ATA-2082高壓放大器在微流控誘導組裝超分子水凝膠中的應用
二肽水凝膠是一種低分子量的水凝膠材料，適合于包埋多種有機分子和無機納米粒子。然而二肽分子的自組裝凝膠過程較難控制，其與微粒的復合往往存在分布不均的問題。針對這一難題，作者提出了一種簡單但精確可控的方法，可以通過微流體通道內的超分子組裝來制造二肽基水凝膠，將水溶性量子點（QDs）以及預混卟啉和二甲基亞砜二肽（DMSO）注入Y形微流控結中。在DMSO/水界面，二肽基水凝膠的制備能夠被有效地控制。隨后，形成的水凝膠沿著彎彎曲曲的微流體通道連續流動，逐漸完成凝膠和QD截留。
首先，作者對不同的卟啉對形成的納米纖維的形貌進行表征，使用四種類型的水溶性量子點CdTe表現出熒光顏色從綠色(520nm)，黃色(570nm)，橙色(610nm)，紅(710nm)增加直徑從不足10到20和30nm。Fmoc-FF和TCPP(或TAPP)的前驅體溶液以及QDs懸浮液被注入微通道y型結的相反分支，通過高精度注射泵控制容積流量。水相和有機相共注入后，DMSO與水形成動態共流動界面，在界面上，水凝膠通過非共價相互作用的擴散混合自發組裝。凝膠化過程在一個連續的曲流狀微通道內進行，該微通道的長度進行了優化，以確保兩前體相在流室出口處的定量轉化，除去微流控裝置的聚二甲基硅氧烷(PDMS)蓋后，水凝膠結構保留在玻璃襯底上（圖1）。
圖1微流控技術連續制備超分子組裝水凝膠示意圖及Fmoc-FF/TCPP/QD-520水凝膠表征
接下來，作者比較了兩種卟啉（TCPP和TAPP）與預混合的Fmoc-FF在微流控通道中的相互作用。在沒有量子點分散在水中的情況下，利用吸收光譜和熒光光譜研究了水凝膠前驅體溶液的光學性質以及它們成核成水凝膠的過程。作者提出了一個合理的組裝模型來解釋納米纖維中的分子相互作用。納米纖維的穩定性主要來源于基于Fmoc-FF的疏水相互作用和π鍵堆積自組裝。此外，卟啉之間的π鍵堆積、Fmoc-FF與卟啉之間的π鍵堆積、疏水效應、Fmoc-FF與TAPP之間的靜電相互作用等多種相互作用對該體系的穩定性有很大的貢獻（圖2）。
圖2二肽和卟啉的共組裝示意圖、光學檢測及成膠過程分析
然后，作者選擇一系列羧基包覆的水溶性CdTe量子點作為熒光無機模型進行包覆研究。與封裝在Fmoc-FF/TCPP水凝膠中的量子點相比，歸一化后的量子點熒光發射光譜顯示，與水中的自由量子點相比，QD封裝后的發射光譜最大值發生紅移（QD520、QD570、QD610和QD710分別約為2nm、10nm和14nm）。被封裝量子點的發射光譜由于量子點的聚集而發生紅移。量子點并沒有嵌入二肽原纖維組合中，而是僅僅被動地困在Fmoc-FF/TCPP原纖維網絡的間隙中，或者停留在納米纖維的表面（圖3）。
圖3不同水凝膠的TEM、熒光和流變特征檢測
除了研究量子點加載到Fmoc-FF/卟啉基水凝膠體系中的一般相互作用外，作者進一步研究了量子點在微流體制備的水凝膠中的動態包封。因此，DMSO中的Fmoc-FF/TCPP和水中的QDs從流入端口1、2共注入。然后，曲流型出流道中發生了擴散型混合，其反復變細也對研究流動方向對纖維形成產生了影響。特別是在彎曲截面中，Fmoc-FF的獨特組織由傳統的扭曲納米纖維和直納米纖維組成。作者將這種復雜的形態歸因于這些微通道截面中獨特的三維混合剖面（圖4）。
圖4微通道的二維幾何結構
之后，作者去除微流控裝置中微通道承載PDMS部分，并表征Fmoc-FF/TCPP/QD水凝膠在內部不同位置的形貌研究納米纖維形成過程中的量子點俘獲過程。作者還在流出通道的不同位置的流池中含有微通道的PDMS部分添加了額外的收集端口，以表征Fmoc-FF/TCPP/QD關于不同的流動歷史和混合狀態。量子點的發射波長取決于粒徑量子點和紅移的懸浮液表明聚合形成，證實了通過使用量子點微流體更均勻分布在水凝膠基體，可作為導致均勻加載可注射的超分子水凝膠（圖5）。
圖5不同水凝膠組裝微器件的SEM和光學特性檢測
最后，為了研究雜化水凝膠中卟啉和量子點之間的功能相互作用，作者利用福斯特共振能量轉移（FRET）來研究水凝膠體系中有機部分和無機部分的相互作用。這些測量也為微流體制備的Fmoc-FF/TCPP/QDs水凝膠的超分子組裝提供了參考。作者還比較了不同濃度比例的Fmoc-FF水凝膠的熒光信號。過量的TCPP以聚集體的形式沉積在納米纖維外部，通過自聚集體誘導猝滅導致熒光強度下降。另一方面，對于固定濃度的Fmoc-FF和TCPP，TCPP在270nm激發時，由于能量注入的增加，在660nm和720nm處的發射峰增加（圖6）。因此，調節水凝膠體系中不同組分的濃度比例對于增強所觀察到的FRET效應至關重要，而FRET效應可以通過微流體和水凝膠前體溶液的流入速度進行控制。
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ATA-2082高壓放大器技術參數
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