Name: synthesis of hydrogels with antifouling properties as membranes for water purification
Uploaded: 2017-04-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 32 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Hydrogels with Antifouling Properties As Membranes for Water Purification at JoVE.com

We gratefully acknowledge the financial support of this work by the Korean Carbon Capture and Sequestration R&amp;D Center (KCRC).

Premolimer Çözümleri hazırlanması 1. <ol><li> Hazırlanması Bir çözücü olarak su kullanılarak <ol><li> Manyetik bir karıştırma çubuğuna sahip olan bir cam şişeye deiyonize (Di) su 10.00 g ekleyin. </li><li> SBMA 2.00 g ölçün ve su ihtiva eden bir cam şişeye aktarın. SBMA tamamen eriyene kadar 30 dakika boyunca çözelti karıştırılır. </li><li> Ayrı bir şişede, PEGDA 20.00 g (Mn = 700 g / mol) ilave edin. </li><li> PEGDA çözeltisine, 1-hidroksisiklohekzil fenil keton (HCPK), bir foto-başlatıcı 20.0 mg ekleyin. en az 30 dakika süre ile çözelti karışmaya bırakıldı. </li><li> tek kullanımlık bir pipet kullanarak, SBMA sulu çözeltiye PEGDA-HCPK çözeltisi 8.00 g transfer. Çözelti homojen olana kadar sürekli karıştırın. </li></ol></li><li> Hazırlama çözücü olarak su / etanol karışımları kullanılarak <ol><li> DI su ve 6.00 gr ve bir manyetik karıştırma çubuğu ile bir amber glass şişeye etanol 4.00 g ekleyin.iyice karışmaya bırakıldı çözüm karıştırınız. </li><li> su / etanol karışımına SBMA 2.00 g ekleyin. çözeltisini karıştırın ve SBMA tamamen erimesi için bekleyin. </li><li> SBMA karışıma PEGDA-HCPK çözeltisi 8.00 g aktarmak için bir pipet kullanın. iyice çözüm karıştırmak için karıştırınız. </li></ol></li></ol> Müstakil Films 2. Hazırlık <ol><li> Temiz bir kuvars diskte bilinen kalınlıklarda iki pulları yerlerine yerleştirin; ara parçalarının kalınlığı elde edilen polimer filmlerinin 19 kalınlığını kontrol eder. </li><li> tek kullanımlık bir pipet kullanılarak kuvars diske ön polimer çözeltisi, küçük bir miktar (~ 1.0 mL) aktarın. </li><li> sıvının üstünde başka kuvars diskini yerleştirin ve sıvı filmde hava kabarcığı olmadığından emin olun. </li><li> Bir ultraviyole (UV) çapraz bağlayıcı olarak örnek yerleştirin ve 254 nm 19 bir dalga boyuna sahip kızıl ötesi ışık ile 5 dakika boyunca ışın tedavisi. NOT: Alternatif ışınlama süresis ve dalga boyları da foto-deklanşör tipine bağlı olarak kullanılabilir. </li><li> keskin bir bıçak kullanılarak kuvars disklerinden polimer film ayırın. Bir DI su banyosuna filmi aktarmak için cımbız kullanın. filmden çözgen, reaksiyona girmemiş monomer / çapraz bağlayıcı, ve sol kaldırmak için ilk 24 saat boyunca, iki kez su değiştirin. NOT: varsa polimer film, gözenek yapısının korunması için DI su tutulmalıdır. </li><li> ATR-FTIR ve DSC analizi için kurutuldu filmler hazırlayın. <ol><li> su banyosundan filmi çıkarın ve 24 saat havada kurumaya bırakın. </li><li> vakum altında bir gece boyunca kurumaya 80 ° C&#39;de vakumlu bir fırın içerisinde filmin yerleştirin. </li></ol></li></ol> Emprenye Membranların 3. hazırlanması <ol><li> Bir kuvars disk üzerine gözenekli bir destek levha yerleştirin. </li><li> Bir köpük fırça, kaplama, su / etanol karışımı 4 göre ön-polimer çözeltisi ile iki kez desteğin her yan kullanılması. NOT: yana to destek hidrofobiktir, etanol ihtiva eden ön-polimer solüsyonu kolayca destek ıslatabilir. </li><li> desteğin üstünde başka kuvars diskini yerleştirin. </li><li> UV çapraz bağlayıcı olarak örnek yerleştirin ve 254 nm&#39;lik bir dalga boyuna sahip kızıl ötesi ışık ile 5 dakika boyunca ışın tedavisi. </li><li> kuvars disklerinden emprenye zar kaldırmak için 5 dakika boyunca iyonu giderilmiş su banyosunda bütün montaj batırmak ve dikkatli bir şekilde bir keskin bıçak ve cımbız kullanarak membran kaldırmak. </li><li> DI su içinde membranın tutun. çözücü, reaksiyona girmemiş monomer / çapraz bağlayıcı, ve membran sol temizlemek için iki kez su değiştirin. </li><li> ATR-FTIR ve DSC analizi için kurutuldu, emprenye edilmiş membranlar hazırlayın. <ol><li> su banyosundan membran çıkarın. Membran, 24 saat boyunca çevre şartlarında kurumaya bırakın. </li><li> fırında gece boyunca, vakum altında 80 ° C&#39;de bir vakum içerisinde membran kurutun. </li></ol></li></ol> Müstakil Film ve Emprenye Me 4. Karakterizasyonumbranes <ol><li> ATR-FTIR analizi <ol><li> FTIR analizi için, aşama 1.1&#39;de belirtildiği gibi, ön-polimer çözeltisinin bir örneği hazırlayın. </li><li> numuneyi taramadan önce bir arka plan taraması gerçekleştirin. 600 cm-1 ila 4500 cm arası bir dalga sayısında ayarlama -1 ölçü 4-cm-1 çözünürlükte. </li><li> analiz için FTIR makinesinde örnek yerleştirin. </li><li> numuneyi çıkarın. kristal ve uygun bir çözücü ile ucu temizleyin. </li><li> gözenekli destek, ön-polimer çözeltisi, sinema ayaklı kurutuldu ve kurutulmuştur emprenye zarlar: Aşağıdaki örnekler için 4.1.4 - Tekrar 4.1.1 adımları tekrarlayın. </li></ol></li><li> Diferansiyel tarama kalorimetrisi (DSC) <ol><li> bir tartım dengede bir DSC tava ve kapak yerleştirin ve ağırlığı kaydedin. </li><li> tava içinde numune (5-10 mg), küçük bir miktar yerleştirin ve kapağı kapatın. </li><li> Numune içeren tava tartın. o arasındaki ağırlık farkı kaynaktanccupied tava ve kapak ve işgal edilmemiş tava ve kapak, örneğin ağırlığı. </li><li> bir pres ile, hermetik kazan içini numuneyi mühürlemek. </li><li> atıl referans bulunduğu DSC hücresine içine kapatılır tava koyun. </li><li> boş tava ve kapak ve programa numunenin ağırlığının ağırlığını girin. </li><li> 10 ° C / dk&#39;lık bir ısıtma hızında 160 ° C -80 ° C ila DSC ile tarama. </li><li> Üreticinin protokolü kullanılarak DSC analizi gerçekleştirin. </li><li> Yukarıda belirtilmiş olan aşamaların, aşağıdaki farklı numuneler için DSC deneyleri