Name: Molekulare Verschränkung und Electrospinnability von Biopolymeren (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-09-03T15:45:00.000+00:00
Duration: 7 min 59 s
Description: Erfahren Sie, wie Sie die Elektrospinnfähigkeit von Biopolymeren wie Stärke und Pullulan mit rheologischen Methoden bewerten. Dieses Protokoll zeigt die Korrelation zwischen Scherviskosität und Spinnfähigkeit.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Diese Arbeit wird teilweise durch das USDA National-Institut für Ernährung und Landwirtschaft, National Competitive Grants Program, National Research Initiative Programm 71,1 GJ 2007 finanziert als Grant No 2007-35503-18392 und National Institutes of Health, Institut für Allergie und Infektionskrankheiten , R33AI94514-03.

1. Spinnlösung Vorbereitung <ol><li> Bereiten Sie eine Reihe von Biopolymer-Konzentrationen (bis 30% 0,1%, w / v) untersucht werden und sicher sein, um den Feuchtigkeitsgehalt der Biopolymer-Pulver in diesen Berechnungen zu berücksichtigen. Für jede Konzentration, wiegen das Biopolymer (Stärke oder Pullulan) Pulver in einem 50 ml-Reagenzglas. Fügen wässrigen Dimethylsulfoxid (DMSO)-Lösung und einen Rührstab. </li><li> Das Röhrchen wird in kochendes Wasser unter ständigem Rühren auf einem Magnetrührer Heizplatte. </li><li> Nach ca. 1 Stunde, schalten Sie die Hitze und lassen Dispersion auf Raumtemperatur abkühlen. Die Dispersion ist dann bereit für rheologische Tests und Elektro. </li></ol> 2. Stationäre scherrheologie <ol><li> Aufwärmen der Rheometer und die Bühne Temperatur bei 20 ° C. Kalibrieren Sie den Abstand zwischen der Sonde (25 mm Konus verwendet werden) und die Bühne (Platte). </li><li> Last 0,41 ml der Biopolymer-Dispersion auf die Mitte der Bühne und senken Sie die Sonde, um die positi eingestelltauf (0,053 mm Abstand für 25 mm Konus). Stellen Sie sicher, dass die Dispersion gleichmäßig innerhalb der Lücke verbreitet. </li><li> Führen Sie die rheologischen Test mit den folgenden experimentellen Parameter: Sweep-Modus: log, Anfangsgeschwindigkeit: 100 s -1, Schlussrate: 0,1 s -1, Punkte pro Jahrzehnt: 10, Verzögerung, bevor Maßnahme: 5 sec, Messung Zeit: 10 sec, und Richtungen pro Takt: zwei (beide im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersinn). </li><li> Rheologischen Daten analysieren, um geeignete Dispersions Konzentrationen für das Elektro Studien schätzen. <ol><li> Plotten scheinbaren Scherviskositäten gegen Schergeschwindigkeiten als Funktion der Polymerkonzentration. Für jede Stromkurve, ungefähre Null-Scherviskositäten η 0, durch die tatsächliche oder extrapolierten Werte (beispielsweise bei niedrigen Konzentrationen, wo die niedrige Scherratendaten unzuverlässig sind) für die scheinbare Viskosität bei 0,1 sec - 1. </li><li> Berechnen Sie die spezifische Viskosität: η sp = (η 0 - η s)/ Η s, wobei s η ist die Viskosität des Lösungsmittels. </li><li> Plotten spezifischen Viskositäten als Funktion der Konzentration. Identifizieren halbverdünnten unverflochtene und verstrickt Regime. Die halbverdünnten unverflochtene