Elektrospinnen Grundlagen: Optimierung Solution und Geräteparameter

Dieses Experiment demonstriert das Elektrospinnen von Nanofasergerüsten für extrazelluläre Strukturen der Zellunterstützung in vitro und in vivo. Beginnen Sie mit der Auswahl eines Polymerlösungsmittels und einer Kollektorgeometrie, die für die gewünschte Art von Nanofasern geeignet sind. Der wichtigste Schritt dieses Prozesses ist die Bestimmung der kritischen Verschränkungskonzentration, oberhalb derer es möglich ist, Fasern zu bilden.

Als nächstes wird das System so angepasst, dass es den Durchmesser, die Dichte und die Ausrichtung der Fasern erzeugt. Die gewünschte Elektronenmikroskopie gibt die verschiedenen Arten von Fasern an, die gesponnen werden können. Es hat sich gezeigt, dass diese elektrogesponnenen Nanofasergerüste die Reifung beschleunigen, das Wachstum verbessern und die Migration von Zellen in vitro bereit steuern.

Im Allgemeinen werden Personen, die mit dieser Methode noch nicht vertraut sind, Schwierigkeiten haben, da das Elektrospinnen ein heikler Prozess sein kann. Die visuelle Demonstration dieser Methode ist von entscheidender Bedeutung, da die Schritte zur Optimierung der Apparatur ohne vorherige Erfahrung mit dem Elektrospinnen schwer zu verstehen sind. Berücksichtigen Sie bei der Auswahl eines Polymers und Lösungsmittels für das Elektrospinnen Eigenschaften wie biologische Abbaubarkeit, Thermoplast und Vernetzungsfähigkeit mit Blick auf Ihre spätere Anwendung.

Bestimmen Sie dann die geeignete persönliche Schutzausrüstung, die auf der Grundlage Ihrer Auswahl erforderlich ist. Wählen Sie als Nächstes ein Substrat aus, auf dem die Nanofasern gesammelt werden sollen, z. B. Glas-, Kunststoff-, Metall- oder Siliziumwafer. Wählen Sie nun die Kollektorgeometrie aus.

Zufällig ausgerichtete Fasern werden auf stationären Platten gesammelt. Während ausgerichtete Fasern auf schnell rotierenden Rädern gesammelt werden können, sorgen Trommeln, Stäbe oder parallele Platten dafür, dass der Kollektor leitfähig ist und so isoliert bleibt, dass er geerdet werden kann, ohne auch benachbarte Objekte zu erden. Bei rotierenden Kollektoren sollte das Rad von seiner Achse isoliert werden.

Um die kritische Verschränkungskonzentration empirisch zu präparieren, wählen Sie aus diesen eine Konzentration, die fließt. Die Lösung sollte eine viskose Flüssigkeit sein, aber kein Gel. Richten Sie nun die Elektrospinnapparatur ein.

Die Spritze sollte in einem Abstand von 20 Zentimetern vom Auffangbehälter aufgestellt werden, um die Spritzenpumpe mit der gewählten Lösung zu beladen und die Pumpendrehzahl so einzustellen, dass alle von der Spitze abgewischten Lösungsperlen sofort ausgetauscht werden. Erden Sie den Kollektor und klemmen Sie das Hochspannungskabel an die Leiterplatte. Stellen Sie sicher, dass die Stromversorgung auf Null eingestellt ist, bevor Sie das Rad in Bewegung setzen, während Sie die Spannung langsam hochfahren, beobachten Sie den Schlag der Lösung an der Nadelspitze und beobachten Sie den Strahl.

Passen Sie die Spannung weiter an, um einen langen und gleichmäßigen Strom zu erhalten. Wenn kein stetiger Strom erzielt werden kann, stellen Sie zuerst die Konzentration der Polymerlösung ein. Wenn der Stream schwer zu erkennen ist, verwenden Sie einen dunklen, matten Hintergrund und platzieren Sie eine unidirektionale Lichtquelle zwischen dem Betrachter und dem Stream.