tekrarlayın. </li></ol></li><li> Bir asılı damla yöntemiyle temas açıları ölçümü <ol><li> Membran numunesi (6 mm ve yaklaşık 30 mm) bir dikdörtgen şerit kesin. </li><li> 10 dakika için deiyonize suda, bu şerit ıslatın ve daha sonra 5 dakika süre ile kurutulur. </li><li> numune tutucu üzerinde kurutulur örnek yerleştirin. </li><li> şeffaf örnek tutucu Batmakdistile su 20 içeren bir ortam odası. </li><li> Paslanmaz çelik bir iğne ile bir mikrolitre şırıngası kullanılarak, zar numunesi üzerine N -dekan (yaklaşık 1 uL) damla akıtın. </li><li> damlacıklarının stabilizasyonu sağlamak için 2 dakika boyunca rahatsız edilmeden kurulum bırakın. </li><li> zar yüzeyi üzerinde, dağıtılan damlacıklardan oluşan açıları ölçülerek numunelerin temas açısının belirlenmesi için uygun bir görüntü analizi yazılımını kullanarak. </li><li> Çeşitli damlacıklar için elde temas açısı değerlerinin ortalamasını alın. </li></ol></li><li> Su geçirgenliği Karakterizasyonu ölü uçlu filtre etme sistemi kullanılarak <ol><li> ayaklı filmler ve emprenye membranların kupon kesmek için uygun bir çapa sahip olan bir çekiç tahrikli delgi kullanarak. </li><li> ölü uçlu filtre hücre içinde, gözenekli bir destek üzerinde elde kupon yerleştirin. </li><li> Örneğin üstüne bir O-halkası yerleştirin. iki yarısını Vidanüfuz edici hücrenin birlikte. </li><li> nüfuz edici hücrenin tam DI suyun yaklaşık 50 mL ekleyin. kapağın vidalanması ve bir manyetik karıştırıcı üzerine nüfuz hücre yerleştirin. 300 ve 900 rpm arasında karıştırma hızını ayarlayın. </li><li> geçirilen maddeler su toplamak için bir denge üzerinde kapalı behere koyun. dengesini daralayın. </li><li> Gaz silindirindeki vanasını açın. İstenen basıncı (ayaklı filmler için 45 psig ve emprenye membranlar için 35 psig) ulaşana kadar basınç ayar valfı sola doğru çevirin. </li><li> nüfuz hücreye basıncını sağlamak için serbest bırakma vanasını açın. </li><li> Monitör ve zaman beher ağırlığını kaydedin. </li><li> , 21, 4, aşağıda gösterilen çözelti-difüzyon modeli ile su manyetik iletkenlik (bir ağırlık) ve geçirgenliği (P w) hesaplayın <img alt="Denklem" src="/files/ftp_upload/55426/55426eq1.jpg" /> burada A ağırlık thsu yoğunluğu (g / L), w, bir membran olarak etkili alanı (m ρ e su manyetik iletkenlik (L / m2 HBar veya LMH / bar) P ağ, su geçirgenliği (LMH cm / bar) 2), Amc bir süre At (saat boyunca su süzüntüsü (g)) kütlesinde bir değişiklik, Aps) membran (bar basınç farkı ve l şişmiş filmin (cm) kalınlığındadır. </li><li> Membranların kirlilik önleyici özelliklere ve hata oranlarını değerlendirmek için, pH = 7.4 olan bir fosfat tamponlu tuzlu su (PBS) çözeltisi içinde, 0.5 g / L BSA ihtiva eden bir BSA solüsyonu kullanın. </li><li> BSA varlığında su akışının belirlenmesi için 4.4.10 - Tekrar 4.4.5 adımları tekrarlayın. Aşağıdaki denklemle 22 ile BSA ret oranını hesaplayın <img alt="Denklem" src="/files/ftp_upload/55426/55426eq2.jpg" /> burada R, BSA zar (%) BSA reddetme oranı olan,CP permeat (g / L) &#39;de BSA konsantrasyonudur, ve Cı-F besleme (g / L) içinde BSA konsantrasyonu; BSA konsantrasyonu UV spektroskopi ile tespit edilebilir. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Qasim, M., Darwish, N. A., Sarp, S., Hilal, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water+desalination+by+forward+(direct)+osmosis+phenomenon:+A+comprehensive+review.">Water desalination by forward (direct) osmosis phenomenon: A comprehensive review.</a> Desalination. , 47-69 (2015).</li><li>Geise, G. M., 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=Water+purification+by+membranes:+The+role+of+polymer+science.">Water purification by membranes: The role of polymer science.</a> J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys. 48 (15), 1685-1718 (2010).</li><li>Miller, D. J., Dreyer, D., Bielawski, C., Paul, D. R., Freeman, B. D. <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+of+water+purification+membranes:+A+review.">Surface modification of water purification membranes: A review.</a> Angew Chem Int Ed Engl. , (2016).</li><li>Zhao, S. Z., Huang, K. P., Lin, H. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impregnated+Membranes+for+Water+Purification+Using+Forward+Osmosis.">Impregnated Membranes for Water Purification Using Forward Osmosis.</a> Ind. Eng. Chem. Res. 54 (49), 12354-12366 (2015).</li><li>Ostuni, E., Chapman, R. G., Holmlin, R. E., Takayama, S., 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=A+survey+of+structure-property+relationships+of+surfaces+that+resist+the+adsorption+of+protein.">A survey of structure-property relationships of surfaces that resist the adsorption of protein.</a> Langmuir. 17 (18), 5605-5620 (2001).</li><li>Jiang, S., Cao, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultralow-fouling,+functionalizable,+and+hydrolyzable+zwitterionic+materials+and+their+derivatives+for+biological+applications.">Ultralow-fouling, functionalizable, and hydrolyzable zwitterionic materials and their derivatives for biological applications.</a> Adv Mat. 22 (9), 920-932 (2010).</li><li>Shah, S., 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=Transport+properties+of+small+molecules+in+zwitterionic+polymers.">Transport properties of small molecules in zwitterionic polymers.</a> J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys. 54 (19), 1924-1934 (2016).</li><li>Shao, Q., Jiang, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+Understanding+and+Design+of+Zwitterionic+Materials.">Molecular Understanding and Design of Zwitterionic Materials.</a> Adv Mat. 27 (1), 15-26 (2015).</li><li>Zhang, Z., Chao, T., Chen, S., Jiang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superlow+Fouling+Sulfobetaine+and+Carboxybetaine+Polymers+on+Glass+Slides.">Superlow Fouling Sulfobetaine and Carboxybetaine Polymers on Glass Slides.