico e peróxido de hidrogênio são extremamente tóxicos.</li>
			</ol></li> <li>Lavar a lâmina de vidro <ol><li>lave a lâmina de vidro com água desionizada e assoprar seque com nitrogênio de alta pureza.</li>
			</ol></li> <li>Filme de revestimento <ol><li>revestir o fotorresiste SU-8 sobre a lâmina de vidro por um dispositivo de revestimento Custom-Built com um intervalo de 100 µm entre a superfície inferior da barra de revestimento e a superfície superior do vidro.</li>
			</ol></li> <li>Spin revestimento <ol><li>espalhar o fotorresiste sobre a lâmina de vidro para formar um filme uniforme usando um aplicador girar a 40,3 x g por 30 s. A espessura do filme uniforme é cerca de 85 µm.</li>
			</ol></li> <li>Solidificação <ol><li>solidificar o fotorresiste em um forno com uma programa de controlo da temperatura. Elevar a temperatura de temperatura de 65 ° C, em 2 ° C/min e segurar a 65 ° C por 2 min. Continue ao calor de 65 ° C e 95° C e mantenha a 95 ° C durante 15 min. volta fora do forno e cool naturalmente para o quarto temperatura no forno.</li>
			</ol></li> <li>Ultravioleta luz exposição <ol><li>expor do lado do vidro deslize com o fotorresiste à luz ultravioleta para 12 s usando a transparência como uma Fotomáscara por fotolitografia 19. 
				Nota: O número de onda da luz ultravioleta é 365 nm e a energia de exposição é 273.6 mJ/cm 2. 
				Atenção: Tomar medidas apropriadas de segurança enquanto estiver trabalhando com luz UV e o forno.</li>
			</ol></li> <li>Solidificar o fotorresiste conforme descrito na etapa 1.2.2.5.</li>
			<li>Em desenvolvimento <ol><li>limpar o fotorresiste ultrassonicamente em solução de desenvolvedor para 30 s. Lave a lâmina de vidro por isopropanol e desenvolvedor, alternando entre os dois, até que não haja nenhuma precipitação sobre a lâmina de vidro.</li>
			</ol></li> <li>Solidificar o fotorresiste em um forno com uma programa de controlo da temperatura. Elevar a temperatura de temperatura para 170 ° C a 2 ° C/min e segure a 170 ° C por 30 min. volta fora do forno e cool naturalmente à temperatura no forno.</li>
		</ol></li> <li>Litografia macia <ol><li>despeje 8.8 pre-polímero líquido polydimethylsiloxane (PDMS) de g sobre o molde e cura por 30 min a 65 ° C, e 15 min a 80 discos pré-polímero de ° C. líquido PDMS consiste de PDMS e agente de cura (tipicamente de 10:1 (w/w)).</li>
		</ol></li> <li>Pancadas <ol><li>um buraco através da réplica PDMS no início do canal pela broca. O diâmetro da broca é de 1,2 mm.</li>
		</ol></li> <li>Selagem <ol><li>selar a réplica PDMS com o canal para uma camada lisa de PDMS sem padrão por um tratamento de plasma de oxigênio nas superfícies das duas camadas PDMS. 
			Nota: O processo de preparação geral do chip leva cerca de 72 h.</li>
		</ol></li></ol></li> <li>Fibra fabricação de RSF <ol><li>injeção de droga de giro <ol><li>injetar o RSF girando a droga para o microchannel 2 µ l/min por uma bomba de seringa.</li>
		</ol></li> <li>Regulamento do ambiente <ol><li>ajustar a umidade relativa de 40 ± 5% RH ou 50 ± 5% de ur usando um umidificador. Em 40 RH ± 5%, como-girado fibra solidificou-se mais rapidamente do que 50 ± 5% RH.</li>
		</ol></li> <li>Fibra de produção da RSF <ol><li>toque a gota RSF por um ponto na saída do canal microfluídicos, desenhar fibra RSF no ar e então puxe para um cilindro através de uma abertura de 10 cm de ar a uma velocidade de 3 cm/s ( Figura 1b ).</li>
		</ol></li> <li>Armazenar as fibras RSF em um dessecador selado por 24 h.</li>
		<li>Pós-tratamento de fibra <ol><li>desenha as fibras como-fiado 4 vezes em 0,9 mm s -1 em 80 vol % ethanol solução por uma máquina Custom-Built e depois manter a fibra desenhada fixo e mergulhe as fibras na solução por 1h. Devido a este tratamento, o comprimento da fibra foi mudado de originalmente de 15 mm a 60 mm.</li>
		</ol></li> <li>Preparação da amostra para a caracterização <ol><li>corrigir as fibras pós-tratado em um frame de papel com um calibre de 10mm de comprimento. Pelo menos 20 fibras são necessidade de medição, incluindo o ensaio de tracção, SEM, FTIR e WAXS. Os diâmetros das fibras pós-desenhada variam 5 a 10 µm. a Figura 1 mostra o diagrama esquemático da produção de fibra e caracterização de WAXD. As propriedades mecânicas das fibras RSF foram examinadas por um sistema de testes de material (25 ± 2) ° C e (45 ± 5) % de umidade relativa. A extensão de avaliar e medir o comprimento foram 2 mm/min e 1 cm, respectivamente.</li>
