Name: fabricating degradable thermoresponsive hydrogels on multiple length scales via reactive extrusion, microfluidics, self-assembly, and electrospinning
Uploaded: 2018-04-16T13:00:00
Duration: 12 min 7 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Fabricating Degradable Thermoresponsive Hydrogels on Multiple Length Scales via Reactive Extrusion, Microfluidics, Self-assembly, and Electrospinning at JoVE.

Finansiering fra naturvidenskab og teknisk forskning Rådet i Canada (NSERC), NSERC Opret-IDEM (integreret Design af ekstracellulære matricer) program, 20/20: NSERC oftalmologiske biomaterialer Research Network og Ontario Ministry of Research og Innovation tidlige forsker Awards program er anerkendt.

1. Sammenfatning af maleinhydrazid-functionalized polymerer
Bemærk: Følgende særlige opskrift er fastsat PNIPAM-mimetiske thermoresponsive POEGMA forløber polymer (PO10) med 30 mol % maleinhydrazid functionalization. PNIPAM og POEGMA forløber polymerer med forskellige fase overgang temperaturer kan forberedes ved hjælp af dette samme generelle metode men ændre type og forholdet mellem core monomerer anvendes (Se afsnit 1.2 til ændringer for forskellige POEGMA polymerer)21 , 25 , 27.
<ol><li>Afvejes 37 mg af 2,2'-azobis(2-methylpropionate) (AIBMe, initiativtager), 3.1 g af diethylenglycol glycol methacrylat (M(EO)2MA), 0,9 g af oligoethyleneglycol methacrylat (OEGMA475, 475 g/mol n = 7-8 ethylen oxid gentage enheder), 523 µL acrylsyre (AA, comonomer), og 7,5 µL af thiolglycolic syre (TGA, kæde transfer agent) i en 20 mL hætteglas scintillation.</li>
	<li>PO0 (stuetemperatur overgang temperatur POEGMA), at bruge 4,0 g af M(EO)2MA (ingen OEGMA475). PO100 (ingen overgang temperatur POEGMA), at bruge 4,0 g af OEGMA475 (ingen M(EO)2MA). Bemærk: Mellemliggende fase overgang temperaturer kan opnås baseret på brugen af mellemliggende blandinger af M(EO)2MA og OEGMA475, ifølge Lutz et al. 23
</li>
	<li>Opløse alle reagenser i dioxan (5 mL/g samlede monomer) i en rund bund kolbe med en eller flere halse.</li>
	<li>Rense reaktion med kvælstof (UHP grade) flow i 30 min.</li>
	<li>Når renset, kolben anbringes i en forvarmet oliebad vedligeholdes ved 75 ° C i 4 timer under kvælstof og 400 rpm magnetiske omrøring.</li>
	<li>Efter 4 h, fjerne opløsningsmiddel ved hjælp af en rotationsfordamper indstillet til 50 ° C og 200 rpm.</li>
	<li>Opløse det resulterende polymer produkt i 150 mL deioniseret vand.</li>
	<li>Tilføje adipinsyre syre dihydrizide (ADH) på et fem gange kindtand overskud til antallet af AA restkoncentrationer indarbejdet i polymeren (i dette eksempel er AA omfatter 29 mol % af monomere enheder i polymerer fremstilles, som pr conductometric titrering).</li>
	<li>Justere pH af løsningen på pH 4,75 ved hjælp af 0,1 M HCl.</li>
	<li>Når pH-værdien har stabiliseret, tilføje N-(3-dimethylaminopropyl) -N'-ethylcarbodiimide (EDC) på en 5-fold kindtand overskydende til antallet af AA rester til stede).</li>
	<li>Opretholde reaktion pH 4,75 med dråbevis tilsætning af 0,1 M HCl over 4 h.</li>
	<li>Forlade reaktion at røre natten over.</li>
	<li>Hæld opløsningen produkt i tre ~ 30 cm lang dialyse rør (3500 Da molekylvægt cut-off, 1 inch tykkelse), ved hjælp af en tragt til at minimere spild. Brug en knivspids klemme til at lukke i bunden af røret inden fyldet ved at folde en lille (~ 2 cm) segment af rør til at forbedre klemme integritet; Gentag øverst (presser på for at fjerne luftbobler) når fyldet er fuldført. Sted rør inde i en 100-fold overskydende mængde deioniseret vand og henstår i mindst 6 h, fuldt ud erstatte vandet over seks cyklusser af dialyse at opnå ønskede renhed.</li>
	<li>Lyophilize dialyzed prøven for at opnå en endelig tørrede polymer produkt.</li>
</ol>2. Sammenfatning af aldehyd-functionalized polymerer
<ol><li>Syntese af aldehyd-forløber Monomer N-(2,2-Dimethoxyethyl) methacrylat (DMEMA)<ol>
<li>Sted 200 mL af en 20% w/v NaOH opløsning i en kolbe på 500 mL 3 hals runde-bunden.</li>
		<li>Cool løsning i isbad og opretholde en temperatur på 0 ° C med isen under reaktionen.</li>
		<li>Der tilsættes 50 mL af aminoacetyl aldehyd dimethyl acetal til den afkølede natriumhydroxidoploesning.</li>
		<li>Tilføj i 0,1 g af TEMPO ((2,2,6,6-Tetramethylpiperidin-1-yl) oxyl) og omrøres ved 400 omdrejninger i minuttet ved hjælp af en magnetisk røre bar indtil TEMPO er fuldt opløst.</li>
		<li>Tilføje 48 mL methacryloyl chlorid dråbevis ved hjælp af en burette over 2 h.</li>
		<li>Efter 2 h, dække reaktion fartøj med aluminiumsfolie og orlov til rør natten over.</li>
		<li>Ekstrakt produkt ved at tilføje reaktionsprodukt 75 ml petroleumsether i en 1 liter skilletragt, ryster, afgasning og kassere det øverste lag.</li>
		<li>Gentag trin 2.1.7 tre gange ved at føje det nederste lag produkt fra hver ekstraktionstrinet som den rå vare til den næste udvinding cyklus.</li>
		<li>Fjerne den endelige nederste lag produkt og overførsel til et 100 mL bægerglas.</li>
		<li>Tilføje ~ 5 g magnesium sulfat (Mg2SO4) til bægerglasset med monomer indtil en "snekugle" effekt er observeret.</li>
		<li>Der filtreres gennem et 100 mL Buchner tragt til at fjerne Mg2SO4.</li>
		<li>Skyl bægerglasset to gange med ~ 75 mL af tert-butyl methylether, hælde renseopløsningen gennem tragten hver gang.</li>
		<li>Overføre produktet til en 500 mL runde-bunden kolbe og fordampe opløsningsmiddel ved hjælp af en roterende fordamper ved stuetemperatur 200 RPM at indsamle det endelige produkt.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Syntesen af polymerer, aldehyd-Functionalized Bemærk: Følgende særlige opskrift er fastsat PNIPAM-mimetiske POEGMA forløber polymer (PO10) med 30 mol % aldehyd functionalization. PNIPAM og POEGMA forløber polymerer med forskellige fase overgang temperaturer kan forberedes ved hjælp af de samme generelle metode men ændre type og forholdet mellem core monomerer anvendes (Se afsnit 1.2 til ændringer for forskellige POEGMA polymerer)21 , 25 , 27.<ol>
<li>Afvejes 37 mg af 2,2'-azobis(2-methylpropionate) (AIBMe), 3.10 g af diethylenglycol glycol methacrylat M(EO)2MA, 0,1 g af oligo ethylenglycol methacrylat (OEGMA475, 475 g/mol, n = 7-8 ethylen oxid gentage enheder), 1,30 g N-(2,2- dimethoxyethyl) acrylamid (DMEMA) og 7,5 µL af thiolglycolic syre (TGA) ind i en 20 mL hætteglas scintillation.</li>
		<li>PO0 (stuetemperatur overgang temperatur POEGMA), at bruge 4,0 g af M(EO)2MA (ingen OEGMA475). PO100 (ingen overgang temperatur POEGMA), at bruge 4,0 g af OEGMA475 (ingen M(EO)2MA). Bemærk: Mellemliggende fase overgang temperaturer kan opnås baseret på brugen af mellemliggende blandinger af M(EO)2MA og OEGMA475, ifølge Lutz mfl. 23
</li>
		<li>Opløse alle reagenser i dioxan (5 mL/g samlede monomer) i en rund bund kolbe med en eller flere halse.</li>
		<li>Rense reaktion med kvælstof (UHP grade) flow i 30 min.</li>
		<li>Når renset, sted kolbe i en forvarmet oliebad vedligeholdes ved 75 ° C i 4 timer under kvælstof og 400 rpm magnetiske omrøring.</li>
		<li>Efter 4 h, fjerne opløsningsmiddel ved hjælp af en rotationsfordamper indstillet til 50 ° C og 200 rpm.</li>
		<li>Opløse det resulterende polymer produkt i 100 mL deioniseret vand H2O.</li>
		<li>Der tilsættes 50 mL 1 M HCL i det opløste løsning og rør under magnetiske omrøring (400 RPM) i 24 timer til fuldt hydrolyserer acetal funktionaliteter i DMEMA.</li>
		<li>Efter færdiggørelsen af reaktion, polymer opløsningen overføres til dialyse slanger, som pr trin 1.13.</li>
		<li>Lyophilize dialyzed prøven for at opnå en endelig tørrede polymer produkt.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. fabrikation af Hydrazone Crosslinked Bulk Hydrogels
<ol><li>Opløse maleinhydrazid og aldehyd functionalized polymerer separat i 10 mM fosfatbufferet saltopløsning (PBS) eller nogen ønskede vandig buffer, til at skabe løsninger af ønskede koncentrationer. Bemærk: Masse fusioner mellem 5-40 wt % anvendes typisk, med gellation ved lavere koncentrationer muligt hvis højere funktionsgruppe fraktioner er til stede på polymerer.</li>