</a> Langmuir. 22 (24), 10072-10077 (2006).</li><li>Chen, S., Li, L., Zhao, C., Zheng, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+hydration:+principles+and+applications+toward+low-fouling/nonfouling+biomaterials.">Surface hydration: principles and applications toward low-fouling/nonfouling biomaterials.</a> Polymer. 51 (23), 5283-5293 (2010).</li><li>Bengani, P., Kou, Y. M., Asatekin, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zwitterionic+copolymer+self-assembly+for+fouling+resistant,+high+flux+membranes+with+size-based+small+molecule+selectivity.">Zwitterionic copolymer self-assembly for fouling resistant, high flux membranes with size-based small molecule selectivity.</a> J Membr Sci. 493, 755-765 (2015).</li><li>Chiang, Y. C., Chang, Y., Chuang, C. J., Ruaan, R. 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+facile+zwitterionization+in+the+interfacial+modification+of+low+bio-fouling+nanofiltration+membranes.">A facile zwitterionization in the interfacial modification of low bio-fouling nanofiltration membranes.</a> J Membr Sci. 389, 76-82 (2012).</li><li>Mi, Y. F., Zhao, Q., Ji, Y. L., An, Q. F., Gao, C. 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+novel+route+for+surface+zwitterionic+functionalization+of+polyamide+nanofiltration+membranes+with+improved+performance.">A novel route for surface zwitterionic functionalization of polyamide nanofiltration membranes with improved performance.</a> J Membr Sci. 490, 311-320 (2015).</li><li>Shafi, H. Z., Khan, Z., Yang, R., Gleason, K. K. <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+of+reverse+osmosis+membranes+with+zwitterionic+coating+for+improved+resistance+to+fouling.">Surface modification of reverse osmosis membranes with zwitterionic coating for improved resistance to fouling.</a> Desalination. 362, 93-103 (2015).</li><li>Yang, R., Goktekin, E., Gleason, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Zwitterionic+Antifouling+Coatings+for+the+Purification+of+High-Salinity+Shale+Gas+Produced+Water.">Zwitterionic Antifouling Coatings for the Purification of High-Salinity Shale Gas Produced Water.</a> Langmuir. 31 (43), 11895-11903 (2015).</li><li>Yang, R., Jang, H., Stocker, R., Gleason, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synergistic+Prevention+of+Biofouling+in+Seawater+Desalination+by+Zwitterionic+Surfaces+and+Low-Level+Chlorination.">Synergistic Prevention of Biofouling in Seawater Desalination by Zwitterionic Surfaces and Low-Level Chlorination.</a> Adv Mat. 26 (11), 1711-1718 (2014).</li><li>Azari, S., Zou, L. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+zwitterionic+amino+acid+L-DOPA+to+modify+the+surface+of+thin+film+composite+polyamide+reverse+osmosis+membranes+to+increase+their+fouling+resistance.">Using zwitterionic amino acid L-DOPA to modify the surface of thin film composite polyamide reverse osmosis membranes to increase their fouling resistance.</a> J Membr Sci. 401, 68-75 (2012).</li><li>Chang, 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=Underwater+Superoleophobic+Surfaces+Prepared+from+Polymer+Zwitterion/Dopamine+Composite+Coatings.">Underwater Superoleophobic Surfaces Prepared from Polymer Zwitterion/Dopamine Composite Coatings.</a> Adv Mater Inter. , (2016).</li><li>Lin, H., Kai, T., Freeman, B. D., Kalakkunnath, S., Kalika, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Effect+of+Cross-Linking+on+Gas+Permeability+in+Cross-Linked+Poly(Ethylene+Glycol+Diacrylate).">The Effect of Cross-Linking on Gas Permeability in Cross-Linked Poly(Ethylene Glycol Diacrylate).</a> Macromolecules. 38 (20), 8381-8393 (2005).</li><li>Sagle, A. C., Ju, H., Freeman, B. D., Sharma, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PEG-based+hydrogel+membrane+coatings.">PEG-based hydrogel membrane coatings.</a> Polymer. 50 (3), 756-766 (2009).</li><li>Wu, Y. -. H., Park, H. B., Kai, T., Freeman, B. D., Kalika, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Water+uptake,+transport+and+structure+characterization+in+poly(ethylene+glycol)+diacrylate+hydrogels.">Water uptake, transport and structure characterization in poly(ethylene glycol) diacrylate hydrogels.</a> J Membr Sci. 347 (1-2), 197-208 (2010).</li><li>Rahimpour, A., 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=Novel+functionalized+carbon+nanotubes+for+improving+the+surface+properties+and+performance+of+polyethersulfone+(PES)+membrane.">Novel functionalized carbon nanotubes for improving the surface properties and performance of polyethersulfone (PES) membrane.</a> Desalination. 286, 99-107 (2012).</li><li>Gulmine, J. V., Janissek, P. R., Heise, H. M., Akcelrud, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polyethylene+characterization+by+FTIR.">Polyethylene characterization by FTIR.</a> Polym Testing. 21 (5), 557-563 (2002).</li><li>Ara&#250;jo, J. R., Waldman, W. R., De Paoli, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermal+properties+of+high+density+polyethylene+composites+with+natural+fibres:+Coupling+agent+effect.">Thermal properties of high density polyethylene composites with natural fibres: Coupling agent effect.</a> Polym. Degrad. Stab. 93 (10), 1770-1775 (2008).</li><li>McCloskey, B. 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=Influence+of+polydopamine+deposition+conditions+on+pure+water+flux+and+foulant+adhesion+resistance+of+reverse+osmosis,+ultrafiltration,+and+microfiltration+membranes.">Influence of polydopamine deposition conditions on pure water flux and foulant adhesion resistance of reverse osmosis, ultrafiltration, and microfiltration membranes.</a> Polymer. 51 (15), 3472-3485 (2010).</li></ol>