Regime beginnt mit dem niedrigen Konzentration Ende mit einem kleinen Hang, und die halbverdünnten Regime verstrickt hat eine größere Steigung nach der unverflochtene Regimes. Fit Potenzgesetz Regressionsmodelle in beiden Regimen. Die Leistungswerte sind die Pisten (Konzentrationsabhängigkeit) in halbverdünnten unverflochtene und verstrickt Regime auf einer log-log-Plot. Der Schnittpunkt der beiden Linien ist die Einbau Verstrickung Konzentration, c e. </li></ol></li></ol> 3. Das Elektroparametervariation <ol><li> Montieren Sie den Elektro Aufbau wie in Abbildung 1 dargestellt. Legen Sie die Spritze mit Dispersions entsprechender Zusammensetzung, zB 15% (w / v) Stärke oder Pullulan in 100% DMSO, auf die Spritzenpumpe. Clip der Hochspannungsleitung (postulierenIVE) an der Nadel. Schließen Sie den Gerinnungs Bad mit reinem Ethanol auf Masse durch Eintauchen der Masseleitung (negativ) in die Badewanne. Verwenden Sie eine Hebebühne, um den Abstand zwischen der Spritze und Nadel Koagulierbad einzustellen. Tauchen Sie ein Metallnetz in der Badewanne, um die Fasermatte nach Elektrospinning zu sammeln. </li><li> Drehen Sie das Biopolymer in der folgenden Parameterbereiche: Förderrate von 0,1 bis 0,4 ml / h, Entfernung von Spinn 5 bis 10 cm, und die Spannung von 0 bis 15 kV. <ol><li> Beginnen mit einer Spinn Abstand von 5 cm. Zum ersten Förderrate (0,1 ml / h), die Spannung bis Rampe langsam von 0 V Achten Sie auf die Form der Dispersion an der Nadelspitze extrudiert und beachten, wenn die Tropf Dispersion wird beschleunigt und dann länglich. </li><li> Beachten Sie die Spannung, bei der ein kleiner Strahl aus der Tropfenoberfläche eingeleitet, was electrospinnability der Lösung. Aufzeichnen der Spannung an dem ein kontinuierlicher Strahl einleitet, falls vorhanden. </li><li> Untersuchen Sie das komplette Programm für jede der drei parameters und Mitteilungs erfolgreichen Spinnbedingungen. Sammeln der Fasern nur, wenn es einen kontinuierlichen Strahl von der Spitze. </li></ol></li><li> Nach ein paar Minuten sammeln, spülen Sie die Fasermatte mit reinem Ethanol. Legen Sie die Fasermatte in einem Exsikkator mit Trockenmittel im Vakuum. </li><li> Wiederholen Sie für jede Biopolymer-Konzentration für eine vollständige Charakterisierung. </li></ol><img alt="Figur 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51933/51933fig1highres.jpg" width="500"> Abbildung 1 Schematische Darstellung des elektro Naßspinnen Einrichtung. Das Biopolymer Dispersion aus einer Spritzenpumpe extrudiert. Ein Hochspannungsgleichstromnetzteil bietet eine hohe Spannung an den stumpfen Nadel und Gelände die Gerinnungs Badewanne. Das Polymer-Jet von der Nadelspitze bewegt sich durch einen geraden Weg und entwickelt eine schnelle Schlag Weg (auch bekannt als Prügel Instabilität) dann. 4. Morphologische Charakterisierung<ol><li> Schneiden Sie ein Stück getrockneten Fasermatte und immobilisieren sie auf eine SEM-Stub mit Kohlenstoffband. </li><li> Legen Sie die Probe in die Stub SEM Instrument und Bilder zu erhalten für die Analyse. </li></ol>