	<li>Ved hjælp af en enkelt tønde sprøjte til transfer løsninger, indlæse hver forløber løsning (~ 1 mL hver) til separat tønder af en dobbelt tønde sprøjte (2,5 mL volumen, forholdet 1:1 sprøjte) knyttet til en statisk mixer (1,5" længde) og (valgfrit) en sprøjte (typisk 18 G, 1,5" længde for in vitro-undersøgelser) og (valgfrit) en sprøjte (typisk 18 G, 1,5" længde for in vitro-undersøgelser).</li>
	<li>Forberede forme af ønskede tykkelse, form og diameter af stansning huller i en silikone gummi ark. Bemærk: I en typisk eksperiment, en standard punch sæt bruges til punch et 7 mm diameter cylindrisk hul indeni en 1/16" tykke silikone gummi ark (samlede reservoir ~ 300 µL).</li>
	<li>Mount silikone formen på en standard glas mikroskop skub, så hullerne knytnæveslag i formen er helt bakkes op af glas.  En 0,1 M HCl vask af glasset er anbefalede men ikke nødvendig før montering af silikone formen.</li>
	<li>Co presse dobbelt tønde sprøjte indhold via statisk mixer helt fylde (eller lidt for meget, med en menisken øverst) silikone formen. Bemærk: Flere prøver kan forberedes i løbet af én ekstrudering prøve, forudsat gellation tid er på den samme størrelsesorden eller længere end den totaltid krævede at fylde flere forme.</li>
	<li>Placer en anden standard glas objektglas oven på formen og afvente gellation at fuldføre. Bemærk: De standard opskrifter beskrevet i syntesen afsnit gel inden for < 1 minut; langsommere gellation gange (og dermed længere kræves ventetider) er observeret ved lavere funktionsgruppe tætheder, lavere polymer koncentrationer og/eller højere brøkdele af OEGMA475 i forhold til M(EO)2MA (for POEGMA hydrogels).</li>
	<li>Fjern den øverste objektglas og brug en spatel til at skubbe hydrogel fra silikone gummi skimmel.</li>
	<li>Løft mug fra lavere objektglas til at genoprette hydrogels for yderligere test.</li>
</ol>4. fabrikation af Hydrazone Crosslinked Gel mikropartikler
<ol><li>Fabrikation af mikrofluid Chip<ol>
<li>Dehydrere en silicium wafer (D = 76.2 mm, 380 µm tykkelse, P-dopede, < 100 > orientering) ved opvarmning på en kogeplade ved 200 ° C i 5 min.</li>
		<li>Center wafer på et spin coater og frakke en ~ 100 µm tykt lag af SU-8 100 photoresist ved at anvende ~ 7 mL af SU-8 modstå, ramping spin hastighed op til 3000 rpm med en hastighed på 500 rpm/s, og derefter holde hastigheden ved 3000 rpm i 30 sekunder.</li>
		<li>Pre bage belægning på 65 ° C i 10 min og derefter soft-bage belægning på 95 ° C i 30 min.</li>
		<li>Udskrive en photomask på en transparent med mikrofluid mønster defineret af figur 2A, således at de gennemsigtige sektioner er det ønskede mønster af polymeriseret photoresist lag.</li>
		<li>Indsæt photoresist-belagt silicium wafer og photomask i en maske aligner og udsætte wafer at 365 nm lys til 95 s (6.5 W eksponering magt).</li>
		<li>Bage den mønstrede wafer i 10 min. ved 95 ° C, først ved at placere det på en kogeplade på 65 ° C og efterfølgende varme kogeplade til 95 ° C ved 10 ° C/min..</li>
		<li>Fjerne wafer fra kogeplade og sted i et 500 mL bægerglas indeholdende 100 mL SU-8 udvikleren i mindst 10 min, hvirvlende wafer langsomt i opløsning i hele til at fjerne ikke-eksponerede photoresist. Efter 10 min., skyl den mønstrede wafer med isopropanol og tør luft. Gemme den mønstrede wafer i et køligt og tørt miljø væk fra lys når den ikke er i brug for blød litografi replika støbning.</li>
		<li>Sted mønstrede mikrofluid skimmel i en petriskål. Position ~ 10 mm længder af L/S 13 silikoneslanger på indgange og udgange af chippen.</li>
		<li>Hæld ~ 10 mL af poly (dimethyl siloxan) (PDMS; fremstilles ved at blande silikoneelastomer Base og silikoneelastomer hærdning Agent i forholdet 10:1) på toppen af chip, omhyggeligt undgår indarbejde eventuelle PDMS inden for den indsatte silikoneslanger.</li>
		<li>Placere en petriskål i et vakuumkammer i ~ 10 min at fjerne luftbobler fremturer i og omkring den mønstrede struktur under hærdning.</li>
		<li>Helbrede PDMS ved at placere petriskålen indeholdende mønstrede mug og uhærdet PDMS på en kogeplade på 85 ° C i 2-3 timer.</li>
		<li>Omhyggeligt skrælle den hærdede PDMS fra mønstrede silicium wafer at udsætte den bløde Litografisk mønstrede PDMS replika af formen mikrofluid.</li>
		<li>Sted den mønstrede PDMS og et glas dias på hovedet i en high-power plasma renere med en luft feed. Anvende plasma på 200 mTorr og 45 W for 90 s obligation PDMS til glas diaset og oprette den endelige mikrofluid chip.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Syntese af Gel mikropartikler<ol>
<li>Forberede maleinhydrazid-functionalized PNIPAM (PNIPAM-Hzd) ved at opløse NIPAM (4,5 g), acrylsyre (0,5 g - 15 mol % total monomer), thioglycolic syre (TGA, 80 µL) og 2,2-azobisisobutyric syre dimethyl ester (AIBME, 0.056 g) i 20 mL af vandfri ethanol og efterfølgende følge trin 1.4-1.14 at udfylde syntesen, selv om skiftende reaktion temperaturen til 56 ° C i trin 1,5.</li>
		<li>Forberede aldehyd-functionalized PNIPAM (PNIPAM-Ald) ved at opløse NIPAM (4 g), N-(2,2-dimethoxyethyl) methacrylat (DMEMA, 0,95 g - 13.4 mol % total monomer), thioglycolic syre (TGA, 80 µL), og 2,2-azobisisobutyric syre dimethyl ester (AIBME, 0.056 g) i 20 mL ethanol og derefter følge trin 2.2.4-2.2.10 for at udfylde syntesen, selv om skiftende reaktion temperaturen til 56 ° C i trin 2.2.5.</li>
		<li>Opløses PNIPAM-Hzd og PNIPAM-Ald på 6 wt % i deioniseret vand og belastning i separate standard 5 mL sprøjter.</li>
		<li>Opløs 1 wt % nonionisk overfladeaktivt stof (fx Span 80) i tunge paraffinolie og indlæse løsningen i en standard 60 mL sprøjte.</li>
		<li>Tilsluttes to separate polymer inlet kanaler på mikrofluid chip og paraffin olie løsningen olie inlet kanal på mikrofluid chip via 1/32" ID silikone slanger (~ 30 cm længde pr. indgang, to forløber polymer løsning sprøjter individuelt ~ 45 cm længde pr. outlet).</li>
		<li>Ved hjælp af to separate infusion sprøjte pumper (et for olie opstrøms, en for olie tilføjet efter dysen), levere olien i chip med en væskehastighed mellem 1,1 mL og 5,5 mL/h uden at starte polymer flow til at prime chippen og sikre chippen er fejlfri og operationelle vedligeholdes (typisk over en periode på 30 min).</li>
		<li>Ved hjælp af en separat infusion sprøjten pumpe levere hver af vandige polymer løsninger til chip med en væskehastighed på 0,03 mL/h.</li>
		<li>Efter en indledende stabiliseringsperiode skal sikre, at strømmen har ekvilibreres og ensartede partikler dannes (30 min - 1 h), indsamle partikler i en magnetisk stirred rund bund kolbe.</li>
		<li>Indsamle partiklerne, indtil alle olie er forbrugt (12-55 h, afhængigt af flow). Stop sprøjte pumper, og hvis det ønskes, straks pumpe vand i stedet for forløber polymer løsninger gennem chip til at rense.  Men da den hurtige in situ gellation af disse materialer, når strømmen afbrydes, det anbefales at bruge en ny chip for hvert særskilt eksperiment.</li>
		<li>Slukke den magnetiske omrøring og lad gel mikropartikler at bilægge. Dekanteres off alle tilgængelige paraffinolie ved hjælp af en pipette.</li>
		<li>For at fjerne de resterende paraffinolie, vaske gel mikropartikler med pentan (anvendt på en volumen på 10 mL for hver 0,5 mL af microparticle volumen), energisk mix emulsion for ~ 1 minut, tillade gel mikropartikler at genetablere sig for ~ 1-2 timer, og dekanteres den resterende organiske fase ved hjælp af en pipette. Gentag mindst 5 gange for at sikre fuld paraffin olie fjernelse.</li>
		<li>Resuspend gel mikropartikler i 10 mL deioniseret vand inde i en 20 mL hætteglas scintillation og rense hætteglas med kvælstof natten til at fjerne enhver resterende pentan.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. fabrikation af Hydrazone Crosslinked Nanogels
