افتعال فائقة الكره المواد البوليمرية للتطبيقات الطبية الحيوية

الهدف العام من التجربة التالية هو تصنيع شبكات ليفية قابلة للتحلل الحيوي وطبقات طلاء من جسيمات نانوية أو ميكرونية من مزيج من البوليمرات الطبية الحيوية، وضبط القدرة على التبلل لهذه المواد عن طريق تغيير مزيج البوليمر المشترك. ويتم تحقيق ذلك أولاً عن طريق تخليق بوليمرات مشتركة قابلة للتفعيل من خلال بلمرة فتح الحلقة، ثم تطعيم سلاسل هيدروكربونية C 18 عليها. وفي الخطوة الثانية، يتم إذابة البوليمرات المشتركة مع بولي كابرولاكتون أو لاكتيد كو غليكوسيد في مذيب عضائي، ومن ثم يتم غزلها كهربائياً أو رشها كهربائياً، مما ينتج عنه شبكات ألياف ميكرونية ثلاثية الأبعاد أو طبقات طلاء من جسيمات نانوية وميكرونية على التوالي.

تُجرى بعد ذلك دراسات قياس زاوية التلامس على الشبكات والطلاءات لفهم كيفية تأثير قطر الألياف وتركيب البوليمر المشترك وتركيب المزيج على القابلية للبلل السطحي، مما يؤدي إلى تكوين مواد حيوية فائقة الكره للماء. وتوضح النتائج كيفية تعزيز الكره للماء من خلال زيادة تركيز البوليمر المشترك في مزيج electros fun، كما تم تحديده من خلال دراسات زاوية تلامس الماء المتقدمة والمتراجعة. وتمتد تطبيقات هذه التقنية إلى حالات مثل العلاج الكيميائي، حيث يمكن أن تعمل هذه المواد كمستودعات محلية لإيصال الأدوية من أجل الإطلاق المستدام للعوامل المحتجزة، مع إمكانية التحكم في إطلاق الدواء المرتبط بذلك من خلال تركيب البوليمر وخشونة السطح.

لبدء العملية، قم بتخليق المونومر المطلوب للتجربة باتباع التعليمات الواردة في البروتوكول النصي المرفق. بعد ذلك، قم بتسخين حمام زيت سيليكون مسبقاً إلى 140 °C. قم بقياس حصتين، تزن كل منهما 2.1 g من 5-benzel oxy 1,3-dioxin-2-one، وأضفهما إلى دوارق مستديرة القاع منفصلة وجافة سعة 100 mL.

بعد ذلك، قم بقياس 5.7 grams من DL lactide وأضفه إلى واحدة فقط من هذه الدوارق. أضف قضيب تحريك مغناطيسي إلى كلا الدوارق وأغلق الدوارق بسدادات مطاطية. بعد ذلك، قم بقياس 240 milligrams من tin two ethyl H, no eight في دورق صغير كمثري الشكل.

قم بتطهير كلا الدورقين اللذين يحتويان على المونومر بالنيتروجين باستخدام مجمع تفريغ (manifold) لمدة خمس دقائق، ثم أضف 4.24 milliliters من epsilon capralactone إلى الدورق الذي يحتوي فقط على five benzo oxy one three dioxin, two own في ظل تدفق النيتروجين، ثم قم بتفريغ الغلاف الجوي لجميع الدوارق الثلاثة عن طريق تطبيق فراغ عالٍ بنحو 300 millitorr لمدة 15 دقيقة لإزالة أي آثار للمياه. بعد ذلك، أعد شحن الغلاف الجوي للدوارق بالنيتروجين، ثم قم بتطبيق فراغ عالٍ مرة أخرى. كرر هذه الدورة لثلاث مرات إجمالاً.