<ol><li>Greiner, A., Wendorff, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+self-assembled+nanofibers+by+electrospinning%5BTitle%5D)+AND+%22Self-aseembled+nanomaterials%22%5BJournal%5D)">Functional self-assembled nanofibers by electrospinning.</a> Self-aseembled nanomaterials. 1, 107-171 (2008).</li>
<li>Ramakrishna, S., Fujihara, K., Teo, W. E., Lim, T. C., Ma, Z. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRamakrishna%2C+S+%22An+Introduction+to+Electrospinning+and+Nanofibers%22">An Introduction to Electrospinning and Nanofibers</a>. , World Scientific. Singapore. (2005).</li>
<li>Klossner, R. R., Queen, H. A., Coughlin, A. J., Krause, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlation+of+Chitosan%E2%80%99s+Rheological+Properties+and+Its+Ability+to+Electrospin%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Correlation of Chitosan’s Rheological Properties and Its Ability to Electrospin.</a> Biomacromolecules. 9 (10), 2947-2953 (2008).</li>
<li>McKee, M. G., Wilkes, G. L., Colby, R. H., Long, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlations+of+Solution+Rheology+with+Electrospun+Fiber+Formation+of+Linear+and+Branched+Polyesters%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Correlations of Solution Rheology with Electrospun Fiber Formation of Linear and Branched Polyesters.</a> Macromolecules. 37 (5), 1760-1767 (2004).</li>
<li>McKee, M. G., Hunley, M. T., Layman, J. M., Long, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solution+rheological+behavior+and+electrospinning+of+cationic+polyelectrolytes%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Solution rheological behavior and electrospinning of cationic polyelectrolytes.</a> Macromolecules. 39 (2), 575-583 (2006).</li>
<li>Kong, L., Ziegler, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+pure+starch+fibers+by+electrospinning%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Hydrocolloids%22%5BJournal%5D)">Fabrication of pure starch fibers by electrospinning.</a> Food Hydrocolloids. 36, 20-25 (2014).</li>
<li>Singh, R. S., Saini, G. K., Kennedy, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pullulan%3A+microbial+sources%2C+production+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Carbohydrate+Polymers%22%5BJournal%5D)">Pullulan: microbial sources, production and applications.</a> Carbohydrate Polymers. 73 (4), 515-531 (2008).</li>
<li>Leathers, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biotechnological+production+and+applications+of+pullulan%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Microbiology+and+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Biotechnological production and applications of pullulan.</a> Applied Microbiology and Biotechnology. 62 (5), 468-473 (2003).</li>
<li>Karim, M. R., Lee, H. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+characterization+of+electrospun+pullulan%2Fmontmorillonite+nanofiber+mats+in+aqueous+solution%5BTitle%5D)+AND+%22Carbohydrate+Polymers%22%5BJournal%5D)">Preparation and characterization of electrospun pullulan/montmorillonite nanofiber mats in aqueous solution.</a> Carbohydrate Polymers. 78 (2), 336-342 (2009).</li>
<li>Stijnman, A. C., Bodnar, I., Hans Tromp, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospinning+of+food-grade+polysaccharides%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Hydrocolloids%22%5BJournal%5D)">Electrospinning of food-grade polysaccharides.</a> Food Hydrocolloids. 25 (5), 1393-1398 (2011).</li>
<li>Kong, L., Ziegler, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+molecular+entanglements+in+starch+fiber+formation+by+electrospinning%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Role of molecular entanglements in starch fiber formation by electrospinning.</a> Biomacromolecules. 13 (8), 2247-2253 (2012).</li>
<li>Kong, L., Ziegler, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rheological+aspects+in+fabricating+pullulan+fibers+by+electro-wet-spinning%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Hydrocolloids%22%5BJournal%5D)">Rheological aspects in fabricating pullulan fibers by electro-wet-spinning.</a> Food Hydrocolloids. 38, 220-226 (2014).</li>
<li>Han, C. D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHan%2C+CD+%22Fiber+Spinning+Rheology+and+Processing+of+Polymeric+Materials%3A+Volume+2%3A+Polymer+Processing%22">Fiber Spinning Rheology and Processing of Polymeric Materials: Volume 2: Polymer Processing</a>. , 257-304 (2007).</li>
<li>Morris, E. R., Cutler, A. N., Ross-Murphy, S. B., Rees, D. A., Price, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concentration+and+shear+rate+dependence+of+viscosity+in+random+coil+polysaccharide+solutions%5BTitle%5D)+AND+%22Carbohydrate+Polymers%22%5BJournal%5D)">Concentration and shear rate dependence of viscosity in random coil polysaccharide solutions.</a> Carbohydrate Polymers. 1 (1), 5-21 (1981).</li>
<li>Thompson, C. J., Chase, G. G., Yarin, A. L., Reneker, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+parameters+on+nanofiber+diameter+determined+from+electrospinning+model%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Effects of parameters on nanofiber diameter determined from electrospinning model.</a> Polymer. 48 (23), 6913-6922 (2007).</li>
</ol>