The authors declare that they have no competing financial interests.

Bu ocaklar filmler ve zitteriyonik hidrojeller göre emprenye membranların hazırlanmasında kolay bir yöntem gösterilmiştir. Üç (met) akrilat karakteristik tepe noktalarının ortadan kaybolması (yani, 810, 1,190 ve 1,410 cm-1) elde edilen polimer filmlerin İR spektrumları ve membran (Şekil 2) monomer ve çapraz bağlayıcı 4 iyi bir dönüşüm gösterir emprenye 19, 21. Buna ek...

artan talebi karşılamak amacıyla temiz suyu üretmek için düşük maliyetli ve enerji tasarruflu teknolojiler geliştirmek için büyük bir ihtiyaç vardır. Polimerik zarlar bu işlem 1 &#39;de, yüksek enerji verimliliği ve düşük maliyet ve basitliğe olarak nedeniyle doğal avantajlarına su saflaştırılması için lider bir teknoloji olarak ortaya çıkmıştır. Zarlar saf su içine nüfuz ve kirletici maddelerin reddetme sağlar. Bununla birlikte, zarlar genellikle olumlu etkileşimleri 2, 3 membran yüzeyi üzerine adsorbe edilebilir besleme suyu kirletici ile kirlenmeye maruz kalır. kirlenme büyük ölçüde gerekli membran alanı ve su saflaştırma maliyetini arttırır zarlarından su akışının azaltabilir. Kirlenmeyi azaltmak için etkili bir yaklaşım, hidrofil özelliği arttıracak ve böylece olumlu azaltmak için membran yüzeyini değiştirmek içinmembran yüzeyi ve tıkayıcılar arasındaki teractions. Bir yöntem, süperhidrofilik 3 hidrojeller ile ince film kaplama kullanmaktır. hidrojeller genelde yüksek su geçirgenliğine sahiptir; Bu nedenle, ince film kaplama bütün membran boyunca hafif bir artış taşıma direnci rağmen dolayı azaltılmış olması kirlenmeye membrandan uzun vadeli su manyetik iletkenlik artırabilir. Hidrojeller doğrudan ozmotik uygulamalarda 4 su saflaştırılması için emdirilmiş membran halinde imal edilebilir. Zitteriyonik malzemeleri net bir nötr yük ile hem pozitif hem de negatif yüklü fonksiyonel grupları içerir, ve elektrostatik kaynaklı hidrojen bağlanması 5, 6, 7, 8, 9 vasıtasıyla güçlü yüzey hidrasyon sahiptir. sıkıca bağlanmış hidrasyon katmanları fiziksel olarak hareketve enerji engeller, yüzeye tutunmasını kirleticileri önlenmesi ve böylece mükemmel kirlilik önleyici özelliklere 10 gösteren. Poli (sülfobetain metakrilat) (PSBMA) ve poli (karboksibetain metakrilat) (PCBMA) halinde zwitterionik polimerler, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 geliştirmek için kaplama membran yüzeyini değiştirmek için kullanılmıştır yüzey hidrofobikliği ve dolayısıyla kirlilik önleyici özellikleri. Burada poli (etilen glikol) kullanılarak bağlanabilir fotopolimerizasyon yoluyla sülfobetain metakrilat (SBMA) kullanılarak zitteriyonik hidrojeller diakrilat hazırlamak için, basit bir yöntem ortaya koymaktadır (PEGDA, Mn = 700 g / mol), mekanik gücünü artırmak. Ayrıca mevcut birprosedür fotopolimerizasyon önce oldukça gözenekli hidrofobik destek monomer ve çapraz bağlayıcı emprenye edilmesi, sağlam zarları oluşturmak için. ayaklı filmler ve emprenye Membranların fiziksel ve su taşıma özellikleri iyice su saflaştırılması için yapı / özellik ilişkisini açıklamak için karakterize edilir. hazırlanan hidrojeller membran ayırma özelliklerini geliştirmek üzere bir yüzey kaplaması olarak kullanılabilir. Çapraz bağların yoğunluğu ayarlanarak ya da hidrofobik gözenekli destekler içine emprenye edilmesi, bu malzemeler, aynı zamanda, ileri ozmoz veya basınç geriliği ozmoz 4 gibi ozmotik işlemler için yeterli mekanik kuvvete sahip olan, ince filmler meydana getirebilir.