Manchmal tropft die Polymerlösung direkt von der Spritzenspitze nach unten, ohne dass das Rad angezogen wird. Vergewissern Sie sich in diesem Fall, dass die Leiterplattenplatte mit der Nadelspitze in Kontakt kommt und dass der Kollektor mit der Masse in Kontakt kommt. Wenn der Tropfen der Polymerlösung an der Spritzenspitze in Richtung des Rades geneigt ist, aber keinen Strahl bildet, erhöhen Sie die Spannung.

Nehmen Sie Anpassungen vor, indem Sie den Abstand und die Spannung variieren, bis ein stetiger Strom sichtbar ist. Wenn sich an der Spritzenspitze große Polymerklumpen bilden, wischen Sie den Klumpen mit einem Papiertuch weg, das an einem nicht leitenden Stäbchen befestigt ist. Um oszillierende oder wedelnde Ströme zu korrigieren, drehen Sie die Spannung herunter oder vergrößern Sie den Abstand zwischen der Spritzenspitze und dem Rad.

Wenn der Strom weiter wedelt, verwenden Sie eine höhere Polymerkonzentration oder fügen Sie der Lösung etwas Lösungsmittel mit langsamerer Verdunstung hinzu. Sichtbar. Stationäre Strömungen, die bei hoher Drehzahl beobachtbaren Kontakt mit dem Rad haben, ergeben die höchste Qualität der Gleichmäßigkeit und Ausrichtung, um die Länge und Stabilität einer kurzen und diskontinuierlichen Strömung zu verbessern. Erhöhen Sie die Polymerlösung.

Fügen Sie mehr langsam verdampfendes Lösungsmittel hinzu oder passen Sie die Spannung an. Manchmal, wenn zufällige Fasern auf einer stationären Platte gesammelt werden, beginnen die Fasern in der Luft Blätter oder Garne zu bilden. Dies ist ein Hinweis darauf, dass die Spannung zu hoch eingestellt ist.

Wenn Perlen in den Fasern entdeckt werden, erhöhen Sie die Polymerlösung und stellen Sie sicher, dass die Leiterplatte kontinuierlichen Kontakt mit der Nadel hat und dass die geerdete Drahtbürste ständigen Kontakt mit dem Rad hat. Zusätzlich sollten Sie versuchen, einen stetigen Strom zu erreichen. Spuckströme deuten oft auf die Bildung von Perlenfasern hin.

Wenn sich Fasern als Bänder bilden oder zusammenbluten, verwenden Sie eine höhere Konzentration an Polymer oder ein Lösungsmittel mit einer höheren Verdampfungsrate, um Fasern zu korrigieren, die Wellen oder Lockenwickler bilden. Erhöhen Sie die Raddrehzahl oder bewegen Sie die Nadelspitze weiter vom Sammler weg. Vergewissern Sie sich außerdem, dass die Leiterplatte und der Kollektor nicht vibrieren.

Manchmal pausieren Sie ein gewünschtes, in diesem Fall verwenden Sie einfach ein schnell verdunstendes Lösungsmittel. Wenn Poren jedoch nicht erwünscht sind, versuchen Sie, eine kleine Menge Cos-Lösungsmittel hinzuzufügen, das weniger flüchtig ist als das Hauptlösungsmittel. Wenn sich der Kollektor mit einer niedrigen Drehzahl oder im Ruhezustand bewegt, ist die Ausrichtungsqualität schlecht.

Erhöhen Sie die Ausrichtung, indem Sie die Geschwindigkeit des Rades erhöhen. Elektrogesponnene Nanofasern sind wirksam bei der Kultivierung und Untersuchung verschiedener Zelltypen. Zum Beispiel können primäre Rattenneuronen auf Beta-Tubulin und die nukleäre Gegenfärbung dpi gefärbt werden.

Wichtig ist, dass die Fasern auch sichtbar gemacht werden können, wenn ein Farbstoff wie Schwefel-Pansen nach seiner Entwicklung in der Spinnlösung enthalten ist. Diese Technik ermöglichte es Forschern auf dem Gebiet der Biomaterialien und der Zellbiologie, die Wechselwirkungen zwischen Zellen und einer Vielzahl von nanotopographischen Merkmalen und Geometrien zu untersuchen. Vergessen Sie nicht, dass das Arbeiten mit hohen Spannungen äußerst gefährlich sein kann, und es sollten immer Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um den Bediener während dieses Verfahrens vom Gerät zu isolieren.