Die Autoren erklären, dass sie nichts zu offenbaren haben.

Rheologie ist ein wesentliches Instrument, um die Verarbeitung von Polymeren, einschließlich konventioneller Faserspinn und Elektrospinning 13 studieren. Von dem stationären Scher rheologischen Untersuchungen, Polymer-Konformation und ihre Wechselwirkungen in verschiedenen Lösungsmitteln gelöst werden kann (Figuren 2 und 3). Bei Konzentrationen nicht hoch genug für Biopolymermolekülen miteinander überlappen, war ihre Konzentrationsabhängigkeit rund 1,4 (Abbildung 3),<...

Elektrospinnen ist eine Technik, in der Lage, kontinuierliche Mikro um nanoskalige Fasern aus einer Vielzahl von Materialien ist. Es wird zunehmend akademischen und industriellen Interesse 1. Obwohl das Setup und die Praxis der Elektro scheinen einfach, bleibt die Fähigkeit, vorherzusagen und zu kontrollieren electrospinnability Fasereigenschaften eine Herausforderung. Der Grund mag in der Tatsache, dass es viele Faktoren, die das Elektrospinnverfahren 2 und den Prozess, vor allem den Weg von der Faser reiste, ist chaotisch 1 Einfluss liegen. Oft eine empirische &quot;Koch-und-aussehen&quot;-Ansatz wird für das Screening von potenziellen elektroverspinnbaren Materialien verwendet. Um jedoch eine bessere Kontrolle über das Elektrospinnverfahren und der resultierenden Fasereigenschaften, ein besseres Verständnis der Mechanismen, die electrospinnability regeln erforderlich gewinnen. Einige Forscher haben herausgefunden, dass molekulare Verhakung von Polymeren in der Spinnlösung ist eine essential Voraussetzung für eine erfolgreiche Elektro 3-5. Die Rheologie ist ein leistungsfähiges Werkzeug, um molekulare Konformation und Interaktion in Polymerdispersionen zu untersuchen. Zum Beispiel McKee et al. untersuchten die molekularen Konformation des linearen und verzweigten Poly (ethylenterephthalat-co-Ethylenisophthalat-Copolymer) in einem Lösungsmittel Chloroform / Dimethylterephthalat (3.7, v / v) enthält, und bestimmt, dass die Polymerkonzentration auf 2-2.5x sein die Verstrickung Konzentration für eine erfolgreiche Elektro 4. Es ist derzeit das Interesse an Fasern aus Biopolymeren wegen ihrer Vorteile in der biologischen Abbaubarkeit, Biokompatibilität und Erneuerbarkeit gegenüber den synthetischen Gegenstücke. Doch Praktiker stellen viele Herausforderungen, die sich in der Regel aus ihrer strukturellen Komplexität, Schwierigkeiten bei der thermischen Behandlung und schlechtere mechanische Eigenschaften. Stärke, in pflanzlichen Geweben gefunden wird, ist Among die am häufigsten vorkommenden Biopolymeren und preiswert auf der Erde. Reine Stärkefasern hergestellt unter Verwendung eines elektroNassSpinnApparatur wurden kürzlich beschriebenen 6. Pullulan ist ein extrazellulär durch bestimmte Bakterien lineares Polysaccharid. Der regelmäßige Wechsel von (1 → 4) und (1 → 6) Glucosidbindungen sind vermutlich für mehrere markante Eigenschaften Pullulan, einschließlich ausgezeichneter Faser / Filmbildungsfähigkeit 7,8 verantwortlich zu sein. Elektrospinnen von Pullulan Fasern aus wässriger Dispersion wurde durch eine Reihe von Forschern 9,10 berichtet. In unseren früheren Veröffentlichungen, die von zwei electrospinnability Biopolymere, Stärke 11 und 12 Pullulans, wurde diskutiert. Dieser Bericht konzentriert sich auf die Vorführung des Protokolls für die Verwendung rheologischen Prinzipien bei der Untersuchung des electrospinnability dieser beiden Biopolymere.

<table><tbody><tr><td>Gelose 80 Stärke</td><td>Inhaltsstoff</td><td></td><td>Verwendet wie es</td></tr><tr><td>ist Pullulan</td><td>Hayashibara Co. Ltd</td><td></td><td>Verwendet wie</td></tr><tr><td>es ist Dimethylsulfoxid</td><td>BDH Chemikalien</td><td>BDH1115-4LP</td><td></td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>VWR International</td><td>89125-172</td><td>200 proof</td></tr><tr><td>Rheometer</td><td>TA Instruments</td><td>ARES&nbsp;</td><td>50 mm Konus- und Plattengeometrie</td></tr><tr><td>Spritze (10 ml)</td><td>Becton, Dickinson and Company</td><td>309604</td><td>Spritze mit Luer-Lok&reg; Tipp</td></tr><tr><td>Hochspannungsgenerator</td><td>Gamma High Voltage Research, Inc.</td><td>ES40P</td><td></td></tr><tr><td>Spritzenpumpe</td><td>Hamilton Company</td><td>81620</td><td></td></tr><tr><td>Umwelt-Rasterelektronenmikroskop</td><td>FEI Company</td><td>Quanta 200</td><td>für Stärkefasern</td></tr><tr><td>Umwelt-Rasterelektronenmikroskop</td><td>Phenom-World</td><td>Phenom G2 Pro</td><td>für Pullulan-Fasern</td></tr></tbody></table>