بعد التطهير وتحت جو من النيتروجين للمرة الأخيرة، ضع دوارق المونومر في حمام زيتي عند 140 °C. بعد ذلك، أضف 500 µL من التولوين الجاف إلى الدورق الكمثري الذي يحتوي على حفاز القصدير بينما تحت جو من النيتروجين، مع إضافة حوالي 100 µL من محلول الحفاز إلى خلائط المونومر. وبمجرد انصهار جميع المواد الصلبة، احتفظ بالخليط عند 140 °C لمدة لا تزيد عن 24 ساعة.

بعد ذلك، يتم تبريد البوليمر المنصهر حتى درجة حرارة الغرفة. وبمجرد تبريده، تُذاب البوليمرات في 50 milliliters من di chloro methane، ثم يتم ترسيب المحلول في 200 milliliters من methanol البارد. يتم سحب الطافي وتجفيف البوليمر المتبقي تحت فراغ عالٍ.

تُحفظ البوليمرات المجففة في مجمد عند درجة حرارة 20- درجة مئوية لحين الاستخدام. بعد ذلك، يتم إذابة حوالي 6 جرام من البوليمر في 120 ملليلتر من tetrahedran داخل وعاء هدرجة عالي الضغط. ثم يُضاف 2 جرام من حفاز palladium carbon.

بعد ذلك، أضف الهيدروجين إلى الوعاء باستخدام جهاز الهدرجة. قم بهدرجة الوعاء عند ضغط 50 PSI لمدة أربع ساعات. وبمجرد الاكتمال، قم بترشيح محفز palladidum carbon باستخدام طبقة محشوة من التراب الدياتومي.

بعد ذلك، قم بتركيز البوليمر إلى حوالي 50 milliliters باستخدام المبخر الدوار. قم بترسيب الحجم المتبقي في ميثانول بارد. بعد ذلك، قم بسحب السائل الطافي، ثم جفف الحجم المتبقي تحت تفراغ عالٍ، وأذب البوليمر المجفف مع 1.5 مكافئ من steric acid في 500 milliliters من dry dye chloral methane.

ثم أضف مكافئين من DCC وثلاث رقائق من four dimethyl amino paridine. حرّك الخليط تحت النيتروجين في درجة حرارة الغرفة لمدة 24 ساعة. تخلص من المواد غير الذائبة من خلال سلسلة من ثلاث عمليات ترشيح وتركيز مكررة.

في النهاية، قم بتركيز المحلول حتى 50 milliliters. وأخيرًا، قم بترسيب البوليمر المركز في 175 milliliters من الميثانول البارد وقم بترشيح البوليمر باستخدام قمع بور. ثم جفف البوليمر تحت فراغ عالٍ طوال الليل لإجراء الغزل الكهربائي، وأذب البوليمر طوال الليل بتركيز من 10 إلى 40% في خليط بنسبة خمسة إلى واحد من الكلوروفورم والميثانول بالنسبة للـ polycaprolactone، أو خليط بنسبة سبعة إلى ثلاثة من tetrahedran و NN dimethylformamide بالنسبة للـ PLGA لإجراء الرش الكهربائي.

قم بتحضير محاليل البوليمر بتركيز منخفض يتراوح بين 2% إلى 10% في مذيب مثل الكلوروفورم. بعد ذلك، قم بتحميل 4.5 مل تقريبًا من المحلول في حقنة زجاجية مجهزة بإبرة قياس 18، وضع الحقنة على مضخة الحقن. ثم اضبط معدل صرف هذا المحلول على 5 مل في الساعة.

قم بتغطية لوحة التجميع بورق الألومنيوم وثبّت الورق باستخدام شريط لاصق على طول الحواف الخارجية. صِل سلك مصدر التيار المستمر عالي الجهد بطرف الإبرة، وصِل الطرف الأرضي بأسطوانة التجميع. كـمحاولة أولى.

اضبط المسافة بين الطرف والجامع عند 15 سنتيمتر لتغطية مساحة كبيرة. قم بتشغيل أسطوانة الجمع الدوارة والمترجمة بسرعة 45 RPMs. ثم ابدأ بتشغيل مضخة الحقنة وقم بتشغيل مصدر الجهد العالي.