		</ol></li></ol></li></ol> 2. Radiação síncrotron caracterização do cristalino estrutura de RSF fibra <ol><li>caracterização de radiação síncrotron 4 , 13 , 17 <ol><li>ajuste da trajetória <ol><li>ajustar o comprimento de onda dos raios-x e tamanho de ponto de 0,07746 nm e 3 x 2 µm 2, respectivamente. 
			Nota: O protocolo é executado usando a trajetória de BL15U1 na instalação de radiação síncrotron de Shanghai.</li>
		</ol></li> <li>Localização do ponto x-ray <ol><li>encontrar a localização do ponto x. 
			Nota: A localização do ponto x é ajustada pelo laboratorista na instalação de radiação síncrotron.</li>
		</ol></li> <li>Teste de amostra-padrão: dióxido de cério (CeO 2) <ol><li>testar um pó de 2 do CeO de amostra-padrão. O pó de 2 CeO foi caracterizado para calcular o centro do círculo e a distância entre a amostra para o detector.</li>
		</ol></li> <li>Preparação da amostra <ol><li>corrigir os filamentos RSF em paralelo com o outro no quadro de papel com um calibre de 10 mm de comprimento. Cole a moldura de papel na fase de testes. 
			Nota: Manter a fibra horizontal.</li>
		</ol></li> <li>SR-WAXD testes <ol><li>abrir o obturador <ol><li>fechar a porta da estação beamline depois de se assegurar que não há nenhuma pessoa na sala. Abrir o obturador da fonte do feixe de raios-x.</li>
			</ol></li> <li>Focusing <ol><li>mover a fibra ligeiramente até em foco. Ajustar a localização da fibra ao longo de x, y, z direção remotamente através de um software ( Figura 1C).</li>
			</ol></li> <li>Exposição da amostra <ol><li>mover a fibra remotamente através de um software, até que seja in loco o raio-x. Pressione o botão iniciar no software para expor a fibra para a trajetória de raios-x por 20 s ( Figura 1C).</li>
			</ol></li> <li>Fundo difração <ol><li>a difração de fundo o ar com o tempo de exposição de 20 s. mover a fibra longe a ponto de raio-x remotamente através de um software de teste. Imprensa o &#34; iniciar &#34; botão no software para expor a trajetória de raio-x para &#34; médio de ar &#34; por 20 s.</li>
			</ol></li></ol></li></ol></li> <li>De processamento de dados de SR-WAXD 13 <ol><li>calibração Software <ol><li>processar os dados WAXD usando FIT2D (V12.077). Calibrar o centro do círculo e a distância de amostra-para-detector usando os dados de difração do CeO em pó 2.</li>
		</ol></li> <li>Padrão de difração 2-D <ol><li>subtrair o fundo do ar no padrão de difração de fibra usando FIT2D (V12.077).</li>
		</ol></li> <li>Tamanho de cristalinidade e do cristalite <ol><li>integrar a intensidade de difração em função do espalhamento ângulo 2 θ. Execute deconvolução da integração intensidade pico automatizado separação software (versão 4.12) 12. O grau de cristalinidade, x, c, foi estimado a partir da relação: <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/56271/56271eq1.jpg" /> , onde eu c é a soma das intensidades integradas de picos de cristalina e eu um é a intensidade integrada do amorfo halo 4 , 11. A integração dos padrões de WAXD mostrou a largura do pico do [200], [020], [002] reflexões. A FWHM desses picos foram usados para determinar o tamanho do cristalite junto a um, b e c eixos usando Scherrer &#39; s fórmula 4.</li>
		</ol></li> <li>Determinação das orientações do cristalite <ol><li>calcular as orientações do cristalite e amorfo de acordo com integrações azimutal de (020) e (210) picos 11. A orientação cristalina pode ser calculada quantitativamente de acordo com Herman &#39; orientação s. Aqui, os dois (020) e picos (210) foram equipados com duas funções Gaussian. O mais estreito é para orientação cristalina e o outro mais amplo é para o material amorfo orientado 13. Aqui, as orientações do cristalite das fibras RSF foram comparadas usando a largura total no máximo meia (FWHM) dos picos de integrações 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. 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F., 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=Recombinant+spider+silk+from+aqueous+solutions+via+a+bio-inspired+microfluidic+chip.">Recombinant spider silk from aqueous solutions via a bio-inspired microfluidic chip.</a> Sci Rep. 6, (2016).</li><li>Peng, Q. F., Shao, H. L., Hu, X. C., Zhang, Y. 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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>