<table><tbody><tr><td>Poly(ethylene glycol) diacrylate&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp;&amp;nbsp; M&lt;sub&gt;n&lt;/sub&gt; = 700 (PEGDA)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>455008</td><td></td></tr><tr><td>1-Hydroxycyclohexyl phenyl ketone, 99% (HCPK)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>405612</td><td></td></tr><tr><td>[2-(Methacrloyloxy)ethyl dimethyl-(3-sulfopropyl) ammonium hydroxide, 97%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>537284</td><td>Acutely Toxic</td></tr><tr><td>Ethanol, 95%</td><td>Koptec, VWR International</td><td>V1101</td><td>Flamable</td></tr><tr><td>Decane, anhydrous, 99%</td><td>Sigma Aldrich</td><td>457116</td><td></td></tr><tr><td>Solupor Membrane</td><td>Lydall</td><td>7PO7D</td><td></td></tr><tr><td>Micrometer&amp;nbsp;</td><td>Starrett</td><td>2900-6</td><td></td></tr><tr><td>ATR-FTIR</td><td>Vertex 70</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DSC: TA Q2000</td><td>TA Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rame&amp;rsquo;-hart Goniometer: Model 190</td><td>Rame&amp;rsquo;-hart Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ultraviolet Crosslinker: CX-2000</td><td>Ultra-Violet Products</td><td></td><td>UV radiation&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Permeation Cell: Model UHP-43</td><td>Advantec MFS</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Deionized Water: Milli-Q Water</td><td>EMD Millipore</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

synthesis of hydrogels with antifouling properties as membranes for water purification

Hidrojeller yaygın olarak zamanla zarlardan istikrarlı su geçirgenliği elde böylece birikinti ve leke önleyici özelliklerinin yükseltilmesi ve su arıtma için membranların yüzeyinin hidrofilikliğini artırmak için kullanılmıştır. Burada, membran uygulamaları için zwıtterıonlar dayalı hidrojeller hazırlamak için kolay bir yöntem raporu. Müstakil filmler fotopolimerizasyon yoluyla bir poli çapraz bağlayıcı madde (etilen glikol) diakrilat (PEGDA) ile sülfobetain metakrilat (SBMA) hazırlanabilir. hidrojeller, mekanik mukavemeti arttırmak için hidrofobik gözenekli destekler içine emdirme yoluyla hazırlanabilir. Bu filmler, bir polimer zinciri dinamikleri için hidrofilikliği ve diferansiyel tarama kalorimetre (DSC) için goniometre kullanılarak, (met) akrilat grupları dönüştürülmesi derecesini belirlemek için kızılötesi spektroskopi (ATR-FTIR) ile zayıflatılmış toplam yansıma Fourier ile karakterize edilebilir. Biz de çıkmaz Filtre su geçirgenliğini belirlemek için protokoller raportion sistemleri ve membran performansına tıkayıcılar etkisi (sığır serum albümini, BSA).

Adım 1.1 ve 1.2 belirtilen ön-polimer çözeltileri ile hazırlanan Müstakil filmler sırasıyla S50 ve S30 olarak ifade edilir. Ayrıntılı bilgi Tablo 1 &#39;de gösterilmiştir. Adım 1.2&#39;de belirtilen ön-polimer çözeltisi ayrıca IMS30 olarak ifade edilmiştir emprenye membranlar, imal etmek için kullanılmıştır. Gözenekli destek hidrofobik polietilen yapıldığı için, Şekil 1 ila...

Watch this Scientific Journal Video about Synthesis of Hydrogels with Antifouling Properties As Membranes for Water Purification at JoVE.com

Synthesis of Hydrogels with Antifouling Properties As Membranes for Water Purification

This paper reports practical methods to prepare hydrogels in freestanding films and impregnated membranes and to characterize their physical properties, including water transport properties.

Su Arıtma Membranlar olarak Zehirli Özelliklere Sahip Hidrojeller Sentezi

Hydrogels have been widely utilized to enhance the surface hydrophilicity of membranes for water purification, increasing the antifouling properties and ...

synthesis-hydrogels-with-antifouling-properties-as-membranes-for

Research

JoVE Journal

Bioengineering

9.3K Görüntüleme.  The State University of New York at Buffalo. This paper reports practical methods to prepare hydrogels in freestanding films and impregnated membranes and to characterize their physical properties, including water transport properties. 

Video: Synthesis of Hydrogels with Antifouling Properties As Membranes for Water Purification

Electrophoretic Crystallization of Ultrathin High-performance Metal-organic Framework Membranes

We report the synthesis of thin, highly intergrown, polycrystalline metal-organic framework (MOF) membranes on a wide range of unmodified porous and non-porous supports (polymer, ceramic, metal, carbon, and graphene). We developed a novel crystallization technique, which is termed the ENACT approach: the electrophoretic nuclei assembly for the crystallization of highly intergrown thin films (ENACT). This approach allows for a high density of heterogeneous nucleation of MOFs on a chosen substrate via the electrophoretic deposition (EPD) directly from the precursor sol. The growth of well-packed MOF nuclei leads to a highly intergrown polycrystalline MOF film. We show that this simple approach can be used for the synthesis of thin, intergrown zeolite imidazole framework (ZIF)-7 and ZIF-8 films. The resulting 500 nm-thick ZIF-8 membranes show a considerably high H2 permeance (8.3 x 10-6 mol m-2 s-1 Pa-1) and ideal gas selectivities (7.3 for H2/CO2, 15.5 for H2/N2, 16.2 for H2/CH4, and 2655 for H2/C3H8). An attractive performance for C3H6/C3H8 separation is also achieved (a C3H6 permeance of 9.9 x 10-8 mol m-2 s-1 Pa-1 and a C3H6/C3H8 ideal selectivity of 31.6 at 25 &#176;C). Overall, the ENACT process, owing to its simplicity, can be extended to synthesize intergrown thin films of a wide range of nanoporous crystalline materials.

A simple, reproducible, and versatile approach for the synthesis of intergrown, polycrystalline metal-organic framework membranes on a wide range of unmodified porous and non-porous supports is presented.