<ol><li>Opløse stamopløsninger af PNIPAM-Hzd (1 w/v%) og PNIPAM-Ald (1 w/v%) i ionbyttet vand. Forberede PNIPAM-Hzd og PNIPAM-Ald, som beskrevet i afsnit 4.2.1 og 4.2.2, henholdsvis.</li>
	<li>Opvarme en 5 mL alikvot af PNIPAM-Hzd stamopløsningen til 70˚C ved hjælp af et oliebad under magnetiske omrøring (350 RPM) inde i en 20 mL hætteglas scintillation. Bemærk: Løsningen bliver uigennemsigtigt (dvs. temperaturen overstiger den lavere kritiske løsning temperatur af PNIPAM-Hzd), men ingen synlige bundfald bør være dannet.</li>
	<li>Tilføje en 0,25 mL alikvot af PNIPAM-Ald (5-20 wt % af massen af PNIPAM-Hzd findes i opløsningen frø) drop-wise oploesningen opvarmet PNIPAM-Hzd over en periode på 5-10 s.</li>
	<li>Fortsætte blanding løsning i scintillation hætteglas for yderligere 15 minutter, efter hvilke fjerne udsnit fra den oliebad og tillade produkt køle af til rumtemperatur natten over.</li>
	<li>Dialyze den resulterende nanogels over 6 x 6 timers cyklusser (ved hjælp af en 3500 kDa MWCO dialyse membran) mod deioniseret vand for at fjerne eventuelle ikke-krydsbundet polymer. Hvis det ønskes, lyophilize til opbevaring.</li>
</ol>6. fabrikation af Hydrazone Crosslinked Nanofibers
<ol><li>Forberede maleinhydrazid-functionalized POEGMA (POEGMA-Hzd) ved at opløse 37 mg dimethyl 2,2'-azobis(2-methylpropionate) (AIBMe), 4,0 g oligoethyleneglycol methacrylat (OEGMA475, 475 g/mol, n = 7-8 ethylen oxid gentage enheder), og 0,25 g acrylsyre (AA) i 20 mL dioxan og efter trin 1.3-1.14 at udfylde syntesen.</li>
	<li>Forberede aldehyd-functionalized POEGMA (POEGMA-Ald) ved at opløse 50 mg dimethyl 2,2'-azobis(2-methylpropionate) (AIBMe), 4,0 g oligoethyleneglycol methacrylat (OEGMA475, 475 g/mol, n = 7-8 ethylen oxid gentage enheder), og 0,60 g N-(2,2- dimethoxyethyl) methacrylat (DMEMA) i 20 mL dioxan og følgende trin 2.2.3-2.2.10 til at udfylde syntesen.</li>
	<li>Opløse POEGMA-Hzd (15 wt %) og POEGMA-Ald (15 wt %) i separate deioniseret vand løsninger.</li>
	<li>Opløse poly (ethylenoxid) (PEO, Mw= 600 x 103 g/mol, 5 wt %) i ionbyttet vand.  Mix 1 mL af PEO med hver reaktive POEGMA løsning parat i trin 6.3 til at oprette endelige forløber løsninger af 7,5 wt % POEGMA forløber polymer og 2,5 wt % PEO.</li>
	<li>Læg de to løsninger i separate tønder af samme dobbelt-tønde sprøjten beskrevet i punkt 3 (herunder også de 1,5" statisk mixer) og montere dobbelt tønde sprøjten på en infusion sprøjten pumpe.</li>
	<li>Knytte en statisk mixer og en stump-tip 18G nåle til dobbelt-tønde sprøjten.</li>
	<li>Tilslut en høj spænding strømforsyning til blunt-spids nål, funderet på collector. Bemærk: Samlere består enten af en 10 mm x 10 mm kvadrat af aluminiumsfolie eller en ~ 10 mm diameter aluminium disk spinning med en hastighed på 200 rpm, begge monteret vinkelret på nålen i en afstand af 10 cm fra enden af nålen.</li>
	<li>Start sprøjten pumpe med en sats på 0,48 mL/h, og samtidigt tænde en høj spænding på 8,5 kV til at udføre electrospinning og skabe nanofibers.</li>
	<li>Fortsæt electrospinning som ønskede at gøre stilladser af forskellige tykkelser, eller indtil inlet løsninger er opbrugt.</li>
	<li>Hvis du vil fjerne PEO electrospinning støtte, suge de indsamlede stilladser for 24 h i ionbyttet vand.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Heskins, M., Guillet, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solution+Properties+of+Poly(N-isopropylacrylamide).">Solution Properties of Poly(N-isopropylacrylamide).</a> J. Macromol. Sci. A. 2 (8), 1441-1455 (1968).</li><li>Lutz, J. -. F., Akdemir, &. #. 2. 1. 4. ;., Hoth, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Point+by+Point+Comparison+of+Two+Thermosensitive+Polymers+Exhibiting+a+Similar+LCST:+Is+the+Age+of+Poly(NIPAM)+Over.">Point by Point Comparison of Two Thermosensitive Polymers Exhibiting a Similar LCST: Is the Age of Poly(NIPAM) Over.</a> J. Am. Chem. Soc. 128 (40), 13046-13047 (2006).</li><li>Pelton, R. H., Chibante, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+Aqueous+Lattices+with+N-Isopropylacrylamide.">Preparation of Aqueous Lattices with N-Isopropylacrylamide.</a> Colloids Surf. 20 (3), 247-256 (1986).</li><li>Palasis, M., Gehrke, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Permeability+of+Responsive+Poly(N-Isopropylacrylamide)+Gel+to+Solutes.">Permeability of Responsive Poly(N-Isopropylacrylamide) Gel to Solutes.</a> J. Controlled Release. 18 (1), 1-11 (1992).</li><li>Kawaguchi, H., Fujimoto, K., Mizuhara, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydrogel+Microspheres+.3.+Temperature-Dependent+Adsorption+of+Proteins+on+Poly-N-Isopropylacrylamide+Hydrogel+Microspheres.">Hydrogel Microspheres .3. Temperature-Dependent Adsorption of Proteins on Poly-N-Isopropylacrylamide Hydrogel Microspheres.</a> Colloid Polym. Sci. 270 (1), 53-57 (1992).</li><li>Okuyama, Y., Yoshida, R., Sakai, K., Okano, T., Sakurai, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Swelling+Controlled+Zero-Order+and+Sigmoidal+Drug-Release+from+Thermoresponsive+Poly(N-Isopropylacrylamide-Co-Butyl+Methacrylate)+Hydrogel.">Swelling Controlled Zero-Order and Sigmoidal Drug-Release from Thermoresponsive Poly(N-Isopropylacrylamide-Co-Butyl Methacrylate) Hydrogel.</a> J. Biomater. Sci. Polym. Ed. 4 (5), 545-556 (1993).</li><li>Snowden, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Use+of+Poly(N-Isopropylacrylamide)+Lattices+as+Novel+Release+Systems.">The Use of Poly(N-Isopropylacrylamide) Lattices as Novel Release Systems.</a> J. Chem. Soc. - Chem. Comm. (11), 803-804 (1992).</li><li>Haraguchi, K., Takehisa, T., Ebato, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+cell+cultivation+and+cell+sheet+detachment+on+the+surface+of+polymer/clay+nanocomposite+hydrogels.">Control of cell cultivation and cell sheet detachment on the surface of polymer/clay nanocomposite hydrogels.</a> Biomacromolecules. 7 (11), 3267-3275 (2006).</li><li>Lee, B., 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=Initiated+chemical+vapor+deposition+of+thermoresponsive+poly(N-vinylcaprolactam)+thin+films+for+cell+sheet+engineering.">Initiated chemical vapor deposition of thermoresponsive poly(N-vinylcaprolactam) thin films for cell sheet engineering.</a> Acta Biomater. 9 (8), 7691-7698 (2013).</li><li>Cole, M. A., Voelcker, N. H., Thissen, H., Griesser, H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stimuli-responsive+interfaces+and+systems+for+the+control+of+protein-surface+and+cell-surface+interactions.">Stimuli-responsive interfaces and systems for the control of protein-surface and cell-surface interactions.</a> Biomaterials. 30 (9), 1827-1850 (2009).</li><li>Feil, H., Bae, Y. H., Feijen, J., Kim, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+Separation+by+Thermosensitive+Hydrogel+Membranes.">Molecular Separation by Thermosensitive Hydrogel Membranes.</a> J. Membrane Sci. 64 (3), 283-294 (1991).</li><li>Kim, J., Park, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Smart+hydrogels+for+bioseparation.">Smart hydrogels for bioseparation.</a> Bioseparation. 7 (4-5), 177-184 (1998).</li><li>Yamashita, K., Nishimura, T., Nango, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+IPN-type+stimuli+responsive+heavy-metal-ion+adsorbent+gel.">Preparation of IPN-type stimuli responsive heavy-metal-ion adsorbent gel.</a> Polym. Adv. Tech. 14 (3-5), 189-194 (2003).</li><li>Ziolkowski, B., Czugala, M., Diamond, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrating+stimulus+responsive+materials+and+microfluidics:+The+key+to+next-generation+chemical+sensors.">Integrating stimulus responsive materials and microfluidics: The key to next-generation chemical sensors.</a> J. Intelligent Mater. Syst. Struct. 24 (18), 2221-2238 (2013).