Os autores não têm nada para divulgar.

Durante a diálise da solução RSF, o valor de pH é essencial para o processo de concentração a seguir. Se o valor de pH da água deionizada é menor que 6, a solução RSF será mais fácil do gel durante o processo de concentração. Para evitar a gelificação, CaCl2 é adicionado à solução RSF. A concentração de CaCl2 é 1 mmol / peso da RSF.
Nosso trabalho anterior demonstrou a possibilidade de microfluidic seco-fiação de uma solução aquosa de RSF<sup cl...

Aranha e bicho da seda podem produzir fibra de seda pendente de solução aquosa de proteína à temperatura e pressão. Fluxo de cisalhamento e extensional pode induzir a formação de cristais líquidos textura na glândula de seda1. Nos últimos anos, tem havido um grande interesse em imitar o processo de fiação da aranha para produzir fibras artificiais de alta resistência. No entanto, grandes quantidades de proteína de seda de aranha não podem ser produzidas com eficiência e economicamente pela agricultura aranhas devido ao canibalismo. Quantidades substanciais de seda do bicho da seda podem ser obtidas facilmente pela agricultura. Caso contrário, o bicho da seda e a aranha tem uma composição semelhante de processo e aminoácido de fiação. Portanto, seda fibroin bicho da seda é selecionado como um substituto para fiam seda artificial de animais por muitos pesquisadores.
Aranha e bicho-da-extrude solução da proteína através de seu duto de fiação em fibra no ar. As forças de alto estresse geradas ao longo do duto de fiação mais provável Estiquem as moléculas da fibroína de seda para um mais alargado de conformação2. Seda artificial fibras têm sido giradas usando fiação convencional de molhado e seco-fiação processos3,4, que não levam em conta as forças fluidas geradas no duto de fiação.
Primeiro, microfluidic abordagens foram usadas para investigar o conjunto de proteínas de seda5,6. Então, estudou-se através do corte e extensional forças7,8de modelagem microfluidic fabricação da RSF. Módulo de Young e diâmetro das fibras RSF podem ser sintonizados por microfluidic girando molhado, mas a resistência à tração da fibra desenhada foi inferior a 100 MPa7. Finalmente, fibras de alta resistência RSF foram preparadas com sucesso usando o método de fiação seca microfluídicos, mas o diâmetro da fibra é apenas de 2 µm8. Recentemente, girando molhado microfluidic foi utilizado com sucesso na produção de fibra de seda de aranha recombinante alta resistência. O desenho pós-girando no ar melhorou os defeitos superficiais e internos de fibra artificial9.
Neste estudo, é introduzido o melhorado microfluidic girando o processo para a fibra da RSF. Destina-se a imitar o processo de fiação de seda do bicho da seda, incluindo a droga de fiação, corte as forças e processo de fiação seca. Este método de fiação não só pode produzir a fibra de seda artificial de alta resistência, mas também pode ajustar o diâmetro da fibra. Em primeiro lugar, a RSF girando a droga foi cortado e alongado em um canal de biomimic com um decaimento exponencial de ordem segundo. Em segundo lugar, as influências de umidade relativa (RH) sobre a morfologia das fibras e propriedades foram estudadas no processo seco-fiação microfluidic10. Em comparação com a fieira de fiação convencional, nosso sistema microfluídicos é altamente biomimetic e pode ser usado para produzir fibra de alta resistência de soluções à temperatura ambiente pelo seco ou molhado, girando o método.
Devido a alta resolução, alto brilho e alta energia do radiação síncrotron microfoco raio-x, ele pode ser usado para caracterizar a microestrutura de uma única fibra com um diâmetro de vários micrômetros4,11 , 12 , 13 , 14. aqui, SR-WAXD técnica foi usada para calcular a cristalinidade, tamanho do cristalite e orientação cristalina das fibras da 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