Elektroforetik kristalizasyon Ultrathin yüksek performanslı Metal organik Framework membranlar

We report the synthesis of thin, highly intergrown, polycrystalline metal-organic framework (MOF) membranes on a wide range of unmodified porous and ...

Kimya

Fabricating Superhydrophobic Polymeric Materials for Biomedical Applications

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial applications. Here we describe how electrospinning or electrospraying a polymer mixture containing a biodegradable, biocompatible aliphatic polyester (e.g., polycaprolactone and poly(lactide-co-glycolide)), as the major component, doped with a hydrophobic copolymer composed of the polyester and a stearate-modified poly(glycerol carbonate) affords a superhydrophobic biomaterial. The fabrication techniques of electrospinning or electrospraying provide the enhanced surface roughness and porosity on and within the fibers or the particles, respectively. The use of a low surface energy copolymer dopant that blends with the polyester and can be stably electrospun or electrosprayed affords these superhydrophobic materials. Important parameters such as fiber size, copolymer dopant composition and/or concentration, and their effects on wettability are discussed. This combination of polymer chemistry and process engineering affords a versatile approach to develop application-specific materials using scalable techniques, which are likely generalizable to a wider class of polymers for a variety of applications.

Two- and three-dimensional superhydrophobic polymeric materials are prepared by electrospinning or electrospraying biodegradable polymers blended with a lower surface energy polymer of similar composition.

Biyomedikal Uygulamalar için Süperhidrofobik Polimer Malzemeler imalatı

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial ...

Biyomühendislik

Three-Dimensionally Printed Microfluidic Cross-flow System for Ultrafiltration/Nanofiltration Membrane Performance Testing

Minimization and management of membrane fouling is a formidable challenge in diverse industrial processes and other practices that utilize membrane technology. Understanding the fouling process could lead to optimization and higher efficiency of membrane based filtration. Here we show the design and fabrication of an automated three-dimensionally (3-D) printed microfluidic cross-flow filtration system that can test up to 4 membranes in parallel. The microfluidic cells were printed using multi-material photopolymer 3-D printing technology, which used a transparent hard polymer for the microfluidic cell body and incorporated a thin rubber-like polymer layer, which prevents leakages during operation. The performance of ultrafiltration (UF), and nanofiltration (NF) membranes were tested and membrane fouling could be observed with a model foulant bovine serum albumin (BSA). Feed solutions containing BSA showed flux decline of the membrane. This protocol may be extended to measure fouling or biofouling with many other organic, inorganic or microbial containing solutions. The microfluidic design is especially advantageous for testing materials that are costly or only available in small quantities, for example polysaccharides, proteins, or lipids due to the small surface area of the membrane being tested. This modular system may also be easily expanded for high throughput testing of membranes.&#160;

Design and fabrication of a three-dimensionally (3-D) printed microfluidic cross-flow filtration system is demonstrated. The system is used to test performance and observe fouling of ultrafiltration and nanofiltration (thin film composite) membranes.

Ultrafiltrasyon / Nanofiltrasyon Membran Performans Testleri için üç boyutlu Baskılı mikroakışkan Çapraz akış Sistemi

Minimization and management of membrane fouling is a formidable challenge in diverse industrial processes and other practices that utilize membrane ...

Proof-of-Concept for Gas-Entrapping Membranes Derived from Water-Loving SiO2/Si/SiO2 Wafers for Green Desalination

Desalination through direct contact membrane distillation (DCMD) exploits water-repellent membranes to robustly separate counterflowing streams of hot and salty seawater from cold and pure water, thus allowing only pure water vapor to pass through. To achieve this feat, commercial DCMD membranes are derived from or coated with water-repellent perfluorocarbons such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene difluoride (PVDF). However, the use of perfluorocarbons is limiting due to their high cost, non-biodegradability, and vulnerability to harsh operational conditions. Unveiled here is a new class of membranes referred to as gas-entrapping membranes (GEMs) that can robustly entrap air upon immersion in water. GEMs achieve this function by their microstructure rather than their chemical make-up. This work demonstrates a proof-of-concept for GEMs using intrinsically wetting SiO2/Si/SiO2 wafers as the model system; the contact angle of water on SiO2 is &#952;o &#8776; 40&#176;. Silica-GEMs had 300 &#956;m-long cylindrical pores whose diameters at the (2 &#956;m-long) inlet and outlet regions were significantly smaller; this geometrically discontinuous structure, with 90&#176; turns at the inlets and outlets, is known as the &#34;reentrant microtexture&#34;. The microfabrication protocol for silica-GEMs entails designing, photolithography, chrome sputtering, and isotropic and anisotropic etching. Despite the water loving nature of silica, water does not intrude silica-GEMs on submersion. In fact, they robustly entrap air underwater and keep it intact even after six weeks (&#62;106 seconds). On the other hand, silica membranes with simple cylindrical pores spontaneously imbibe water (&#60; 1 s). These findings highlight the potential of the GEMs architecture for separation processes. While the choice of SiO2/Si/SiO2 wafers for GEMs is limited to demonstrating the proof-of-concept, it is expected that the protocols and concepts presented here will advance the rational design of scalable GEMs using inexpensive common materials for desalination and beyond.

Proof-of-Concept for Gas-Entrapping Membranes Derived from Water-Loving SiO2/Si/SiO2 Wafers for Green Desalination

Presented here is a stepwise protocol for realizing gas-entrapping membranes (GEMs) from SiO2/Si wafers using integrated circuit microfabrication technology. When silica-GEMs are immersed in water, the intrusion of water is prevented, despite the water-loving composition of silica.

Su Seven SiO2/Si/SiO2 Gofretlerden Elde Edilen Gaz-Entrapping Membranlar Için Proof-of-Concept Yeşil Tuzdan Arındırma için Gofretler

Desalination through direct contact membrane distillation (DCMD) exploits water-repellent membranes to robustly separate counterflowing streams of hot and ...