</li><li>Zhang, Y., Kato, S., Anazawa, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+flap-type+hydrogel+actuator+with+fast+responses+to+temperature.">A flap-type hydrogel actuator with fast responses to temperature.</a> Smart Mater. Struct. 16 (6), 2175-2182 (2007).</li><li>Suzuki, D., Taniguchi, H., Yoshida, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Autonomously+Oscillating+Viscosity+in+Microgel+Dispersions.">Autonomously Oscillating Viscosity in Microgel Dispersions.</a> J. Am. Chem. Soc. 131 (34), 12058-12059 (2009).</li><li>Schild, H. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Poly(N-isopropylacrylamide):+Experiment,+Theory+and+Application.">Poly(N-isopropylacrylamide): Experiment, Theory and Application.</a> Prog. Polym. Sci. 17, 163-249 (1992).</li><li>Oh, J. K., Min, K., Matyjaszewski, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+poly+(oligo+(ethylene+glycol)+monomethyl+ether+methacrylate)+by+homogeneous+aqueous+AGET+ATRP.">Preparation of poly (oligo (ethylene glycol) monomethyl ether methacrylate) by homogeneous aqueous AGET ATRP.</a> Macromolecules. 39 (9), 3161-3167 (2006).</li><li>Vihola, H., Laukkanen, A., Tenhu, H., Hirvonen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drug+Release+Characteristics+of+Physically+Cross-Linked+Thermosensitive+Poly(N-vinylcaprolactam)+Hydrogel+Particles.">Drug Release Characteristics of Physically Cross-Linked Thermosensitive Poly(N-vinylcaprolactam) Hydrogel Particles.</a> J. Pharm. Sci. 97 (11), 4783-4793 (2008).</li><li>Zhang, L. F., Liang, Y., Meng, L. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermo-sensitive+amphiphilic+poly(N-vinylcaprolactam)+copolymers:+synthesis+and+solution+properties.">Thermo-sensitive amphiphilic poly(N-vinylcaprolactam) copolymers: synthesis and solution properties.</a> Polym. Adv. Tech. 21 (10), 720-725 (2010).</li><li>Smeets, N. M. B., Bakaic, E., Patenaude, M., Hoare, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Injectable+and+tunable+poly(ethylene+glycol)+analogue+hydrogels+based+on+poly(oligoethylene+glycol+methacrylate).">Injectable and tunable poly(ethylene glycol) analogue hydrogels based on poly(oligoethylene glycol methacrylate).</a> Chem. Comm. 50 (25), 3306-3309 (2014).</li><li>Lutz, J. -. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polymerization+of+oligo+(ethylene+glycol)(meth)+acrylates:+toward+new+generations+of+smart+biocompatible+materials.">Polymerization of oligo (ethylene glycol)(meth) acrylates: toward new generations of smart biocompatible materials.</a> J. Polym. Sci. A. 46 (11), 3459-3470 (2008).</li><li>Lutz, J. -. F., Hoth, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+Ideal+PEG+Analogues+with+a+Tunable+Thermosensitivity+by+Controlled+Radical+Copolymerization+of+2-(2-Methoxyethoxy)ethyl+Methacrylate+and+Oligo(ethylene+glycol)+Methacrylate.">Preparation of Ideal PEG Analogues with a Tunable Thermosensitivity by Controlled Radical Copolymerization of 2-(2-Methoxyethoxy)ethyl Methacrylate and Oligo(ethylene glycol) Methacrylate.</a> Macromolecules. 39 (2), 893-896 (2006).</li><li>Patenaude, M., Campbell, S., Kinio, D., Hoare, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+Gelation+Time+and+Morphology+of+Injectable+Hydrogels+Using+Ketone-Hydrazide+Cross-Linking.">Tuning Gelation Time and Morphology of Injectable Hydrogels Using Ketone-Hydrazide Cross-Linking.</a> Biomacromolecules. 15 (3), 781-790 (2014).</li><li>Patenaude, M., Hoare, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Injectable,+Degradable+Thermoresponsive+Poly(N-isopropylacrylamide)+Hydrogels.">Injectable, Degradable Thermoresponsive Poly(N-isopropylacrylamide) Hydrogels.</a> ACS Macro Lett. 1 (3), 409-413 (2012).</li><li>Patenaude, M., Hoare, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Injectable,+Mixed+Natural-Synthetic+Polymer+Hydrogels+with+Modular+Properties.">Injectable, Mixed Natural-Synthetic Polymer Hydrogels with Modular Properties.</a> Biomacromolecules. 13 (2), 369-378 (2012).</li><li>Smeets, N. M. B., Bakaic, E., Patenaude, M., Hoare, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Injectable+poly(oligoethylene+glycol+methacrylate)-based+hydrogels+with+tunable+phase+transition+behaviours:+Physicochemical+and+biological+responses.">Injectable poly(oligoethylene glycol methacrylate)-based hydrogels with tunable phase transition behaviours: Physicochemical and biological responses.</a> Acta Biomater. 10 (10), 4143-4155 (2014).</li><li>Sivakumaran, D., Mueller, E., Hoare, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temperature-Induced+Assembly+of+Monodisperse,+Covalently+Cross-Linked,+and+Degradable+Poly(N-isopropylacrylamide)+Microgels+Based+on+Oligomeric+Precursors.">Temperature-Induced Assembly of Monodisperse, Covalently Cross-Linked, and Degradable Poly(N-isopropylacrylamide) Microgels Based on Oligomeric Precursors.</a> Langmuir. 31, 5767-5778 (2015).</li><li>Bakaic, E., Smeets, N. M. B., Dorrington, H., Hoare, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term="Off-the-shelf"+thermoresponsive+hydrogel+design:+tuning+hydrogel+properties+by+mixing+precursor+polymers+with+different+lower-critical+solution+temperatures.">"Off-the-shelf" thermoresponsive hydrogel design: tuning hydrogel properties by mixing precursor polymers with different lower-critical solution temperatures.</a> RSC Adv. 5 (42), 33364-33376 (2015).</li><li>Bulpitt, P., Aeschlimann, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+strategy+for+chemical+modification+of+hyaluronic+acid:+Preparation+of+functionalized+derivatives+and+their+use+in+the+formation+of+novel+biocompatible+hydrogels.">New strategy for chemical modification of hyaluronic acid: Preparation of functionalized derivatives and their use in the formation of novel biocompatible hydrogels.</a> J. Biomed. Mater. Res. 47 (2), 152-169 (1999).</li><li>Kesselman, L. R. B., Shinwary, S., Selvaganapathy, P. R., Hoare, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthesis+of+Monodisperse,+Covalently+Cross-Linked,+Degradable+"Smart"+Microgels+Using+Microfluidics.">Synthesis of Monodisperse, Covalently Cross-Linked, Degradable "Smart" Microgels Using Microfluidics.</a> Small. 8 (7), 1092-1098 (2012).</li><li>Sivakumaran, D., Mueller, E., Hoare, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidic+production+of+degradable+thermoresponsive+microgels+based+on+poly(N-isopropylacrylamide).">Microfluidic production of degradable thermoresponsive microgels based on poly(N-isopropylacrylamide).</a> Soft Matter. , (2016).</li><li>Xu, F., Sheardown, H., Hoare, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactive+Electrospinning+of+Degradable+Poly(oligoethylene+glycol+methacrylate)-Based+Nanofibrous+Hydrogel+Networks.">Reactive Electrospinning of Degradable Poly(oligoethylene glycol methacrylate)-Based Nanofibrous Hydrogel Networks.</a> Chem. Comm. 52 (7), 1451-1454 (2016).</li><li>Troll, K., 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=The+collapse+transition+of+poly(styrene-b-(N-isopropyl+acrylamide))+diblock+copolymers+in+aqueous+solution+and+in+thin+films.">The collapse transition of poly(styrene-b-(N-isopropyl acrylamide)) diblock copolymers in aqueous solution and in thin films.</a> Colloid Polym. Sci. 286 (8), 1079-1092 (2008).</li><li>Patenaude, M., Campbell, S., Kinio, D., Hoare, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tuning+Gelation+Time+and+Morphology+of+Injectable+Hydrogels+Using+Ketone-Hydrazide+Cross-Linking.">Tuning Gelation Time and Morphology of Injectable Hydrogels Using Ketone-Hydrazide Cross-Linking.</a> Biomacromolecules. 15 (3), 781-790 (2014).</li><li>Kelly, T. A., Felder, M. S., Ollar, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inducing+Apoptosis+in+a+Mammalian+Cell+by+Contacting+with+Paraffin+or+Agar.">Inducing Apoptosis in a Mammalian Cell by Contacting with Paraffin or Agar.</a> US Patent. , (2001).</li></ol>