molekulare verschränkung und electrospinnability von biopolymeren

Molecular Entanglement and Electrospinnability of Biopolymers

Elektro ist eine faszinierende Technik, um aus einer Vielzahl von Materialien zu fertigen Mikro zu nanoskaligen Fasern. Für Biopolymere, wurde molekularen Verschlingung der Polymerbestandteile in der Spinnlösung gefunden, eine wesentliche Voraussetzung für eine erfolgreiche Elektro sein. Die Rheologie ist ein leistungsfähiges Werkzeug, um die molekulare Konformation und Interaktion von Biopolymeren zu untersuchen. In diesem Bericht zeigen wir das Protokoll für die Verwendung, um die Rheologie electrospinnability von zwei Biopolymeren, Stärke und Pullulan zu bewerten, aus ihren Dimethylsulfoxid (DMSO) / Wasser-Dispersionen. Wohlgeformte Stärke und Pullulan Fasern mit mittleren Durchmessern im Submikrometerbereich zu Mikrometer-Bereich erhalten. Electrospinnability wurde durch visuelle und mikroskopische Untersuchung des gebildeten Fasern ausgewertet. Durch Korrelieren der rheologischen Eigenschaften der Dispersionen, ihre electrospinnability zeigen wir, dass die molekulare Konformation, molekulare Verhakung und Scherviskosität beeinflussen Electrospinning. Rheologie ist nicht nur nützlich bei der Lösungsmittelsystem Auswahl und Prozessoptimierung, sondern auch für das Verständnis des Mechanismus der Faserbildung auf molekularer Ebene.

Fließkurven der Biopolymer-Dispersionen als Funktion der Konzentration Biopolymer und DMSO-Konzentration in dem Lösungsmittel erhalten. Zwei repräsentative Zahlen zeigen die Fließkurven der Stärke (2A) und Pullulans (2B) in Abhängigkeit von ihrer Konzentration in reinem DMSO Lösungsmittel. Die spezifischen Viskositäten wurden gegen Biopolymer-Konzentration (3A für Stärke und 3B für Pullulans) aufgetragen. Aus diesen Grundstücken wurden Verstrickung Konz...

Elektro ist eine faszinierende Technik, die zur Mikro zu nanoskaligen Fasern aus einer Vielzahl von Materialien zu fertigen. Molekulare Verschlingung der Polymerbestandteile in der Spinnlösung ist wichtig für eine erfolgreiche Elektro. Wir präsentieren ein Protokoll für die Verwendung Rheologie, die electrospinnability von zwei Biopolymere, Stärke und Pullulan bewerten.