Mühendislik

Fabricating Degradable Thermoresponsive Hydrogels on Multiple Length Scales via Reactive Extrusion, Microfluidics, Self-assembly, and Electrospinning

While various smart materials have been explored for a variety of biomedical applications (e.g., drug delivery, tissue engineering, bioimaging, etc.), their ultimate clinical use has been hampered by the lack of biologically-relevant degradation observed for most smart materials. This is particularly true for temperature-responsive hydrogels, which are almost uniformly based on polymers that are functionally non-degradable (e.g., poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) or poly(oligoethylene glycol methacrylate) (POEGMA)). As such, to effectively translate the potential of thermoresponsive hydrogels to the challenges of remote-controlled or metabolism-regulated drug delivery, cell scaffolds with tunable cell-material interactions, theranostic materials with the potential for both imaging and drug delivery, and other such applications, a method is required to render the hydrogels (if not fully degradable) at least capable of renal clearance following the required lifetime of the material. To that end, this protocol describes the preparation of hydrolytically-degradable hydrazone-crosslinked hydrogels on multiple length scales based on the reaction between hydrazide and aldehyde-functionalized PNIPAM or POEGMA oligomers with molecular weights below the renal filtration limit. Specifically, methods to fabricate degradable thermoresponsive bulk hydrogels (using a double barrel syringe technique), hydrogel particles (on both the microscale through the use of a microfluidics platform facilitating simultaneous mixing and emulsification of the precursor polymers and the nanoscale through the use of a thermally-driven self-assembly and cross-linking method), and hydrogel nanofibers (using a reactive electrospinning strategy) are described. In each case, hydrogels with temperature-responsive properties similar to those achieved via conventional free radical cross-linking processes can be achieved, but the hydrazone cross-linked network can be degraded over time to re-form the oligomeric precursor polymers and enable clearance. As such, we anticipate these methods (which may be generically applied to any synthetic water-soluble polymer, not just smart materials) will enable easier translation of synthetic smart materials to clinical applications.

Protocols are described for the fabrication of degradable thermoresponsive hydrogels based on hydrazone cross-linking of polymeric oligomers on the bulk scale, microscale, and nanoscale, the latter for preparation of both gel nanoparticles and nanofibers.

Parçalanabilir Thermoresponsive Hydrogels birden fazla uzunluğu ölçeklerde yolu ile reaktif ekstrüzyon, havacilik, kendinden montajlı imalatı ve Electrospinning

While various smart materials have been explored for a variety of biomedical applications (e.g., drug delivery, tissue engineering, bioimaging, etc.), ...

Ultrathin Porated Elastic Hydrogels As a Biomimetic Basement Membrane for Dual Cell Culture

The basement membrane is a critical component of cellular bilayers that can vary in stiffness, composition, architecture, and porosity. In vitro studies of endothelial-epithelial bilayers have traditionally relied on permeable support models that enable bilayer culture, but permeable supports are limited in their ability to replicate the diversity of human basement membranes. In contrast, hydrogel models that require chemical synthesis are highly tunable and allow for modifications of both the material stiffness and the biochemical composition via incorporation of biomimetic peptides or proteins. However, traditional hydrogel models are limited in functionality because they lack pores for cell-cell contacts and functional in vitro migration studies. Additionally, due to the thickness of traditional hydrogels, incorporation of pores that span the entire thickness of hydrogels has been challenging. In the present study, we use poly-(ethylene-glycol) (PEG) hydrogels and a novel zinc oxide templating method to address the previous shortcomings of biomimetic hydrogels. As a result, we present an ultrathin, basement membrane-like hydrogel that permits the culture of confluent cellular bilayers on a customizable scaffold with variable pore architectures, mechanical properties, and biochemical composition.

Current bilayer culture models do not allow for functional in vitro studies that mimic in vivo microenvironments. Using polyethylene glycol and a zinc oxide templating method, this protocol describes the development of an ultrathin biomimetic basement membrane with tunable stiffness, porosity, and biochemical composition that closely mimics in vivo extracellular matrices.

Kültür Ultrathin Porated elastik Hydrogels bir Biomimetic membran için çift olarak hücre

The basement membrane is a critical component of cellular bilayers that can vary in stiffness, composition, architecture, and porosity. In vitro studies ...

An Additive Manufacturing Technique for the Facile and Rapid Fabrication of Hydrogel-based Micromachines with Magnetically Responsive Components

Polyethylene glycol (PEG)-based hydrogels are biocompatible hydrogels that have been approved for use in humans by the FDA. Typical PEG-based hydrogels have simple monolithic architectures and often function as scaffolding materials for tissue engineering applications. More sophisticated structures typically take a long time to fabricate and do not contain moving components. This protocol describes a photolithography method that allows for facile and rapid microfabrication of PEG structures and devices. This strategy involves an in-house developed fabrication stage that allows for the rapid fabrication of 3D structures by building upwards in a layer-by-layer fashion. Independent moving components can also be aligned and assembled onto support structures to form integrated devices. These independent components are doped with superparamagnetic iron oxide nanoparticles that are sensitive to magnetic actuation. In this manner, the fabricated devices can be actuated using external magnets to yield movement of the components within. Hence, this technique allows for the fabrication of sophisticated MEMS-like devices (micromachines) that are composed entirely out of a biocompatible hydrogel, able to function without an onboard power source, and respond to a contact-less method of actuation. This manuscript describes the fabrication of both the fabrication set-up as well as the step-by-step method for the microfabrication of these hydrogels-based MEMS-like devices.

An additive manufacturing strategy for processing UV-crosslinkable hydrogels has been developed. This strategy allows for the layer-by-layer assembly of microfabricated hydrogel structures as well as the assembly of independent components, yielding integrated devices containing moving components that are responsive to magnetic actuation.

Teknik hidrojel tabanlı Micromachines manyetik olarak duyarlı bileşenleri ile Facile ve hızlı üretim için üretim bir katkı

Polyethylene glycol (PEG)-based hydrogels are biocompatible hydrogels that have been approved for use in humans by the FDA. Typical PEG-based hydrogels ...