عند جهد خمسة كيلوفولت، ابدأ بضبط الجهد إذا لزم الأمر لتحقيق مخروط م 맞 맞 (tailor cone) مقبول. وبمجرد توقف مضخة السرنجة، قم بإيقاف تشغيل مصدر الجهد العالي، يليه إيقاف مضخة السرنجة والأسطوانة الآلية. اترك حجرة الغزل الكهربائي تستمر في التهوية لمدة 30 دقيقة على الأقل.

بعد ذلك، قم بإزالة البوليمر المجمّع من الأسطوانة واترك المذيبات المتبقية تتبخر داخل غطاء fume hood طوال الليل. يمكن تخزين رقائق PGLA في درجة حرارة الغرفة لمدة أسبوعين على الأقل، بينما يمكن تخزين رقائق polycaprolactone في درجة حرارة الغرفة لمدة تصل إلى شهرين. قم بقص شرائط من الشبكة أو المادة المطلية بأبعاد 0.5 centimeter في ثلاثة centimeter، ثم ضع الشريط الرقيق على منصة جهاز قياس زاوية التلامس.

باستخدام مقياس الزوايا (Goniometer)، يتم توزيع قطرة من الماء بحجم 5 µL باستخدام إبرة قياس 24 gauge لتلامس سطح المادة، ثم يستمر الإضافة ببطء من 20 إلى 25 µL إضافية من الماء مع التقاط صورة للقطرة. يمثل ذلك زاوية تلامس الماء المتقدمة. بعد ذلك، يتم سحب هذه القطرة نفسها ببطء مع التقاط ملف تعريف القطرة في الوقت ذاته.

كرر هذه العملية 10 مرات في عدة مواقع سطحية منفصلة للإبلاغ عن قيمة متوسطة. يكشف التصوير بالمجهر الإلكتروني الماسح (SEM) أن الشبكات المغزولة كهربائيًا هي ناتجة عن ألياف دقيقة متشابكة، بينما تكون الطلاءات المرشوشة كهربائيًا عبارة عن مجموعة من الجسيمات ذات أحجام متفاوتة. وتكشف خلائط الغزل الكهربائي والرش الكهربائي أن تركيز كوبوليمر الدوبامين يؤثر على كره الماء.

علاوة على ذلك، يؤثر تركيب البوليمر المشترك على كراهية الماء، حيث يؤدي المحتوى الأعلى من PG C 18 إلى زوايا تلامس أكبر كما هو موضح هنا؛ ويمكن تتبع الترطيب الكلي للشبكات المغزولة كهربائياً والمغمورة بطريقة غير إتلافية بمرور الوقت باستخدام التصوير المقطعي المحوسب الدقيق. في المجموعة العلوية من الصور، تترطب شبكة بولي كابرولاكتون النقية بسرعة مع تسلل الماء إلى المادة الكتلية في اليوم الأول.

في المقابل، ظلت الشبكة المطعمة بنسبة 30% من P-C-L-P-G-C 18 غير مبللة لأكثر من 75 يوماً، مع بقاء الهواء داخل البنية الكتلية. وتوضح هذه النتائج أهمية المواد الكتلية فائقة الكراهية للماء لاستخدامها في تطبيقات عدم البلل. وبمجرد إتقان إجراء كيمياء البوليمرات، يمكن تنفيذه في غضون ثلاثة إلى أربعة أيام فقط مع التخطيط الدقيق.

علاوة على ذلك، بمجرد تحديد معايير الغزل الكهربائي أو الرش الكهربائي المناسبة، يمكن إجراء عملية تصنيع الشبكات وطلاءات الجسيمات في غضون ساعة إلى ثلاث ساعات، اعتماداً على السماكة المطلوبة لهذه المواد.