Interfacial Electrofabrication of Freestanding Biopolymer Membranes with Distal Electrodes.
Interfacial Electrofabrication of Freestanding Biopolymer Membranes with Distal Electrodes.
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DOI：
10.1021/acs.langmuir.0c01894
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发表时间：
2020-09-22
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Luo X
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hu P;Rooholghodos SA;Pham LH;Ly KL;Luo X
使用电信号引导材料沉积在金属涂层、微芯片制造以及有机物与设备集成方面有着悠久的历史。然而，在电沉积中，导电材料只能沉积到电极表面上。在这里，提出了一种创新工艺，在电解质界面电制造独立式生物聚合物膜，而无需在制造现场任何支撑电极。壳聚糖是天然丰富的生物聚合物甲壳素的衍生物，在电沉积中已被广泛探索，用于将生物实体集成到微型设备上。人们普遍认为，阴极产生的pH梯度使带正电的壳聚糖链去质子化，在阴极表面形成薄膜。然而，使用 pH 指示剂的界面电制造表明，膜的生长是由环境藻酸盐溶液中羟基离子的瞬时流动驱动的，而不是由阴极表面的 pH 梯度缓慢传播驱动的。这种界面电加工可产生独立的膜结构，并可扩展到其他材料，这为使用电信号进行制造提供了新的方向。
Using electrical signals to guide materials’ deposition has a long-standing history in metal coating, microchip fabrication, and the integration of organics with devices. In electrodeposition, however, the conductive materials can be deposited only onto the electrode surfaces. Here, an innovative process is presented to electrofabricate freestanding biopolymer membranes at the interface of electrolytes without any supporting electrodes at the fabrication site. Chitosan, a derivative from the naturally abundant biopolymer chitin, has been broadly explored in electrodeposition for integrating biological entities onto microfabricated devices. It is widely believed that the pH gradients generated at the cathode deprotonate the positively charged chitosan chains into a film on the cathode surface. The interfacial electrofabrication with pH indicators, however, demonstrated that the membrane growth was driven by the instantaneous flow of hydroxyl ions from the ambient alginate solution, rather than the slow propagation of pH gradients from the cathode surface. This interfacial electrofabrication produces freestanding membrane structures and can be expanded to other materials, which presents a new direction in using electrical signals for manufacturing.
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