Photodegradable Hydrogel Interfaces for Bacteria Screening, Selection, and Isolation

Biologists have long attempted to understand the relationship between phenotype and genotype. To better understand this connection, it is crucial to develop practical technologies that couple microscopic cell screening with cell isolation at high purity for downstream genetic analysis. Here, the use of photodegradable poly(ethylene glycol) hydrogels for screening and isolation of bacteria with unique growth phenotypes from heterogeneous cell populations is described. The method relies on encapsulating or entrapping cells with the hydrogel, followed by culture, microscopic screening, then use of a high-resolution light patterning tool for spatiotemporal control of hydrogel degradation and release of selected cells into a solution for retrieval. Applying different light patterns allows for control over the morphology of the extracted cell, and patterns such as rings or crosses can be used to retrieve cells with minimal direct UV light exposure to mitigate DNA damage to the isolates. Moreover, the light patterning tool delivers an adjustable light dose to achieve various degradation and cell release rates. It allows for degradation at high resolution, enabling cell retrieval with micron-scale spatial precision. Here, the use of this material to screen and retrieve bacteria from both bulk hydrogels and microfabricated lab-on-a-chip devices is demonstrated. The method is inexpensive, simple, and can be used for common and emerging applications in microbiology, including isolation of bacterial strains with rare growth profiles from mutant libraries and isolation of bacterial consortia with emergent phenotypes for genomic characterizations.

The use of photodegradable hydrogels to isolate bacterial cells by utilizing a high-resolution light pattering tool is reported. Essential experimental procedures, results, and advantages of the process are reviewed. The method enables rapid and inexpensive isolation of targeted bacteria showing rare or unique functions from heterogeneous communities or populations.

Bakteri Taraması, Seçimi ve İzolasyonu için Fotobozunur Hidrojel Arayüzleri

Biologists have long attempted to understand the relationship between phenotype and genotype. To better understand this connection, it is crucial to ...

Synthesis of Strong Adhesive Hydrogel, Gelatin O-Nitrosobenzaldehyde

Adhesive materials have become popular biomaterials in the field of biomedical and tissue engineering. In our previous work, we presented a new material - gelatin o-nitrosobenzaldehyde (gelatin-NB) - which is mainly used for tissue regeneration and has been validated in animal models of corneal injury and inflammatory bowel disease. This is a novel hydrogel formed by modifying biological gelatin with o-nitrosobenzaldehyde (NB). Gelatin-NB was synthesized by activating the carboxyl group of NB-COOH and reacting with gelatin through 1-(3-dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC) and N-hydroxysuccinimide (NHS). The obtained compound was purified to generate the final product, which can be stably stored for at least 18 months. NB has a strong adhesion to -NH2 on the tissue, which can form many C = N bonds, thus increasing the adhesion of gelatin-NB to the tissue interface. The preparation process comprises steps for the synthesis of the NB-COOH group, modification of the group, synthesis of gelatin-NB, and purification of the compound. The goal is to describe the specific synthesis process of gelatin-NB in detail and to demonstrate the application of gelatin-NB to damage repair. Moreover, the protocol is presented to further strengthen and expand the nature of the material produced by the scientific community for more applicable scenarios.

The protocol presented here shows the synthesis of a strong adhesive hydrogel gelatin o-nitrosobenzaldehyde (gelatin-NB). Gelatin-NB has rapid and efficient tissue adhesion ability, which can form a strong physical barrier to protect wound surfaces, so it is expected to be applied to the field of injury repair biotechnology.

Güçlü yapışkan hidrojel, jelatin o-nitrosobenzaldehit sentezi

Adhesive materials have become popular biomaterials in the field of biomedical and tissue engineering. In our previous work, we presented a new material - ...

CFPS Reaksiyonlarının Çeşitli Hidrojel Matrislerine Gömülmesi

Methods for Embedding Cell-Free Protein Synthesis Reactions in Macro-Scale Hydrogels

Synthetic gene networks provide a platform for scientists and engineers to design and build novel systems with functionality encoded at a genetic level. While the dominant paradigm for the deployment of gene networks is within a cellular chassis, synthetic gene networks may also be deployed in cell-free environments. Promising applications of cell-free gene networks include biosensors, as these devices have been demonstrated against biotic (Ebola, Zika, and SARS-CoV-2 viruses) and abiotic (heavy metals, sulfides, pesticides, and other organic contaminants) targets. Cell-free systems are typically deployed in liquid form within a reaction vessel. Being able to embed such reactions in a physical matrix, however, may facilitate their broader application in a wider set of environments. To this end, methods for embedding cell-free protein synthesis (CFPS) reactions in a variety of hydrogel matrices have been developed. One of the key properties of hydrogels conducive to this work is the high-water reconstitution capacity of hydrogel materials. Additionally, hydrogels possess physical and chemical characteristics that are functionally beneficial. Hydrogels can be freeze-dried for storage and rehydrated for use later. Two step-by-step protocols for the inclusion and assay of CFPS reactions in hydrogels are presented. First, a CFPS system can be incorporated into a hydrogel via rehydration with a cell lysate. The system within the hydrogel can then be induced or expressed constitutively for complete protein expression through the hydrogel. Second, cell lysate can be introduced to a hydrogel at the point of polymerization, and the entire system can be freeze-dried and rehydrated at a later point with an aqueous solution containing the inducer for the expression system encoded within the hydrogel. These methods have the potential to allow for cell-free gene networks that confer sensory capabilities to hydrogel materials, with the potential for deployment beyond the laboratory.

Yazar Spotlight: Hidrojellere Hücresiz Protein Sentezi Reaksiyonlarını Gömmek İçin Yeni Bir Yaklaşım 

Here, we present two protocols for embedding cell-free protein synthesis reactions in macro-scale hydrogel matrices without the need for an external liquid phase.

Hücresiz Protein Sentezi Reaksiyonlarını Makro Ölçekli Hidrojellere Gömme Yöntemleri

Synthetic gene networks provide a platform for scientists and engineers to design and build novel systems with functionality encoded at a genetic level. ...