Molekulare Verschränkung und Electrospinnability von Biopolymeren

Electrospinning is a fascinating technique to fabricate micro- to nano-scale fibers from a wide variety of materials. For biopolymers, molecular ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, mit Hilfe radiologischer Untersuchungen die Spinfähigkeit von Biopolymeren zu bewerten. Dies wird erreicht, indem zunächst Biopolymer-Dispersionen in Lösungsmitteln hergestellt werden. Der zweite Schritt besteht darin, reine radiologische Tests an den Dispersionen durchzuführen.Als nächstes werden die Dispersionen einem Elektrospinnen unterzogen und ihre Elektrospinfähigkeit wird beobachtet. Der letzte Schritt besteht darin, die reinen Viskositätsdaten mit der Elektrospinfähigkeit zu korrelieren. Letztendlich kann eine Elektrospinfähigkeitskarte in Abhängigkeit von der Konzentration des Biopolymers und der Lösungsmittelzusammensetzung erstellt werden.Obwohl die Methode einen Einblick in die Wirkung der molekularen Wechselwirkung auf die Elektrospinfähigkeit von Stärke und Schadstoffen geben kann, kann sie auch auf das Elektrospinnen anderer Polymersysteme angewendet werden. Beginnen Sie das Protokoll mit der Vorbereitung einer Reihe von Biomassekonzentrationen von Biopolymeren. Stellen Sie Proben mit Massenkonzentrationen von 0,1 bis 30 % her, indem Sie das Biopolymerpulver zunächst in ein 50-Milliliter-Reagenzglas wiegen.Für dieses Video wird die hier gezeigte Stärke oder Polan verwendet, berücksichtigen Sie den Feuchtigkeitsgehalt des Pulvers, bevor Sie wässrige Dimethylsulfoxidlösung hinzufügen. Sobald dies erledigt ist, geben Sie einen Rührstab in die Biopolymerlösung. Legen Sie das Reagenzglas in ein Becherglas, das genügend Wasser enthält, um die Probe einzutauchen.Legen Sie dies auf eine magnetische Rührplatte oder eine heiße Platte und beginnen Sie mit ständigem Rühren, während Sie das Wasser zum Kochen bringen. Behalten Sie diese etwa eine Stunde lang bei. Wenn die Stunde abgelaufen ist, schalten Sie die Hitze aus und lassen Sie die Dispersion auf Raumtemperatur abkühlen.Sobald die Dispersion Raumtemperatur erreicht hat, ist sie bereit für die radiologische Prüfung und das Elektrospinnen. Vor der radiologischen Untersuchung den TER erwärmen und die Tischtemperatur auf 20 Grad Celsius einstellen. Stellen Sie eine 25-Millimeter-Kegelsonde auf und kalibrieren Sie den Spalt zwischen ihr und dem Tisch.Wenn es soweit ist. Laden Sie 0,41 Milliliter der Biopolymer-Dispersion auf die Mitte des Tisches. Stellen Sie sicher, dass sich die Dispersion in der Mitte des Tisches befindet.Senken Sie den Taster ab, um die Position festzulegen. Stellen Sie sicher, dass sich die Dispersion gleichmäßig innerhalb des Spalts verteilt. Führen Sie den radiologischen Test im logarithmischen Modus durch, beginnend bei einer Scherrate von 100 pro Sekunde und endend bei 0,1 pro Sekunde.Führen Sie Messungen sowohl im Uhrzeigersinn als auch gegen den Uhrzeigersinn durch, nachdem Sie verschiedene Polymerkonzentrationen getestet haben. Plotten Sie die scheinbare Viskosität gegen die Schergeschwindigkeit für jede Konzentration in demselben Diagramm wie in diesem Diagramm für Wackelpudding 80 Stärke in reinem DMSO bei 20 Grad Celsius. Dies ist die analoge Handlung für Polan.Verwenden Sie die Daten, um die Null-Scherviskositäten daraus zu approximieren, bestimmen und plotten Sie die spezifische Viskosität des Lösungsmittels in Abhängigkeit von der Konzentration mit dem JELLOS 80 Stärkediagramm. Als Beispiel ist der Bereich mit der kleineren Steigung das halbverdünnte, unverschränkte Regime. Der Bereich mit der größeren Steigung ist das halbverdünnte verschränkte Regime.Der Schnittpunkt der beiden angepassten Linien beträgt die Verschränkungskonzentration für Stärke in reinem DMSO beträgt 6,88 %Die Verschränkungskonzentration in Polan in reinem DMSO beträgt 4,3 %Der nächste Schritt besteht darin, die