Name: Ein Facile und umweltfreundliche Weg zu fabrizieren Poly (Milchsäure) Scaffolds mit Graded Porengröße (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-17T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 46 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung von PLA/PEG-Scaffolds mit kontrollierter Porosität durch Schmelzmischen und selektives Auslaugen. Diese umweltfreundliche Methode ermöglicht dreilagige Strukturen für Tissue-Engineering-Anwendungen.

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1. Scaffold Fabrication <ol><li> Mahlen NaCl in einem Labormischer für 20 min trocknen und es auf einem Erhitzer auf 100 ° C. </li><li> Setzen Sie den getrockneten NaCl (45 g zum Zeitpunkt) in einer Siebmaschine 30 Minuten bei der höchsten verfügbaren Frequenz ohne in Resonanz auftritt. Sammeln sechs Salzfraktionen, im Bereich von 500 um bis 1000 um (M 500); von 300 um bis 500 um (M 300); von 100 um bis 200 um (M 100); von 90 um bis 100 (M 90); von 45 &amp; mgr; m bis 65 &amp; mgr; m (M 45) und schließlich 10 M mit Salzpartikel Größe kleiner als 45 um , wie in Abbildung 1 schematisch dargestellt. </li><li> Vakuum-Trocknen über Nacht alle Materialien, um hydrolytische Spaltung bei der Verarbeitung zu vermeiden. Für jedes Material wählen, die Temperatur, um den Trocknungsgrad ohne Überwindung zu maximieren - im Falle von Polymeren, - die Glasübergangs. Daher T = 90 ° C für PLA und T = 25 ° C für PEG, T = 105 ° C für NaCl wählen. </li><li> FütternPLA, PEG und NaCl, mit einem Gewichtsprozentzusammensetzung 20/5/75 jeweils zu einem Chargenmischer Betriebs bei T = 190 ° C, und n = 60 rpm und dann verarbeiten, bis ein konstanter Wert des Drehmoments zu erreichen, in der Regel nach ca. 10 Minuten. Danach sammeln schnell das erhaltene Material. </li><li> Bereiten Sie die Monoschichten durch eine Laborpresse bei 210 ° C betrieben wird, legen Sie die Mischungen in geeigneten zylindrischen Formen mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Höhe von 3 mm und halten sie für 60 Sekunden bei Umgebungsdruck und 3 Minuten bei 180 bar . Danach kühlen die Mischungen bei Raumtemperatur, um den Druck von 180 bar gehalten wurde. </li><li> Versammlung der Drei-Schichten über Formpressen <ol><li> Bereiten Sie jede einzelne Schicht in der gleichen Weise wie in (1.5), aber unter Verwendung unterschiedlicher Formen, dh einen Durchmesser von 10 mm und einer Höhe von 1 mm. Schließlich erhalten 6 Scheiben mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Höhe von 1 mm, mit sechs unterschiedlichen Teilchengrößen: M 500, M 300, M 100, </li><li> for Montage dreischichtige Gerüst A (TLS A), häufen sich M 500, M 300 und M 100 innerhalb der zylindrischen Form und kompressions formen sie in einer Laborpresse für 60 Sekunden bei Umgebungsdruck und 3 Minuten bei 210 ° C, der bei 180 bar und abgekühlt, dann bei Raumtemperatur, um den Druck von 180 bar gehalten wurde. HINWEIS: Bereiten Sie die TSL B von M aufeinander stapeln 90, M 45 und M 10 in den gleichen Formen und führen die Formpressen Betrieb durch das gleiche Verfahren wie für die TLS-A verwendet folgende </li></ol></li><li> Entfernen Sie die Platten aus den zylindrischen Formen und steckte sie in einem siedenden Wasserbad entmineralisiert, ohne sich zu rühren. 