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Smart materialer har tiltrukket stor opmærksomhed på grund af deres muligheder til reversible "on-demand" svar til eksterne og/eller miljømæssige signaler. Temperatur-responsive materialer har tiltrukket sig særlig interesse på grund af deres lavere kritisk løsning temperatur (LCST) adfærd, hvilket resulterer i temperatur-drevet nedbør ved temperaturer T > LCST1,2. I forbindelse med thermoresponsive hydrogels, denne lavere kritisk løsning temperatur adfærd er manifesteret ved reversibel hævelse/deaktivere-swelling begivenheder der resultere i temperatur-afstemmelige bulk størrelser (større på T < LCST)3, pore størrelser (større på T < LCST)4og interfacial egenskaber (mere hydrofile på T < LCST)5. Sådanne overgange er blevet bredt anvendt i medicinafgivelse (for eksterne eller miljømæssigt triggerable stof frigive4,6,7), tissue engineering og celle kultur (for thermoreversible celle vedhæftning / delaminering8,9,10), separationer (til switchable membran glasårer og permeabiliteter eller termisk genanvendelige diagnostiske understøtter11,12, 13), mikrofluid processer (for tænd-sluk ventiler regulerer strømmen14,15), og rheologiske modifikatorer (for temperatur-afstemmelige viskositeter16). De hyppigst undersøgte thermoresponsive hydrogels er baseret på poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM)17, selv om store (og voksende) arbejde har også gennemført på poly (oligoethylene glycol methylmethacrylat) (POEGMA)2 ,18 og poly(vinylcaprolactam) (PVCL)19,20. POEGMA har tiltrukket sig særlig nylige interesse givet sin forventede forbedrede biokompatibilitet21,22og sin facile til tune LCST adfærd, i hvilke lineært forudsigelig blandinger af monomerer med forskellige antal ethylen oxid gentage enheder i deres sidekæder kan ændre LCST fra ~ 20 ° C til > 90 ° C2,23. Men hver af disse polymerer er udarbejdet af frie radikaler polymerisation og indeholder således en kulstof-kulstof rygrad, betydeligt begrænser potentielle nytte og translatability af sådanne polymerer i forbindelse med biomedicinske anvendelser, hvor nedbrydning (eller i det mindste kapacitet for regnskabsafslutning gennem renale filtration) er typisk et krav.
Som svar på denne begrænsning, vi har for nylig rapporteret udførligt om anvendelsen af hydrazone kemi (dvs., reaktionen mellem maleinhydrazid og aldehyd-functionalized før polymerer) til at forberede nedbrydeligt analoger af thermoresponsive hydrogels24,25,26,27,28,29. Den hurtige og reversibel reaktion mellem maleinhydrazid og aldehyd grupper ved blanding af functionalized forløber polymerer30 giver mulighed for både i situ gellation (aktivering facile injektion af disse materialer uden behov for kirurgisk implantation eller nogen form for ekstern polymerisering stimulus såsom UV bestråling eller kemiske indledning) samt hydrolytisk nedbrydning af nettet på en sats, der er kontrolleret af kemi og tæthed af crosslinking websteder. Derudover ved at fastholde de pre-polymerer, der anvendes til at forberede hydrogels under den renale filtration grænse molekylvægt, nedbrydes hydrogels lavet ved hjælp af denne fremgangsmåde tilbage til oligomere forløber polymerer, der kan blive fjernet fra kroppen25 ,27,28. Kombineret med lav cytotoksicitet og lav inflammatorisk væv respons induceret af disse materialer25,26,27, tilbyder denne tilgang en potentielt oversætbare metode for anvendelse af thermoresponsive Smart hydrogels i medicin, især hvis velkontrollerede nedbrydeligt analoger af sådanne hydrogels på alle længde skalaer (bulk, micro og nano) kan være opdigtet.
I denne protokol beskriver vi metoder til fremstilling af syntetiske thermoresponsive pre polymerer functionalized med kontrolleret antal maleinhydrazid og aldehyd grupper samt metoder til at anvende disse polymerer til at oprette hydrogels med veldefinerede dimensioner på forskellige længdeskalaer. Især dette manuskript beskrives fire forskellige metoder vi har udviklet for at styre blanding af reaktive maleinhydrazid og aldehyd-functionalized før polymerer og dermed skabe thermoresponsive hydrogel netværk med veldefinerede geometrier og morfologier:
Hvis du vil oprette nedbrydeligt bulk hydrogels med definerede størrelser, en templating strategi er beskrevet som de reaktive pre polymerer er indlæst i separate tønder af en dobbelt-tønde sprøjten udstyret på sin outlet med en statisk mixer og efterfølgende Co-extruderede i en silikone formen med den ønskede hydrogel form og dimensioner21,27 (figur 1).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54502/54502fig1.jpg"> Figur 1 : Skematisk af bulk hydrogel dannelse. Maleinhydrazid og aldehyd-functionalized polymer løsninger (med vand eller vandige buffer) er indlæst i separate tønder af en dobbelt tønde sprøjte og derefter Co-extruderede gennem en statisk mixer i en cylindrisk silikone støber. Hurtig i situ gellation efter blanding former en hydrazone crosslinked hydrogel, der er fritstående (når formen er fjernet) inden for få sekunder til minutter afhængigt af koncentrationen og funktionelle gruppe tæthed af forløber polymerer. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/54502/54502fig1large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
Hvis du vil oprette nedbrydeligt gel partikler på mikro-skalaen, en reaktiv mikrofluidik metode er beskrevet i hvilket prækursor polymer løsninger er samtidig blandet og emulgeret ved hjælp af en blød litografi-skabelonbaserede mikrofluid chip design, gør det muligt for den dannelsen af blandet reaktive polymer dråber der efterfølgende gel i situ til form gel mikropartikler med størrelser skabelonbaserede af emulsion (figur 2)31,32.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54502/54502fig2.jpg"> Figur 2 : Skematisk af gel microparticle dannelse via reaktive mikrofluidik. (A, B) Maleinhydrazid og aldehyd-functionalized polymer løsninger (med vand eller vandige buffer) fodres af sprøjten pumpe i separate reservoirer, der er tilsluttet nedstrøms på tværs af en zig-zag række kanaler designet til at skabe en trykgradient, at forhindre tilbagestrømning. Polymerer er derefter blandes lige før at blive klippet af paraffinolie flyder fra begge sider (også drevet af et sprøjten pumpe) og tvunget gennem en dyse, hvilket resulterer i strøm-fokusere produktion af vandig (polymer løsning) dråber i en kontinuerlig paraffin olie fase (Se (B) en illustration af området dyse og slipværktøj dannelsen processen). En yderligere to paraffin olie fjorde er placeret efter dyse til yderligere separat dråber i samling kanalen giver mulighed for komplet gellation inden partikel fjernelse fra laminar flow, hvorefter den resulterende microparticulate geler er indsamlet i en magnetisk stirred bæger; C billede af droplet generation proces på dysen (Bemærk at maleinhydrazid polymer er mærket som blå til at illustrere blanding)
Oprette nedbrydeligt gel partikler på nanoskala, en termisk drevet reaktive samlesæt metode er beskrevet som en løsning på én af reaktive forløber polymerer ("seed" polymer) er opvarmet til over sin LCST til at danne en stabil nanoaggregate, der er efterfølgende crosslinked ved tilsætning af supplerende reaktive forløber polymer ("crosslinking" polymer); den resulterende hydrazone crosslinked nanogel har en størrelse skabelonbaserede direkte af nanoaggregate (figur 3)28.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54502/54502fig3v2.jpg"> Figur 3 : Skematisk af nanogel dannelse via termisk drevet reaktive samlesæt. En vandig opløsning indeholdende (thermoresponsive) maleinhydrazid-functionalized polymer er opvarmet over sin lavere kritisk løsning temperatur til at skabe en stabil uncrosslinked nanoaggregate. Efter, en aldehyd-functionalized polymer føjes til bitmapgenkendelse nanoaggregate via hydrazone bond dannelse og dermed stabilisere nanogel partikel ved afkøling under LCST. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/54502/54502fig3v2large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
Hvis du vil oprette nedbrydelige nanofibers, er en reaktiv electrospinning teknik beskrevet som en dobbelt tønde sprøjten udstyret med en statisk mixer på sin outlet (som anvendes til fremstilling af bulk hydrogels) er knyttet til en standard electrospinning platform (figur 4 )33.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54502/54502fig4.jpg"> Figur 4 : Skematisk af hydrogel nanofiber dannelse via reaktive electrospinning. En dobbelt tønde sprøjte med en statisk mixer (indlæst som beskrevet for bulk hydrogels men også herunder en brøkdel af høj molekylvægt poly(ethylene oxide) som hjælpemiddel electrospinning) er monteret på en sprøjten pumpe, med nålen i slutningen af sprøjten forbundet til en høj spænding strømforsyning. Hydrazone crosslinking opstår under fiber spinning proces, således at når streamen rammer collector (enten aluminiumsfolie eller en roterende aluminium disk) nanofibrous morfologi bevares. <a href="//cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/54502/54502fig4large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
Anvendelsen af sådanne metoder til oprettelse af nedbrydeligt smart hydrogel netværk er påvist i denne protokol, ved hjælp af enten PNIPAM eller POEGMA som polymer af interesse; men de grundlæggende metoder beskrevet kan oversættes til enhver vandopløselige polymer, omend med passende justeringer for viskositet og (i tilfælde af den samlesæt nanogel fabrikationsanlæg metode) stabiliteten i pre-polymeren til at danne frø nanoaggregate.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1525px;" width="1525">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Chemicals</td>
			<td style="width:268px;"></td>
			<td style="width:287px;"></td>
			<td style="width:477px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">2,2 - azobisisobutryic acid dimethyl ester</td>
			<td style="width:268px;">Wako Chemicals</td>
			<td style="width:287px;">101138</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Di(ethylene glycol) methyl ether methacrylate (M(EO)2MA)</td>
			<td style="width:268px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:287px;">447927</td>
			<td>188.2 g/mol, n=2 ethylene oxide repeat units</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Oligo (ethylene glycol) methyl ether methacrylate (OEGMA475)</td>
			<td style="width:268px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:287px;">447943</td>
			<td>475 g/mol, n=8-9 ethylene oxide repeat units</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Acrylic acid (AA), 99%</td>
			<td style="width:268px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:287px;">147230</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Thioglycolic acid (TGA), 98%</td>
			<td style="width:268px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:287px;">T3758</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Dioxane, 99%</td>
			<td style="width:268px;">Caledon Labs</td>
			<td style="width:287px;">360481</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Nitrogen, UHP grade</td>
			<td style="width:268px;">Air Liquide</td>
			<td style="width:287px;">Alphagaz1 765A-44</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Adipic acid dihydrazide (ADH), 98%</td>
			<td style="width:268px;">Alfa Aesar</td>
			<td style="width:287px;">A15119</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">N&#39;-ethyl-N-(3- dimethylaminopropyl)-carbodiimide (EDC, x%)</td>
			<td style="width:268px;">Carbosynth</td>
			<td style="width:287px;">FD05800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Hydrochloric acid (HCl), 37%</td>
			<td style="width:268px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:287px;">320331</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Sodium hydroxide (NaOH), 97%</td>
			<td style="width:268px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:287px;">221465</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Aminoacetyl aldehyde dimethyl acetal, 99%</td>
			<td style="width:268px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:287px;">121967</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">4-Hydroxy-TEMPO, 97%</td>
			<td style="width:268px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:287px;">176141</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Methacryloyl chloride,97x%</td>
			<td style="width:268px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:287px;">523216</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Petroleum ether, 95%</td>
			<td style="width:268px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:287px;">32047</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Magnesium sulfate, 99.5%</td>
			<td style="width:268px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:287px;">M7506</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">tert-Butyl methyl ether, &#62;99.0%</td>
			<td style="width:268px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:287px;">443808</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Phosphate buffered saline</td>
			<td style="width:268px;">BioShop</td>
			<td style="width:287px;">PBS405.1</td>
			<td>1x, pH 7.3-7.5</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">N-isopropylacrylamide, 99%</td>
			<td style="width:268px;">J&#38;K Scientific</td>
			<td style="width:287px;">258717</td>
			<td>Recrystallized from 60% hexanes/40% toluene</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Ethanol, anhydrous</td>
			<td style="width:268px;">Commerical Alchols</td>
			<td style="width:287px;">P016EAAN</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Span 80</td>
			<td style="width:268px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:287px;">S6760</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Heavy paraffin oil</td>
			<td style="width:268px;">Caledon Labs</td>
			<td style="width:287px;">1326197</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Pentane, reagent grade</td>
			<td style="width:268px;">Caledon Labs</td>
			<td style="width:287px;">1/10/7800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Poly (ethylene oxide) average Mv 600,000</td>
			<td style="width:268px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:287px;">182028</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Supplies essential for synthesis and hydrogel fabrication</td>
			<td style="width:268px;"></td>
			<td style="width:287px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Rotary evaporator</td>
			<td>Heidolph</td>
			<td style="width:287px;">G3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Dialysis tubing (3500 Da molecular weight cut-off)</td>
			<td>Spectrum Labs</td>
			<td style="width:287px;">28170-166</td>
			<td>Vol/length= 6.4mL/cm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Double barrel syringe</td>
			<td style="width:268px;">Medmix</td>
			<td style="width:287px;">L series</td>
			<td>L series, 2.5 mL, 1:1 volume ratio</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Static mixer</td>
			<td style="width:268px;">Medmix</td>
			<td style="width:287px;">L series</td>
			<td>L series, 2.5 mL, 1:1 volume ratio, 1.5&#34; length</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Silicone rubber sheet, 1/16&#34; thickness</td>
			<td style="width:268px;">McMaster-Carr</td>
			<td style="width:287px;">9010K12, 30A Durometer (Super Soft)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Syringe pump</td>
			<td style="width:268px;">KD Scientific</td>
			<td>KDS Legato 200</td>
			<td>Infuse Only Dual Syringe Pump</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">High voltage power supply</td>
			<td style="width:268px;">Spellman</td>
			<td style="width:287px;">230-20R</td>
			<td>0 to 20 kV</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Microfluidic Chip Fabrication</td>
			<td style="width:268px;"></td>
			<td style="width:287px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Silicon wafer</td>
			<td style="width:268px;">University Wafer</td>
			<td style="width:287px;">2080</td>
			<td>D = 76.2 mm; 380 &#181;m thickness; P-doped; &#60;100&#62; orientation&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">SU-8 100</td>
			<td style="width:268px;">MicroChem</td>
			<td style="width:287px;">Y131273</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">SU-8 Developer</td>
			<td style="width:268px;">MicroChem</td>
			<td style="width:287px;">Y020100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Custom 2.5&#34; spincoater</td>
			<td style="width:268px;">Built in-house</td>
			<td style="width:287px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Mask Aligner</td>
			<td style="width:268px;">KARL SUSS</td>
			<td style="width:287px;">MJB3 UV400 (with a 276 W lamp)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Masterflex L/S 13 Silicone Tubing</td>
			<td style="width:268px;">Cole Parmer</td>
			<td>OF-96400-13</td>
			<td>Peroxide-cured</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dow Corning Sygard 184 Silicone Elastomer Base&#160;</td>
			<td>Ellsworth Adhesives</td>
			<td style="width:287px;">4019862</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dow Corning Sygard 184 Silicone Elastomer Curing Agent&#160;</td>
			<td>Ellsworth Adhesives</td>
			<td style="width:287px;">4019862</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">High Power Plasma Cleaner&#160;</td>
			<td style="width:268px;">Harrick</td>
			<td style="width:287px;">PDC-002-HP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Characterization Instruments</td>
			<td style="width:268px;"></td>
			<td style="width:287px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Mach 1 micromechanical tester</td>
			<td style="width:268px;">Biomomentum</td>
			<td style="width:287px;">LB007-EN</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Cellstar tissue culture 12 well plate</td>
			<td style="width:268px;">Greiner Bio-one</td>
			<td style="width:287px;">665 180</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Cell culture insert for 12 well plate</td>
			<td style="width:268px;">Corning</td>
			<td style="width:287px;">08-771-12</td>
			<td>8 &#181;m pore size</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Optical microscope</td>
			<td>Olympus BX51 optical microscope</td>
			<td style="width:287px;">BX51</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Temperature-controlled microscope stage</td>
			<td>Linkam Scientific</td>
			<td style="width:287px;">THMS600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Gel permeation chromatograph (GPC)</td>
			<td style="width:268px;">Waters</td>
			<td style="width:287px;">590 HPLC Pump</td>
			<td>Waters Styragel columns (HR2, HR3, HR4; 30 cm x 7.8 mm (ID); 5 mm particles), Waters 410 refractive index detector</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Dynamic light scattering (DLS)</td>
			<td>Brookhaven</td>
			<td style="width:287px;">90Plus Particle Size Analyzer</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Transmission electron microscopy (TEM)</td>
			<td>TEMSCAN</td>
			<td style="width:287px;">JEOL 1200EX</td>
			<td>Accelerating voltage 100 kV</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Scanning electron microscopy (SEM)</td>
			<td style="width:268px;">Tescan</td>
			<td style="width:287px;">Vega II LSU</td>
			<td>Accelerating voltage 10 kV</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:493px;">Microsquisher</td>
			<td style="width:268px;">CellScale Biomaterials Testing</td>
			<td style="width:287px;">MS-50M-01</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

