2.1K Views
•
08:37 min
•
January 13th, 2023
DOI :
January 13th, 2023
•0:04
Introduction
1:14
Creating the Active Nematic
4:58
Inverted Method for Active Nematic Formation
7:26
Results: Fluorescence Microscope Image of GMPCPP Microtubules
8:06
Conclusion
Transcript
Active Nematics har framstått som ett spännande forskningsämne som utvidgar fälten för olinjär dynamik och flytande kristaller. Det finns komplex vätska som uppvisar dödliga topologiska defekter och kaotisk dynamik. Det finns många nya teoretiska studier i litteraturen med fokus på begränsad aktiv nematik.
Det har dock varit utmanande för experimentalister att begränsa materialet i mikroskalageometrier. Vår teknik gör det experimentella upplägget enklare så att de nya grupperna kan komma in på fältet och prova dessa spännande material. Teknikerna kan tillämpas på andra EQUIS-system med aktiv materia, till exempel för att bilda en fassammansättning av effekt och när mer aktiva faser utvecklas i framtiden måste experimenter ta reda på sätt att begränsa materialet med liknande nematik.
Demonstrerar proceduren kommer att vara Derek Hammar och Fereshteh Memarian, doktorander från mitt laboratorium. För att förbereda hydrofila täckglidningar med akrylamidbeläggning börja med att rengöra locket glider noggrant med tvålvatten, etanol och 0,1 molar natriumhydroxid med alternativa sköljningar med nanorent vatten. När det har sköljts glider locket med Silan-lösningen bestående av 100 ml etanol en milliliter asketsyra och 500 mikroliter trimetoxisilylpropylmetakrylat a i 15 minuter.
Skölj sedan med nanorent vatten. Förbered en akrylamidlösning från 95 ml nanorent vatten och fem milliliter 40 viktprocent akrylamid. Avgasa sedan lösningen i 30 minuter i en vakuumugn, tillsätt 0,07 gram ammonium per sulfit och 35 mikroliter tetrametyletylendiamin för en 2,3 millimolar slutlig koncentration.
Häll akrylamidlösning över lockets glidningar medan du är vänd uppåt och inkubera över natten vid rumstemperatur. För att förbereda hydrofoba mikroskopglas pipetterar 100 mikroliter av en vattenavvisande lösning på ett rent glasmikroskopglas. Placera sedan en annan ren glasskiva ovanpå.
Detta säkerställer en jämn beläggning av den vattenavvisande lösningen på ytan där den sitter i två minuter. Ta bort den andra glasskivan och skölj den första bilden noggrant med rent nanovatten. Torka sedan med kvävgas.
Förbered en blandning av konstruerad olja som innehåller 1,8% fluor ytaktivt medel. Montera glasskivan och täckglidningen med 40 mikrometer dubbelsidiga självhäftande distanser. Placera distanserna 1,5 millimeter från varandra på det hydrofoba mikroskopglaset.
Placera sedan den akrylamidbelagda lockglidningen ovanpå distanserna med en behandlad sida nedåt för att fästa. Efter att flödescellen har konstruerats omedelbart pipettera oljeblandningen i flödescellen som fyller det slutna utrymmet med hjälp av en pipett i en separat injektionsflaska, blanda försiktigt sex mikroliter aktivt material med 3,73 mikroliter blandning. En mikroliter mikrotubulilösning 0,6 mikroliter ATP-lösning och 0,67 mikroliter M två B-buffertpipett sex mikroliter nyblandat aktivt material i en öppen ände av flödescellen.
En del olja kommer att förskjutas av vattenlösningen när den injiceras i kanalen. Detta kan ondas upp i motsatt ände av flödeskanalen med hjälp av en liten bit silkespapper. Efter fyllning, täta båda sidor av flödescellen med ett epoxilim som härdar när det utsätts för UV-ljus i 20 sekunder.
Att begränsa det aktiva skiktet mellan de två tillåtna vätskorna i ett kvasi 2D-skikt. Placera flödescellen i en svängande skopcentrifug med vattenfasen ovanpå och det tätare oljelagret under centrifugen vid 212 G i 10 minuter. När detta steg är klart kan flödescellen tas till ett epifluorescensmikroskop för avbildning med ett förstoringsmål på 10 x eller 20 x.
Designa först en huvudform för PDMS. Detta kan uppnås genom 3D-utskriftspelare på ett substrat. Efter 3D-utskrift av hartsmästarformen, rengör den med isopropanol och härda sedan formen under en UV-lampa i 45 minuter och i ugnen vid 120 grader Celsius i två timmar, förbered polyfärgämnesmetylcyan med ett elastomerhärdningsmedel och en elastomerbas.
Blanda de två komponenterna i ett förhållande 1 till 10 med en metallspatel. För att avlägsna dessa bubblor, placera blandningen under vakuum för att avgasa i en timme, varefter det ohärdade PDMS ska visas transparent. Häll PDMS i en lämplig form och låt stå över natten för att härda vid 60 grader Celsius.
För att förbereda en hydrofil PDMS-yta rengör PDMS i 10 minuter med både etanol och isopropanol, skölj sedan noggrant med avjoniserat vatten tre gånger och torka. Använd en plasmarengörare i fem minuter för att rengöra det torrhärdade PDMS. Detta gör ytan mer hydrofil.
Förbered sedan en silanlösning och sänk ner substratet i den lösningen i 15 minuter för att bereda akrylamidbeläggningen, skölj substratet noggrant med avjoniserat vatten och sänk ner i akrylamidlösning. När du är klar för användning, skölj ytan med avjoniserat vatten och torka med kväve för omedelbar användning. Fäst PDMS på en glasskiva med epoxilim, pipettera en mikroliter av den aktiva blandningen på PDM-substratet och tillsätt omedelbart silikonolja ovanpå den aktiva nätverksdroppen.
Det aktiva nätverket flyttar in i brunnen. Denna process tar upp till 60 minuter. Placera PDMS-enheten i en svängande hinkcentrifug med oljeskiktet ovanför vattenskiktet och snurra i 12 minuter vid 212 G.När detta steg är klart, ta materialet till mikroskopet för avbildning av materialets framsteg.
Som det balanserar. Den representativa bilden visar korta mikrotubuli av liknande längder. De enskilda mikrotubuli kan vara utmanande att avbilda på grund av sin lilla storlek.
Användningen av en högkänslig kamera avsedd för fluorescensmikroskopi är bäst för denna applikation. Ett välformat aktivt pneumatiskt skikt är homogent i textur utan några signifikanta tomrumsområden och mobila topologiska defekter närvarande. Observera dock att det kan finnas några acceptabla små tomrum i defektkärnorna.
Korrekt ytbehandling för att ha en hydrofil eller hydrofob yta. Med denna metod kan geometrins rullning enkelt diskuteras och den aktiva strukturen kan styras genom att endast ändra den fysiska inneslutningen.
Här presenteras metoder för beredning av aktiv nematik från mikrotubuli och kinesinmotorer, inklusive proteinberedning och konstruktion och användning av brunnar för aktiv nematisk inneslutning.
Explore More Videos
ABOUT JoVE
Copyright © 2024 MyJoVE Corporation. All rights reserved