3 Stunden nach, entfernen Sie die erhaltenen porösen Strukturen aus dem Bad und lassen Sie sie für 12 Stunden bei Raumtemperatur in einer chemischen Haube trocken. </li></ol> 2. Morphologische Analyse <ol><li> Werten die Morphologien der Gerüste durch Rasterelektronenmikroskopie. <ol><li> Überwinden Sie die Proben unter flüssigem Stickstoff und befestigen Sie dann dieProben auf einem Aluminium Stub einen Klebstoff Kohlenstoffband verwendet wird. Schließlich Sputter-coate mit Gold für 90 s unter Argonatmosphäre vor der Abbildung, um während der Prüfung elektrostatische Entladungen zu vermeiden. </li></ol></li></ol> 3. Scaffold Porengröße <ol><li> Aufwendige die durch SEM-Analyse erhaltenen Bilder mit einer Bildverarbeitungssoftware können die Porengrößenverteilung des Gerüsts zu erkennen. HINWEIS: In dieser Arbeit wird die Verteilungsanalyse Porengröße wurde zuvor eine MATLAB-basierte Software durchgeführt 33 beschrieben </li></ol> 4. Porösität <ol><li> Wiegen der Proben vor dem Auslaugen und bewerten die theoretische Porosität nach dem folgenden Ausdruck: <img alt="Gleichung 1" src="/files/ftp_upload/54595/54595eq1.jpg" /> HINWEIS: M NaCl, m und m PEG PLA, sind jeweils die theoretische Masse von NaCl, PEG und PLA, durch homogene Mischungen übernehmen. Ter Dichten (ρ) von NaCl, PEG und PLA jeweils 2,16 g / cm 3, 1,12 g / cm 3 e 1,24 g / cm 3. </li><li> Wiegen Sie die Proben nach dem Auslaugen und Trocknen, um die scheinbare Dichte der Proben (ρ Gerüst) zu beurteilen, und dann auszuwerten die reale Porosität als der Kehrwert des Verhältnisses zwischen der scheinbaren Dichte des Gerüsts und die Dichte des nicht-porösen PLA durch Verwendung von Ausdruck (2). HINWEIS: Es drückt das Verhältnis zwischen dem Leervolumen des Gerüsts und das volle Volumen des Gerüsts (leer + voll). <img alt="Gleichung 2" src="/files/ftp_upload/54595/54595eq2.jpg" /></li></ol> 5. Mechanische Eigenschaften <ol><li> Testen Sie die Proben unter Druckmodus einen Zug-Maschine, ausgerüstet mit einer 1 kN Lastzelle. Stellen Sie einen konstanten Verformungsgeschwindigkeit von 1 mm min -1. </li><li> Um die mechanische Leistung der Proben in physiologischer Umgebung zu untersuchen, statten die dynamometer mit einem Bad mit (PBS) (pH = 7,4) bei 37 ° C und den Test mit dem gleichen Aufbau wie in Punkt 5.1 beschrieben durchführen. <ol><li> Vor jeder Messung in feuchter Umgebung, genießen Sie die Proben mit PBS in einem Vakuumflasche für 5 Minuten, um PBS zu lassen alle Poren füllen. Danach ermöglichen es die Gerüste für 15 min bei 37 ° C in PBS zu bleiben, um die Solltemperatur zu erreichen. </li></ol></li><li> Bestimmung der Grenzflächenhaftfestigkeit (IAS) zwischen den Schichten von TL und TL A B durch eine anwendungsspezifische Grenzflächenfestigkeit Testausrüstung verwendet, die mit einer mechanischen Prüfmaschine nach einem Verfahren in der Literatur beschrieben 32,34. <ol><li> Befestigen Sie das Gerüst auf der Anlage und sorgen für die korrekte Ausrichtung mit der Wägezelle und Grundplatte der Maschine. Bringen Sie die Gerüst Proben auf Aluminiumtest Stubs durch eine hohe Viskosität Klebstoff und legen Sie sie in das Gerät zum Testen. </li><li> Für den nassen Zustand Test, Hydrat die Proben in PBS für 1 Stunde prioder zum Testen. Verwenden einer 1 kN Lastzelle unter einer Zugbelastung bei einer Dehnungsgeschwindigkeit von 1 mm aufgetragen min -1. Hinweis: Berücksichtigen Sie, dass der Ausfall entweder bei der Zugfestigkeit von einer der Schichten oder wegen der Ablösung an den Schnittstellen auftreten können. Bewerten Sie die IAS als die maximale Stärke der Spannungs-Dehnungs-Kurve. </li></ol></li></ol>

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Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.