fabricating degradable thermoresponsive hydrogels on multiple length scales via reactive extrusion, microfluidics, self-assembly, and electrospinning

Mens forskellige smart materialer har været undersøgt for en lang række biomedicinske anvendelser (f.eks.medicinafgivelse, vævsmanipulering, bioimaging, osv.), er deres endelige kliniske anvendelse blevet hæmmet af manglen på biologisk relevante nedbrydning observeret for mest intelligente materialer. Dette er især sandt for temperatur-responderende hydrogels, som er næsten ensartet baseret på polymerer, der er funktionelt ikke-nedbrydelige (f.eks.poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) eller poly (oligoethylene glycol methylmethacrylat) (POEGMA) ). Som sådan, hvis du vil effektivt oversætte potentialet i thermoresponsive hydrogels at udfordringer af fjernstyret eller stofskifte-regulerede medicinafgivelse, scaffolds celle med afstemmelige celle-materiale interaktioner, theranostic materialer med potentiale for både billedbehandling og medicinafgivelse, og andre sådanne ansøgninger er en metode forpligtet til at gøre hydrogels (hvis ikke fuldt nedbrydeligt) mindst i stand til at renal clearance efter den krævede levetid af materialet. Med henblik herpå beskriver denne protokol forberedelse af hydrolytically-nedbrydelige hydrazone-crosslinked hydrogels på flere længdeskalaer baseret på reaktionen mellem maleinhydrazid og aldehyd-functionalized PNIPAM eller POEGMA oligomerer med molekylær vægte under den renale filtration grænse. Specifikt, metoder til at fabrikere nedbrydelige thermoresponsive bulk hydrogels (ved hjælp af en dobbelt tønde sprøjte teknik), hydrogel partikler (på både individuel ved hjælp af en mikrofluidik platform at lette samtidige blanding og Emulgering af forløber polymerer og nanoskalaen ved hjælp af en termisk drevet samlesæt og danne tvaerbindinger metode), og hydrogel nanofibers (ved hjælp af en strategi for reaktiv electrospinning) er beskrevet. I hvert tilfælde hydrogels med temperatur-responderende egenskaber svarende til dem, der opnås via konventionel frie radikaler cross-linking processer kan opnås, men hydrazone krydsbundet netværk kan være nedbrudt over tid til re-form den oligomere forløber polymerer og muliggøre regnskabsafslutningen. Vi forventer som sådan, disse metoder (som kan være generisk anvendes på alle syntetiske vandopløselige polymer, ikke bare smart materialer) gør det muligt lettere oversættelse af syntetiske smart materialer til kliniske applikationer.

