Einleitende Chemiestudenten lernen, dass Öl und Wasser gegenseitig abstoßen . So haben andere hydrophobe Substanzen , die keine elektrische Ladung und hydrophilen Substanzen , die eine elektrische Ladung , die sie mit Wasser zu mischen erlaubt durchzuführen.
In einer Studie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichtet , eine Gruppe von der Universität von Illinois bioengineers haben einen Weg stark kleben Hydrogele hydrophobe Silikon- Substraten , eine Innovation, die ein wertvolles neues Werkzeug für die Mikro Biotechnologie bietet gefunden. Der Artikel Berichterstattung über die Arbeit wurde von der Redaktion als " Hot Paper " in weiches Material Chemistry hervorgehoben.
Microscale Biotechnologie , einschließlich Zellkultur -Plattformen und Biochips , wichtige Anwendungen in der Genomik , Tissue Engineering, und vielen anderen Bereichen der Biologie. Silikonpolymere werden oft als Komponenten-Material in dieser Technologien auf Grund ihrer vorteilhaften Eigenschaften verwendet : Silikone sind inert, elastischen , biokompatibel und leicht zu verarbeiten .
Ein Hauptnachteil dieser Art von Material in biologischen Anwendungen ist , dass die Oberflächen von Silikonen gebildet extrem hydrophob sind . Diese Flächen daher leicht Fluss von wässrigen Lösungen zu verbieten und die Bindung von einigen Biomolekülen zu verhindern , während die Förderung unerwünschte Bindung von anderen. Chemische Modifikationen oder Beschichtungen verwendet werden kann die Oberflächen hydrophil zu machen , aber die Ergebnisse durch diese Behandlungen hergestellt sind temporär.
Die Illinois Studie, die von Hyunjoon Kong, Assistant Professor für chemische und molekularbiologische Technik und Mitglied der Regenerationsbiologie und Regenerative Tissue Engineering Forschungsthema am Institut für Genomic Biologie, führte dieses Problem an . Die Gruppe arbeitete , eine Methode , um eine Silikonpolymeroberflächedauerhaft ändern zu entwickeln. Kong Gruppe beantragt einen Weg "Klebstoff" ein Alginat -Hydrogel , eines wasserabsorbierenden Stoffes auch in Lebensmitteln und medizinischen Industrie verwendet , um eine Oberfläche mit Polydimethylsiloxan ( PDMS) , einem Silikonpolymer , das ein gemeinsames Material in Mikro Biotechnologie ist gebildet .
" Es wurde oft behauptet, dass die Integration der Materialien auf Silikonbasis mit organischen , gewebeartige Hydrogel-Materialien sollten Funktionalität zu verbessern ", sagt Kong. " Aber es war eine großartige Herausforderung, zu erreichen und zu erhalten Haftung zwischen zwei unterschiedlichen Materialien. "
Die Lösung, die durch erste Autor Chaenyung Cha, Kong, und anderen entwickelt wurde , um eine Mehrstufenprotokollzur kovalenten Verknüpfung Alginat, das Polysaccharid , das auch ein Bestandteil des Hydrogels zu entwickeln , um ein PDMS- Oberfläche . Die resultierende Alginat - PDMS kann dann in einer Vernetzungsreaktion , die einen Alginat -Hydrogel bildet teilzunehmen. Versuche im Rahmen der durchgeführten Studie zeigte, dass die Befestigung des Hydrogels auf PDMS mit diesem Verfahren gebildet ist mehrere Monate lang stabil sind, können toleriert Biegen und wiederholtes Dehnen und wird nicht durch wässrige Lösungen abgebaut. Das Hydrogel ist hydrophiler als die von früher entwickelten Behandlungen erzeugten Oberflächen und ihre physikalischen Eigenschaften können leicht durch Modifizieren der Vernetzungsreaktion bei seiner Bildung verwendet gesteuert werden.
Die Studie untersucht auch verschiedene praktische Anwendungen der Hydrogel - PDMS Oberfläche . Fibroblasten , einer Art von Zellen in Bindegewebe , wurden zuerst kultiviert auf einem Hydrogel - PDMS Oberfläche und danach dauerhaft wiederholten Streckung ausgesetzt . Diese Art von Manipulation nicht mit weniger elastischen Zellkultursubstraten möglich sein , und hat einen Wert für Forscher die Untersuchung der Auswirkungen von mechanischen Stress an lebenden Zellen in den Körper .
Ein weiterer Versuch zeigte, daß das Hydrogel erfolgreich und stabil in den Kanälen einer Mikrofluidik-Vorrichtung synthetisiert werden. " Diese Methode wird erheblich voran Qualität der Zellkultur -Plattformen und mikrofluidischen Systemen . Es wird zugunsten Design neuartiger Drug Delivery Systemen und Zelltransplantation weiteren Geräten ", sagte Kong.