Der erste wichtige Schritt ist die Optimierung der Effizienz Siebung. Die hohe Kontrolle der NaCl-Partikelgröße ist von grundlegender Bedeutung für die Herstellung Gerüst mit gewünschten Porengrößenverteilung. Ein weiterer wichtiger Schritt ist die Vermeidung der Bruch der dünnen PLA Monolayern während der Probenentnahme aus der Form. Die Bildverarbeitungs Analyse möglicherweise nicht repräsentativ für das gesamte Gerät. Während Zugversuche kann die Probe losreißen von dem Gerät. <p clas...

Das Interesse an biologisch abbaubaren Polymeren hat in den letzten Jahren sowohl in der akademischen Welt als auch in der Industrie an Bedeutung gewonnen, aufgrund der zunehmenden Besorgnis über Plastikmüll und der Reduzierung der Verwendung nicht erneuerbarer Quellen1-7. Insbesondere biokompatible und biologisch abbaubare synthetische Polymere sind in mehreren biomedizinischen Anwendungsbereichen weit verbreitet, wie z. B. in der arzneimittelkontrollierten Freisetzung8,9, in resorbierbaren Nahtfäden8,10, in der Bioprozessintensivierung11 und im Tissue Engineering12.
Tissue Engineering konzentriert sich auf die Entwicklung von Geräten, die in der Lage sind, die normale Funktion in erkranktem oder verletztem Gewebe wiederherzustellen und aufrechtzuerhalten. Die meisten nativen Gewebe bestehen aus verschiedenen Zelltypen und extrazellulären Matrizen (ECMs) in spezifischen räumlichen Hierarchien. Zum Beispiel besteht der Gelenkknorpel (AC) aus verschiedenen Zonen mit unterschiedlichen Arten und Orientierungen von Kollagenfasern und kollagenbindenden Proteinen. Darüber hinaus weisen Knorpel und Knochen deutlich unterschiedliche hierarchische Strukturen auf. In diesem Zusammenhang könnte die Herstellung von mehrschichtigen Gerüsten mit technischen Eigenschaften in jeder Schicht den Ersatz heterogener Gewebe ermöglichen, indem alle lokalen Mikroumgebungen dieser komplexen Systeme berücksichtigtwerden 13,14.
Basierend auf den zellulären/biologischen und/oder physikalisch-chemischen Eigenschaften der Gerüste können die Hauptstrategien des Tissue Engineering in monophasisch, biphasisch und triphasisch unterteilt werden. Biphasische und triphasische Ansätze (BTA) verwenden zwei oder drei verschiedene Porenarchitekturen, Materialien oder Füllstoffe, um mehrschichtige funktionale Bauelemente herzustellen. Darüber hinaus kann ein einzelnes Material verwendet werden, um biphasische oder triphasische Bauelemente zu erzielen, solange es möglich ist, einen Gradienten in seinen physikalischen Eigenschaftenzu erzeugen 12.
Die Zellmigration spielt eine Schlüsselrolle bei der Morphogenese, Entzündung, Wundheilung und Tumormetastasierung. Die Zellbewegung wird durch das Vorhandensein eines Gradienten chemisch-physikalischer Eigenschaften von der Oberfläche bis zum Kern des Geräts gefördert. Daher können Biomaterialien, die die oben diskutierten Anforderungen erfüllen, bei der Untersuchung der Zellmigration hilfreich sein. Neben chemischen Gradienten, die die Zellmigration (Chemotaxis) auslösen, können auch mechanische Eigenschaften des Zellkultursubstrats zu Zellbewegungen (Mechanotaxis) führen15.
Die Mehrschichtstruktur kann auch die einstellbare Freisetzung spezifischer Wirkstoffe ermöglichen, die in die Polymermatrix eingebaut sind, indem der spezifische Bereich der Schicht oder die Menge der geladenen Wirkstoffe geändert wird. 
In den letzten zehn Jahren wurden zur Entwicklung von Gerüsten, die einen diskreten oder kontinuierlichen Gradienten morphologischer Eigenschaften, wie Porosität oder Porengröße, besitzen, mehrere Ansätze vorgestellt16-31. Die jüngsten Arbeiten konzentrierten sich auf die Herstellung von BTA unter Verwendung von: Partikellaugung 12,28,32, Gasschäumtechnik16, Elektrospinnen17-19, Schicht-für-Schicht-Gießtechnik20, Rapid Prototyping21,22, thermisch induzierte Phasentrennung (TIPS)22, Zentrifugation Gefriertrocknung24,25, dreifach periodische minimale Oberflächen (TPMS)26, Gefrierguss27-30.
Im Rahmen dieser Arbeit präsentieren wir einen schnellen und einfachen Weg, um dreischichtige poröse Gerüste (TLS) auf PLA-Basis zu erzielen, indem wir Schmelzmischen, Formpressen und Salzlaugung kombinieren. Im Gegensatz zu den meisten Technologien, die üblicherweise für die Gerüstherstellung verwendet werden, kann die hier gewählte Strategie als vollständig umweltfreundlich angesehen werden, da sie kein giftiges Lösungsmittel benötigt, das für die Umwelt und für lebende Zellen und Gewebe potenziell gefährlich ist32. Die grundlegenden Verarbeitungs-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen, die in dieser Studie durch die Analyse sowohl morphologischer Merkmale als auch des mechanischen Verhaltens von hergestellten Bauelementen festgestellt wurden, bieten eine Orientierungshilfe für zukünftige Fortschritte bei der Konstruktion multifunktionaler abgestufter Gerüste mit spezifischen Zieleigenschaften.

