יצירה, הגבלה והתבוננות בנמטיקה פעילה מבוססת מיקרוטובולים

נמטיקה פעילה התגלתה כנושא מחקר מרתק המרחיב את תחומי הדינמיקה הלא ליניארית וגבישים נוזליים. ישנם נוזלים מורכבים המציגים פגמים טופולוגיים בני תמותה ודינמיקה כאוטית. ישנם מחקרים תיאורטיים רבים שפורסמו לאחרונה בספרות והתמקדו בנמטיקה פעילה מוגבלת.

עם זאת, זה היה מאתגר עבור נסיינים להגביל את החומר בגיאומטריות בקנה מידה זעיר. הטכניקה שלנו הופכת את מערך הניסוי לפשוט יותר כדי שהקבוצות החדשות יוכלו להיכנס לתחום ולנסות את החומרים המרגשים האלה. הטכניקות יכולות להיות מיושמות על מערכות חומר פעיל אחרות של EQUIS, למשל כדי ליצור פאזת מורכבת של השפעה וככל שפאזות פעילות יותר יפותחו בעתיד הנסיינים יצטרכו למצוא דרכים להגביל את החומר באמצעות נמטיקה דומה.

מי שידגימו את ההליך יהיו דרק האמר ופרשטה ממריאן, סטודנטים לתארים מתקדמים מהמעבדה שלי. כדי להכין החלקות כיסוי הידרופיליות עם ציפוי אקרילאמיד להתחיל על ידי ניקוי הכיסוי מחליק ביסודיות עם מי סבון, אתנול ו 0.1 טוחנת נתרן הידרוקסיד עם שטיפות חלופיות באמצעות מים טהורים ננו. לאחר שטיפת הציפוי המכסה מחליק עם תמיסת Silane המורכבת מ-100 מיליליטר אתנול מיליליטר אחד של חומצה סגפנית ו-500 מיקרוליטר של טרימתוקסיסיליל פרופיל מתקרילט למשך 15 דקות.

לאחר מכן יש לשטוף במים טהורים. הכינו תמיסת אקרילאמיד מ-95 מיליליטר מים ננו-טהורים וחמישה מיליליטרים של 40 אחוז אקרילאמיד. לאחר מכן degas את הפתרון במשך 30 דקות בתנור ואקום, להוסיף 0.07 גרם של אמוניום לכל סולפיט ו 35 מיקרוליטר של Tetramethylethylenediamine עבור ריכוז סופי 2.3 מילימולר.

יש לשפוך תמיסת אקרילאמיד על הכיסוי תוך כדי פניה כלפי מעלה ולדגור במשך הלילה בטמפרטורת החדר. כדי להכין מיקרוסקופ הידרופובי מחליק פיפטה 100 מיקרוליטר של תמיסה דוחה מים על שקופית מיקרוסקופ זכוכית נקייה. לאחר מכן הניחו עוד שקופית זכוכית נקייה על גבי.

זה מבטיח ציפוי אחיד של תמיסה דוחה מים על פני השטח שבו הוא יושב במשך שתי דקות. הסר את מגלשת הזכוכית השנייה ושטוף היטב את המגלשה הראשונה במים טהורים. לאחר מכן יבש עם גז חנקן.

הכינו תערובת של שמן מהונדס הכוללת 1.8% פלואורו פעילי שטח. הרכיבו את מגלשת הזכוכית ואת מחליק הכיסוי באמצעות מרווחי דבק דו-צדדיים של 40 מיקרומטר. הניחו את הספייסרים במרחק של 1.5 מילימטרים זה מזה במגלשת המיקרוסקופ ההידרופובי.

לאחר מכן הניחו את הכיסוי המצופה באקרילאמיד על גבי הספייסרים עם צד מטופל עם הפנים כלפי מטה כדי לדבוק. לאחר שתא הזרימה נבנה מיד פיפטה תערובת השמן לתוך תא הזרימה הממלא את החלל הסגור באמצעות פיפטה בבקבוקון נפרד, מערבבים בעדינות שישה מיקרוליטרים של חומר פעיל עם 3.73 מיקרוליטר של תערובת. מיקרוליטר אחד של תמיסת מיקרוטובול 0.6 מיקרוליטר של תמיסת ATP, ו-0.67 מיקרוליטרים של פיפטה חיץ M two B שישה מיקרוליטרים של חומר פעיל מעורבב טרי לקצה פתוח אחד של תא הזרימה.