Bulk hydrogels ekstruderes fra en dobbelt tønde sprøjte i en silikone støber svarer til dimensioner af mug og blive fritstående efter skimmel fjernelse; gellation opstår typisk sekunder til minutter følgende Co ekstrudering afhængigt af polymer prækursorer anvendes. Typiske karakterisering via hævelse (målt ved gravimetrisk analyse ved hjælp af en celle kultur indsætte nemt fjerne hydrogel fra den hævelse løsning), thermoresponsivity (målt ved hjælp af samme teknik men cykling inkubation temperatur ovenfor og under fase overgang temperatur) viser nedbrydning (målt ved hjælp af den samme teknik, men over længere perioder), og shear eller trykstyrke modulus (målt ved hjælp af 2 mm tyk og 7 mm diameter støbt prøver) tunability af hydrogel svar afhængig af kemi forløber polymer (specifikt for POEGMA, forholdet mellem korte til lange kæde OEGMA monomerer bruges til at forberede hydrogel), muldvarp brøkdel af funktionelle grupper på forløber polymerer, og koncentrationen af dem forløber polymerer (figur 5)27.
Mikrofluidik fører til dannelsen af veldefinerede gel mikropartikler på størrelse skala fra 25-100 µm, med den størrelse kan styres baseret på strømningshastigheder af olie og/eller kombinerede vandig polymer faser (figur 6A)31. Hot scene Optisk mikroskopi bekræfter at gel mikropartikler opretholde thermoresponsive karakteren af bulk hydrogels, viser reversible temperatur-afhængige hævelse-deswelling med kun en lille hysterese på cyklus 1 (kan henføres til irreversibel brint bond dannelse mellem tilstødende akrylamid grupper i sammenklappet tilstand34) i overensstemmelse med den konstaterede i bulk PNIPAM hydrogels (fig. 6B)32. Desuden forringe gel mikropartikler tilbage til deres oligomere prækursorer over tid, gør det muligt for renal clearance (figur 6 c)32.
Samlesæt drevet af nanoaggregation af en maleinhydrazid-functionalized PNIPAM polymer i en opvarmet løsning efterfulgt af crosslinking med en aldehyd-functionalized PNIPAM polymer resulterer i meget monodisperse nanogels (polydispersity < 0,1) på den størrelse anvendes 180-300 nm, afhængigt af processen (figur 7A)28. Nanogels bevare den typiske thermoresponsive funktionsmåde af konventionelle frie radikaler crosslinked PNIPAM nanogels, med lavere grader af termiske deswelling observeret som mere tværbindingsmidler polymer blev tilføjet (fig. 7B). Nanogels kan frysetørret og redispersed uden en ændring i partikelstørrelse (figur 7C) og nedbrydes med tiden via hydrolyse til re-form oligomere forløber polymerer, der anvendes til at formulere nanogels (figur 7D).
Reaktive electrospinning skaber en nanofibrous hydrogel struktur (fig. 8A), nanofiber diametre på rækkefølgen ~ 300 nm opnåeligt uden synlige electrosprayed partikler præsentere33. Iblødsætning af POEGMA-baseret nanofibers i vand resulterer i hurtige hydrering (omtrent to størrelsesordener hurtigere end opnået med en bulk gel af samme sammensætning, figur 8B), men fastholder nanofibrous morfologi over 8-10 uger forud for hydrolytisk nedbrydning på fysiologiske tilstande; hurtigere nedbrydning er observeret i syre-katalyseret miljøer, som forventet på grund af potentialet for syre-katalyseret hydrazone bond nedbrydning (fig. 8C). Nanofibrous strukturer er også mekanisk robust i både tørre og hævede staterne over flere cyklusser, muliggør nem håndtering og gentagne dræning (figur 8D).
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54502/54502fig5v2.jpg"> Figur 5 : Egenskaberne for in situ -geldannende bulk nedbrydelige thermoresponsive hydrogels. (A) repræsentant POEGMA gel netværk mikrostrukturer og bulk hydrogel billeder med tilsvarende gellation gange som en funktion af mole % indarbejdelse af OEGMA475 i forløber polymerer; (B-C) Opbevaring modulus af PO100 hydrogels af varierende (B) forløber polymer koncentration og (C) mole % funktionelle gruppe vedtægter pr. forløber polymer; (D-F) Lægemiddels egenskaber af POEGMA hydrogels som en funktion af OEGMA475 mole % iblanding: (D) opbevaring modulus (E) nedbrydning profil i 1 M HCl og (F) volumen fase overgang temperatur i reaktion temperatur ændre over området 20-60 ° C. Alle fejllinjer udgør n standardafvigelse = 4 gentagne målinger. Tilpasset fra reference27 med tilladelse fra Elsevier. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/54502/54502fig5v2large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54502/54502fig6.jpg"> Figur 6 : Egenskaberne for nedbrydeligt gel mikropartikler fra reaktiv mikrofluidik. (A) effekt af paraffin olie flow på (renset) gel microparticle størrelse i vand; B Thermoresponsivity af renset gel mikropartikler i vand efter en enkelt varmecyklus ovenfor og nedenfor volumen fase overgang temperatur; (C) visuel vurdering (fotos) og gel gennemtrængning kromatografi spor (graf) bekræfter nedbrydning af gel mikropartikler tilbage til deres forløber polymer komponenter (her, i 1 M HCl at lette accelereret nedbrydning på tidsskalaen Imaging); skalalinjen = 100 µm. Adapted fra reference32. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/54502/54502fig6large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54502/54502fig7v2.jpg"> Figur 7 : Egenskaberne for nedbrydelige nanogels fra reaktiv samlesæt. (A) partikel størrelse fordelinger af nanogels tilberedt med forskellige aldehyd: maleinhydrazid polymer masse nøgletal fra dynamisk lysspredning (indsatser: transmissions elektron Mikrograf bekræfter den sfæriske karakter af nanogels); B Thermosensitivity af selvsamlede partikler som funktion af massen forholdet mellem aldehyd: maleinhydrazid polymer, der anvendes til at forberede nanogels (fra dynamisk lysspredning), med fejllinjer repræsenterer n standardafvigelse = 4 replikater; (C) visuel bekræftelse af manglen nanogel sammenlægning både før og efter ingot; (D) visuel bekræftelse af syre-katalyseret nedbrydningen af nanogels (her i 1 M HCl i overensstemmelse med andre studier ovenfor); (E) gel gennemtrængning chromatografen spor af nanogel nedbrydningsprodukter med angivelse af deres lighed med maleinhydrazid og aldehyd-functionalized forløber polymerer. Tilpasset med tilladelse fra reference28. Copyright 2015, American Chemical Society. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/54502/54502fig7v2large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/54502/54502fig8v2.jpg"> Figur 8 : Egenskaberne for nedbrydelige nanofibers fra reaktive electrospinning. (A) scanning elektronmikroskopi billeder af nanofibers i tør tilstand (venstre), halvdelen dyppet i vand (midterste, tynd film), og helt gennemblødt i vand natten over (lige, tyk stillads); B hævelse af nanofibrous hydrogel (rød) i forhold til en bulk hydrogel (blå) af samme sammensætning, med fejllinjer repræsenterer n standardafvigelse = 4 replikater; (C) Scanning Elektron Mikroskopi og (indsatser) visuelle billeder sporing af syre-katalyseret nedbrydning af nanofibers i 1 M HCl; (D) trækstyrke cykling af tørt (80 cyklusser, 20% brudforlængelse/cyklus) og hævede (325 cyklusser, 10% brudforlængelse/cyklus i 10 mM PBS) electrospun nanofibrous hydrogels. Figur ændres fra reference33 og gengivet med tilladelse fra Royal Society of Chemistry. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/54502/54502fig8v2large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Fabricating Degradable Thermoresponsive Hydrogels on Multiple Length Scales via Reactive Extrusion, Microfluidics, Self-assembly, and Electrospinning at JoVE.