<table><tbody><tr><td>Poly(milchsäure)</td><td>NatureWorks</td><td>PLA 2002D</td><td></td></tr><tr><td>Poly(ethylenglykol)</td><td>Sigma</td><td>83797-1KG-F</td><td></td></tr><tr><td>Natriumclorid</td><td>Sigma</td><td>793566-5KG-D</td><td></td></tr><tr><td>Phosfatpufferlösung</td><td>Sigma</td><td>P5368-10PAK</td><td></td></tr><tr><td>Labormischer</td><td>Brabender</td><td>PLE 330 - Plasticorder</td><td></td></tr><tr><td>Laborpresse</td><td>Carver</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Rasterelektronenmikroskopie</td><td>Phenom-world</td><td>ProX</td><td></td></tr><tr><td>Universalprüfmaschine</td><td>Instron</td><td>3365 (UK)</td><td></td></tr><tr><td>BioPuls Bath</td><td>Instron, Norwood</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Siebmaschine</td><td>Endecotts</td><td>E.V.F.1.</td><td></td></tr><tr><td>Vakuumschrank</td><td>ISCO</td><td>NSV9035</td><td></td></tr><tr><td>Präzisionswaage</td><td>Sartorius</td><td>AX224</td><td></td></tr></tbody></table>

ein facile und umweltfreundliche weg zu fabrizieren poly (milchsäure) scaffolds mit graded porengröße

A Facile and Eco-friendly Route to Fabricate Poly(Lactic Acid) Scaffolds with Graded Pore Size