Elektrospinnanlage zusammenzubauen, die aus Sicherheitsgründen in einem Abzug erfolgt. Diese besteht aus einer Spritzenpumpe auf einer Stütze, die sich vertikal verstellen lässt. Die Pumpe nimmt eine Spritze mit einer stumpfen Nadel auf, die vertikal ausgerichtet ist.Diese werden über ein Koagulationsbad gelegt, das reines Ethanol enthält. Verwenden Sie ein Hochspannungs-Gleichstromnetzteil und schließen Sie ein Kabel an den Erdungsanschluss an und verlängern Sie es bis zum Gerinnungsbad. Zur Erdung des Gerinnungsbades.Tauchen Sie das andere Ende des Drahtes in das Ethanol und befestigen Sie es. Entfernen Sie anschließend die Spritze für die Pumpe und füllen Sie sie mit einer Dispersionszusammensetzung, die über der angegebenen Verschränkungskonzentration liegt. Bei den radiologischen Experimenten montieren Sie die Spritze auf die Pumpe.Ziehen Sie dann einen Draht vom Pluspol des Hochspannungsnetzteils ab und klemmen Sie ihn vor dem Elektrospinnen an die Spritzennadel. Legen Sie ein Metallgitter in die Badewanne, um die Fasermatte aufzufangen. Stellen Sie auch den Abstand zwischen der Nadelspitze und der Oberfläche des Koagulationsbades ein.Die Schleuderweite beginnt bei einer Schleuderstrecke von sieben Zentimetern. Stellen Sie die Fördergeschwindigkeit der Spritzenpumpe auf 0,1 Milliliter pro Stunde ein. Dann, beginnend bei null Volt, fahren Sie die Spannung langsam auf maximal 15 Kilovolt hoch.Achten Sie auf die Form der Dispersion, die an der Nadelspitze extrudiert wird, wenn die tropfende Dispersion beschleunigt und dann verlängert wird. Setzen Sie das Experiment fort, indem Sie den Bereich der Spannungseinspeisungen von 0,1 bis 0,4 Millilitern pro Stunde und Schleuderstrecken von fünf bis 10 Zentimetern untersuchen. Wenn ein kontinuierlicher Strahl von der Spitze aus eingeleitet wird, ist eine Elektrospinnung erreicht, lassen Sie die Fasern im Bad sammeln.Achten Sie darauf, die Parameter aufzuzeichnen und die Fasern zu sammeln. Spülen Sie die gesammelte Fasermatte mit reinem Ethanol. Legen Sie es dann unter Vakuum in ein Trockenmittel, das Trockenmittel enthält.Sobald die Fähigkeit des Elektrospins nachgewiesen wurde, wechseln Sie zu einer anderen Dispersion und wiederholen Sie die Schritte, bis jede Biopolymerkonzentration getestet wurde. Dies ist eine Rasterelektronenmikroskop-Aufnahme von wohlgeformten Fasern, die durch Elektrospinnen der polnischen Dispersion hergestellt wurden. Die Dispersion bildete einen stabilen und kontinuierlichen Strahl und führte zu glatten Fasern ohne Tröpfchen.Im Gegensatz dazu handelt es sich dabei um schlecht ausgebildete Sponfasern. Man beachte die winzigen Tröpfchen, die entstehen, wenn die Dispersion nicht in der Lage ist, einen stabilen Strahl zu bilden. Ähnliche Ergebnisse wurden mit Wackelpudding 80 Stärke erzielt.Beachten Sie, dass die dicken Fasern mit rauer Oberfläche aus einer Dispersion resultieren, die zu viskos ist, um eine Peitscheninstabilität zu entwickeln. Das Elektrospinnen wurde für eine Reihe von Polan- und Stärkedispersionen versucht. Diese Diagramme fassen die Bewertung der Spinfähigkeit der Elektro in Abhängigkeit von DMSO, der Konzentration im Lösungsmittel und der Biopolymerkonzentration in der Dispersion zusammen.Eine gute Spin-Fähigkeit der Elektrosen wird mit Kreisen gekennzeichnet. Eine schlechte Spinfähigkeit der Elektro wird durch Diamanten gekennzeichnet. Das X steht für Dispersionen, für die das Elektrospinnen nicht erreicht werden konnte.Die Verschränkungskonzentrationen sind näherungsweise gekennzeichnet. Die schattierten Bereiche stellen grob die Elektrospinn-Bereiche dar. Vergessen Sie nicht, dass die Arbeit mit Hochspannung des Elektrospinnens äußerst gefährlich sein kann.Treffen Sie also während der Durchführung des Vorgangs Vorsichtsmaßnahmen, z. B. stellen Sie sicher, dass die App richtig geerdet ist, arbeiten Sie mit der Filmhaube und vermeiden Sie kurze Drehhaltungen.