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

Protokoller er beskrevet for fabrikation af nedbrydeligt thermoresponsive hydrogels baseret på hydrazone cross-linking af polymert oligomerer på bulk skala, individuel, og nanoskala, sidstnævnte for forberedelsen af både gel nanopartikler og nanofibers.

Opdigte nedbrydelige Thermoresponsive Hydrogels på flere længdeskalaer via reaktive ekstrudering, mikrofluidik, samlesæt, og Electrospinning

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Electrospinning Fundamentals: Optimizing Solution and Apparatus Parameters

Electrospun nanofiber scaffolds have been shown to accelerate the maturation, improve the growth, and direct the migration of cells in vitro. ...

Directed Cellular Self-Assembly to Fabricate Cell-Derived Tissue Rings for Biomechanical Analysis and Tissue Engineering

Instrueret Cellular saml-selv at fabrikere Cell-afledt Tissue Ringe til Biomekanisk analyse og Tissue Engineering

Each year, hundreds of thousands of patients undergo coronary artery bypass surgery in the United States.1 Approximately one third of these patients do ...

Solid-phase Submonomer Synthesis of Peptoid Polymers and their Self-Assembly into Highly-Ordered Nanosheets

Fast-fase Submonomer Syntese af Peptoid polymerer og deres saml-selv i Meget-Bestilt Nanosheets

Peptoids are a novel class of biomimetic, non-natural, sequence-specific heteropolymers that resist proteolysis, exhibit potent biological activity, and ...

Fabricating Superhydrophobic Polymeric Materials for Biomedical Applications

Opdigte superhydrofobe Polymere materialer til biomedicinske anvendelser

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

Preparation of Thermoresponsive Nanostructured Surfaces for Tissue Engineering

Udarbejdelse af termoresponsiv nanostrukturerede overflader for Tissue Engineering

Thermoresponsive poly(N-isopropylacrylamide) (PIPAAm)-immobilized surfaces for controlling cell adhesion and detachment were fabricated by the ...

Fabricating Cotton Analytical Devices

Bearbejdning Bomuld Analytiske Devices

A robust, low-cost analytical device should be user-friendly, rapid, and affordable. Such devices should also be able to operate with scarce samples and ...

Film Extrusion of Crambe abyssinica/Wheat Gluten Blends

Film Extrusion of Crambe abyssinica/Wheat Gluten Blends

Film Ekstrudering af<em&gt; Crambe abyssinica</em&gt; / Hvedegluten Blends

Crambe abyssinica is a plant with potential for use in industrial (non-food) plant oil production. The side stream from this oil production is a ...

Synthesis of Cationized Magnetoferritin for Ultra-fast Magnetization of Cells

Syntese af kationiseret Magnetoferritin for Ultrahurtig magnetisering Celler

Many important biomedical applications, such as cell imaging and remote manipulation, can be achieved by labeling cells with superparamagnetic iron oxide ...

Fabrication of Custom Agarose Wells for Cell Seeding and Tissue Ring Self-assembly Using 3D-Printed Molds

Fabrikation af brugerdefinerede Agarosen Wells for celle såning og væv Ring samlesæt bruger 3D-trykt forme

Engineered tissues are being used clinically for tissue repair and replacement, and are being developed as tools for drug screening and human disease ...

High-resolution Patterning Using Two Modes of Electrohydrodynamic Jet: Drop on Demand and Near-field Electrospinning

Høj opløsning mønster ved hjælp af to former for Electrohydrodynamic Jet: slip on Demand og i nærheden af feltet Electrospinning

Electrohydrodynamic (EHD) jet printing has drawn attention in various fields because it can be used as a high-resolution and low-cost direct patterning ...