In den letzten Jahren haben funktionell abgestufte Gerüste (FGS) eine entscheidende Rolle bei der Herstellung von Geräten für das Tissue Engineering übernommen. Die Bedeutung dieses neuen Bereichs der Biomaterialforschung beruht auf der Notwendigkeit, Implantate zu entwickeln, die in der Lage sind, die komplexe Funktionalität der verschiedenen Gewebe nachzuahmen, einschließlich eines kontinuierlichen Wechsels von einer Struktur oder Zusammensetzung zur anderen. In diesem Zusammenhang ist ein Hauptthema von Interesse die Gestaltung geeigneter Gerüste für Knochen-Knorpel-Grenzflächengewebe. In dieser Studie wurden dreischichtige Gerüste mit abgestufter Porengröße durch Schmelzmischen von Poly(milchsäure) (PLA), Natriumchlorid (NaCl) und Polyethylenglykol (PEG) hergestellt. Die Porengrößenverteilungen wurden durch NaCl-Granulometrie und PEG-Solvatation kontrolliert. Die Gerüste wurden aus morphologischer und mechanischer Sicht charakterisiert. Es wurde ein Zusammenhang zwischen der Präparationsmethode, der Porenarchitektur und dem druckmechanischen Verhalten festgestellt. Die Grenzflächenhaftfestigkeit wurde quantitativ mit Hilfe eines speziell entwickelten Grenzflächenfestigkeitstests bewertet. Um die menschliche Physiologie nachzuahmen, wurden darüber hinaus auch mechanische Tests in phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS) bei 37 °C durchgeführt. Das hier vorgestellte Verfahren bietet eine hohe Kontrolle der Porosität, der Porengrößenverteilung und der mechanischen Leistung und bietet somit die Möglichkeit, dreischichtige Gerüste mit maßgeschneiderten Eigenschaften herzustellen, indem ein einfacher und umweltfreundlicher Weg verfolgt wird.

Der Einfluss von NaCl Partikelgröße auf der Porenarchitektur der Gerüste wurde qualitativ und quantitativ bewertet , indem die Morphologie der Proben untersucht und die Porengrößenverteilung durch Bildanalyse zu berechnen, jeweils 2a Figur -. F zeigt SEM - Aufnahmen von einschichtigen Gerüste resultierende von Salz-Auslaugung von Materialien mit unterschiedlichen NaCl Partikelgrößen enthält. M...

In dieser Arbeit wurden Gerüste aus Poly(milchsäure)/Polyethylenglykol (PLA/PEG) mit einer Kombination aus Schmelzemischen und selektiver Laugung hergestellt. Das hierin diskutierte Verfahren ermöglichte die Entwicklung von dreischichtigen Gerüsten durch hochgradige Kontrolle sowohl der Porosität als auch der Porengröße. Die mechanischen Eigenschaften wurden auch in einer physiologischen Umgebung bewertet.

Ein Facile und umweltfreundliche Weg zu fabrizieren Poly (Milchsäure) Scaffolds mit Graded Porengröße

Over the recent years, functionally graded scaffolds (FGS) gaineda crucial role for manufacturing of devices for tissue engineering. The importance of ...