O protocolo demonstra um método para imitar o processo de fiação do bicho da seda. No processo de fiação nativo, o duto de fiação contratantes permite que as proteínas de seda ser compacto e ordenada pelas forças de cisalhamento e alongamento. Aqui, um canal de microfluidic biomimetic foi projetado para imitar a geometria específica do duto de fiação do bicho da seda. Fiação da fibroína seda regenerada (RSF) dopada com alta concentração, foi expulso através da microchannel para fibras de spin e seco à temperatura e pressão. No processo de pós-Tratado, as fibras como-fiado foram desenhadas e armazenadas em solução aquosa de etanol. Radiação síncrotron difração de raios x de grande angular (SR-WAXD) tecnologia foi usada para investigar a microestrutura do única fibras RSF, que foram fixados a um suporte de amostra com o eixo de fibra RSF normal para o microbeam de raio-x. A cristalinidade, tamanho do cristalite e orientação cristalina da fibra foram calculadas a partir dos dados WAXD. Os arcos de difração perto do Equador do padrão bidimensional WAXD indicam que a fibra RSF pós-Tratado tem um grau elevado de orientação.

Fibras de alta resistência RSF foram produzidas com êxito usando o microfluidic girando o método. As curvas tensão-deformação e imagens SEM das fibras esticadas RSF C44R40 são mostradas na Figura 2. Pelo menos 10 fibras foram medidas no teste de tração. Curvas tensão-deformação foram escolhidas de acordo com o valor médio da quebra de tensão e deformação das fibras. Os dados WAXD das fibras são mostrados na Figura 3</stro...

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Microfluidic Dry-spinning and Characterization of Regenerated Silk Fibroin Fibers

Microfluidic seco-fiação e caracterização de fibras regeneradas da fibroína de seda

Um protocolo para a fiação microfluidic e caracterização da microestrutura do monofilamento da fibroína seda regenerada é apresentado.

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 visualizações.  Donghua University. Um protocolo para a fiação microfluidic e caracterização da microestrutura do monofilamento da fibroína seda regenerada é apresentado.

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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.

Split-and-piscina Síntese e Caracterização de Peptídeos Terciário Amide Biblioteca

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

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.

Fabricação de tridimensionalmente microestruturadas nanocompósitos através Microfluidic Infiltração

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.

Síntese e caracterização de funcionalizados metal-organic frameworks

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.

Preparação e Caracterização de SDF-1α-Quitosana As nanopartículas de sulfato de dextrano

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.

Síntese e Caracterização de Supramoleculares Colloids

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 estável, funcional Hairy Nanopartículas e Biopolímeros de fibras de madeira: Rumo a nanotecnologia Sustentável

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).

Catodoluminescência baixa energia para (oxi) Phosphors nitreto

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.

Síntese com base em microfluídicas de estruturas orgânicas covalentes (COFs): uma ferramenta para produção contínua de fibras COF e impressão direta em uma superfície

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.

Preparação e caracterização de nanoestruturas de híbrido C60/Graphene

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.

Microfluidic preparação dos atuadores do líquido cristalino de elastômero

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