molecular-entanglement-and-electrospinnability-of-biopolymers

Research

Forschung

JoVE Journal

Bioengineering

Biotechnik

Elektrospinnen Techniken können eine Vielzahl von nanofibrous Gerüste für Tissue Engineering oder andere Anwendungen. Wir beschreiben hier ein Verfahren, um die Parameter des Elektrospinnen Lösung und Apparate zu optimieren, um Fasern mit den gewünschten Morphologie und Ausrichtung zu erhalten. Häufige Probleme und Techniken zur Fehlerbehebung werden ebenfalls vorgestellt.

Elektrospinnen Grundlagen: Optimierung Solution und Geräteparameter

Ein effizientes Konzept zur Herstellung von Nanofasern mit funktionellen Gruppen, die spezifisch mit Proteinen dekoriert wird beschrieben. Der Ansatz erfordert zunächst die Herstellung eines Polymers mit der entsprechenden funktionellen Gruppe funktionalisiert. Die funktionelle Polymer in Nanofasern durch Elektrospinnen hergestellt. Die Effektivität der Bindung der Nanofasern mit einem Protein durch konfokale Mikroskopie untersucht.

Verfahren zur Herstellung Biofunktionelle Nanofasern

Spinnenseide Fasern zeigen außergewöhnliche mechanische Eigenschaften.

Luftfilter Devices Inklusive Vlies Meshes of Elektrogesponnene Rekombinante Spinnenseidenproteine

Zwei- und dreidimensionale superhydrophobe Polymermaterialien werden durch Elektrospinnen oder Elektrospritzen biologisch abbaubarer Polymere hergestellt, die mit einem Polymer mit niedrigerer Oberflächenenergie ähnlicher Zusammensetzung gemischt werden.

Herstellung Superhydrophobe Polymere Materialien für biomedizinische Anwendungen

Protokolle werden für die Herstellung von abbaubaren Thermoresponsive Hydrogele basierend auf Hydrazone Vernetzung von Polymeren Oligomere auf der Schüttgut-Skala, Microscale, und nanoskaligen, letztere für die Zubereitung von Gel-Nanopartikeln und Nanofasern beschrieben.

Herstellung von abbaubaren Thermoresponsive Hydrogele auf mehreren Längenskalen über reaktive Extrusion, Mikrofluidik, Selbstmontage und Elektrospinnen

Ein Verfahren zur Trocknung induzierte Selbst Integration von megamolecular Biopolymeren auf der Luft-Flüssigkeit-kristalline Grenzfläche ist vorgesehen. Diese Methodik wird nützlich sein, nicht nur für das Verständnis der makroskopischen Potentiale von Biopolymeren, sondern auch als ein Bewertungsverfahren für weiche Materialien in der biomedizinischen und Umwelt.

Methoden zur Selbst Integration von Megamolecular Biopolymere auf der Trocknungsluft-LC-Schnittstelle

Semiflexiblen Polymere zeigen einzigartige mechanische Eigenschaften, die ausgiebig von Lebewesen angewendet werden. Systematische Studien über Biopolymere sind jedoch beschränkt, da Eigenschaften wie Polymer Steifigkeit nicht zugänglich sind. Dieses Manuskript wird beschrieben, wie diese Einschränkung durch programmierbare DNA-Nanoröhren, experimentelle Studien über die Auswirkungen der Glühfaden Steifigkeit ermöglicht umgangen wird.

DNA-Nanoröhren als ein vielseitiges Werkzeug, semiflexiblen Polymere zu studieren

Dieses Protokoll dient als ein umfassender Leitfaden, Gerüste über Elektrospinnen mit Polymer zu fabrizieren in eine direkte Schreibmodus schmilzt. Wir beschreiben den Prozess systematisch und definieren Sie die entsprechenden Parameter-Einstellungen für gezielte Gerüst Architekturen zu erreichen.

Elektrospinnen Schreiben von dreidimensionalen Poly(ε-caprolactone) Gerüste mit steuerbaren Morphologien für Tissue Engineering Anwendungen zu schmelzen

In diesem Artikel wird eine einfache Technik zur Beschichtung von elektrogesponnenen PAN-Nanofasern mit elektroaktiven Polymeren mittels Aufdampfung beschrieben. Die Auswirkungen des Oxidationsmittels FeCl₃ auf die Abscheidung von Poly(3,4-ethylendioxythiophen)-Beschichtungen auf PAN wurden untersucht, um das Polymerwachstum, den Faserdurchmesser und die mechanische Gesamtfestigkeit der Nanofasermatten zu verstehen und zu optimieren.

Dampfphasenabscheidung von elektroaktivem Poly(3,4-ethylendioxythiophen) auf elektrogesponnenen Polymer-Nanofasern

Fluorescence Lifetime Imaging (FLIM) wurden als wesentliche Technik, um Bild die Umwelt und die Interaktion bestimmter Proteine ​​und Farbstoffe, die in lebenden Zellen entstanden. FLIM fluoreszierender molekularer Rotoren ermöglicht die Zuordnung der Viskosität in lebenden Zellen.

Fluorescence Lifetime Imaging für molekulare Rotoren in lebenden Zellen

Erfahren Sie, wie Sie die Elektrospinnfähigkeit von Biopolymeren wie Stärke und Pullulan mit rheologischen Methoden bewerten. Dieses Protokoll zeigt die Korrelation zwischen Scherviskosität und Spinnfähigkeit.

Molekulare Verschränkung und Electrospinnability von Biopolymeren

Weitere Videos entdecken