חלק מהשמן ייעקר על ידי התמיסה המימית כשהוא מוזרק לתעלה. זה יכול להיות מרושע בקצה הנגדי של ערוץ הזרימה באמצעות פיסת נייר טישו קטנה. לאחר המילוי, יש לאטום את שני צידי תא הזרימה בדבק אפוקסי המתקשה בעת חשיפה לאור UV למשך 20 שניות.

להגביל את השכבה הפעילה בין שני הנוזלים הקבילים בשכבה מעין דו-ממדית. מניחים את תא הזרימה בצנטריפוגת דלי מתנדנדת עם הפאזה המימית למעלה ושכבת השמן הצפופה יותר מתחת לצנטריפוגה ב-212 גרם למשך 10 דקות. לאחר השלמת שלב זה ניתן לקחת את תא הזרימה למיקרוסקופ אפי-פלואורסצנטי להדמיה עם מטרת הגדלה של 10 x או 20 x.

ראשית, תכנן תבנית אב עבור PDMS. זה יכול להיות מושגת על ידי הדפסת עמודים 3D על מצע. לאחר הדפסת תלת מימד של התבנית הראשית של שרף, נקו אותה עם איזופרופנול ולאחר מכן רפאו את התבנית מתחת למנורת UV למשך 45 דקות ובתנור ב 120 מעלות צלזיוס למשך שעתיים, הכינו את הצבע פולי מתיל ציאן באמצעות חומר ריפוי אלסטומר ובסיס אלסטומר.

מערבבים את שני הרכיבים ביחס של 1 עד 10 בעזרת מרית מתכת. כדי להסיר את הבועות האלה, מניחים את התערובת מתחת לוואקום כדי לרוקן במשך שעה אחת לאחר מכן PDMS uncured צריך להיראות שקוף. יוצקים את PDMS לתוך תבנית מתאימה ולהשאיר לילה לרפא ב 60 מעלות צלזיוס.

כדי להכין משטח PDMS הידרופילי יש לנקות את ה-PDMS במשך 10 דקות גם עם אתנול וגם עם איזופרופנול, ואז לשטוף היטב במים שעברו דה-יוניזציה שלוש פעמים ולייבש. השתמשו במנקה פלזמה למשך חמש דקות כדי לנקות את ה-PDMS שנרפא יבש. זה הופך את פני השטח להידרופיליים יותר.

לאחר מכן, הכינו תמיסת סילאן וטבלו את המצע בתמיסה זו למשך 15 דקות כדי להכין את ציפוי האקרילאמיד, שטפו היטב את המצע במים שעברו דה-יוניזציה וטבלו בתמיסת אקרילאמיד. כאשר הוא מוכן לשימוש, יש לשטוף את פני השטח במים שעברו דה-יוניזציה ולייבש בחנקן לשימוש מיידי. חברו את ה-PDMS למגלשת זכוכית עם דבק אפוקסי, הוסיפו מיקרוליטר אחד של התערובת הפעילה על מצע ה-PDMs, והוסיפו מיד שמן סיליקון על גבי טיפת הרשת הפעילה.

הרשת הפעילה תעבור לבאר. תהליך זה אורך עד 60 דקות. מניחים את מכשיר ה-PDMS בצנטריפוגת דלי מתנדנדת עם שכבת השמן מעל שכבת המים ומסתובבים במשך 12 דקות ב-212 G.לאחר השלמת שלב זה, קחו את החומר למיקרוסקופ להדמיית התקדמות החומר.

כפי שהוא מתאזן. התמונה המייצגת מתארת מיקרוטובולים קצרים באורכים דומים. המיקרוטובולים הבודדים עשויים להיות מאתגרים לצילום בשל גודלם הקטן.

השימוש במצלמה בעלת רגישות גבוהה המיועדת למיקרוסקופיה פלואורסצנטית הוא הטוב ביותר עבור יישום זה. שכבה פנאומטית פעילה הבנויה היטב היא הומוגנית במרקם ללא אזורי ריק משמעותיים ופגמים טופולוגיים ניידים. שים לב, עם זאת, כי ייתכן שיש כמה חללים קטנים מקובלים בליבות הפגם.

טיפול פני השטח הנכון יש משטח הידרופילי או הידרופובי. בשיטה זו ניתן לדון בקלות בגלגול הגיאומטריה וניתן לשלוט במבנה הפעיל רק על ידי שינוי הכליאה הפיזית.