Das Gewebeengineering konzentriert sich auf die Entwicklung von Vorrichtungen, die in der Lage sind, die normale Funktion in erkranktem oder verletztem Gewebe wiederherzustellen und aufrechtzuerhalten. Die meisten nativen Gewebe bestehen aus verschiedenen Zelltypen und extrazellulären Matrizen in spezifischen räumlichen Hierarchien. Beispielsweise setzt sich Knorpelgewebe aus unterschiedlichen Zonen zusammen, die sich in Art und Ausrichtung der Kollagenfasern sowie der Kollagen-bindenden Proteine unterscheiden.Die hauptsächlichen Strategien im Bereich des Gewebeengineerings lassen sich in monophasische, biphasische und triphasische Ansätze unterteilen. Biphasische und triphasische Ansätze verwenden zwei oder drei unterschiedliche Porenarchitekturen, Materialien oder Füllstoffe, um mehrschichtige funktionelle Systeme herzustellen. Ein einzelnes Material kann ebenfalls verwendet werden, um biphasische oder triphasische Systeme zu erzeugen, sofern es möglich ist, einen Gradienten einer oder mehrerer physikalischer Eigenschaften zu erzeugen.Im Rahmen dieser Arbeit wird ein schneller und einfacher Weg zur Herstellung eines aus Polylactid bestehenden dreischichtigen porösen Gerüsts vorgestellt. Im Gegensatz zu vielen anderen Technologien zur Herstellung von Gerüsten kann die hier verwendete Strategie als umweltfreundlich betrachtet werden, da sie keine toxischen Lösungsmittel erfordert, die potenziell gefährlich für die Umwelt und für lebende Zellen in Geweben sind. Insbesondere kombiniert der vorgeschlagene Weg Schmelzmischen, Spritzgießen und Salzauslaugung.Sowohl die morphologische Analyse als auch das mechanische Verhalten der Strukturen wurden untersucht, wobei insbesondere die Beziehungen zwischen Verarbeitung, Struktur und Eigenschaften der hergestellten Vorrichtungen im Fokus standen. Natriumchlorid wurde 20 Minuten lang in einer Laborreibe gemahlen. Anschließend wurde Natriumchlorid vor dem Sieben 30 Minuten lang bei der höchsten verfügbaren Frequenz, die keine Resonanz zeigt, auf einer Heizplatte bei 100 Grad C getrocknet.Die sechs ausgewählten Fraktionen reichten von 1.000 µm bis 500 µm, von 500 µm bis 300 µm, von 200 µm bis 100 µm, von 100 µm bis 90 µm und von 65 µm bis 45 µm, wobei die letzte Fraktion Salzpartikel mit einer Größe kleiner als 45 µm enthielt. Alle Materialien wurden über Nacht im Vakuum getrocknet, um eine hydrolytische Spaltung während der Verarbeitung zu vermeiden: Polylactid bei 90 °C, Polyethylenglykol bei 25 °C und Natriumchlorid bei 105 °C. Vor dem Schmelzmischen wurden Polylactid, Polyethylenglykol und Natriumchlorid mechanisch in einem Becher im Verhältnis von 20 Gewichtsprozent für Polylactid, fünf Gewichtsprozent für Polyethylenglykol und 75 Gewichtsprozent für Natriumchlorid vermischt. Anschließend wurden die Materialien einem Chargenmischer zugeführt.Die Temperatur wurde auf 190 Grad C eingestellt und die Rotordrehzahl auf 60 U/min. Die Materialien wurden solange verarbeitet, bis ein konstanter Drehmomentwert erreicht war, was gewöhnlich nach etwa 10 Minuten der Fall war. Anschließend wurde das Gemisch abgegeben und abrupt in flüssigem Stickstoff abgekühlt.Um jede Schicht vorzubereiten, wurden die Mischungen in einer Laborpresse bei 210 Grad C unter Druck geformt. Die Proben wurden in einer geeigneten zylindrischen Form mit einem Durchmesser von 10 Millimeter und einer Höhe von drei Millimeter geformt. Die Materialien wurden 60 Sekunden bei Umgebungsdruck und 210 Grad C vorgeheizt. Anschließend wurde der Druck auf 180 bar erhöht und drei Minuten lang beibehalten. Danach wurden die Mischungen bei Raumtemperatur abgekühlt, wobei der Druck bei 180 bar gehalten wurde.Polymer-Natriumchlorid-Blends, die unter Verwendung unterschiedlicher Salzkorngrößen hergestellt wurden, wurden in eine geeignete zylindrische Form mit einem Durchmesser von 10 Millimetern und einer Höhe von drei Millimetern gegeben. Die Materialien wurden anschließend erneut fünf Minuten lang spritzgegossen. Genauer gesagt wurden zwei verschiedene dreilagige Gerüste hergestellt.In einem Fall wurde die dreischichtige Struktur erhalten, indem Mischungen zusammengestellt wurden, die mit Natriumchloridpartikeln gefüllt waren, deren Größe zwischen 1.000 und 500 Mikron, zwischen 500 und 300 Mikron sowie zwischen 200 und 100 Mikron lag. Der andere dreischichtige Scaffolds wurde durch Zusammensetzung von Mischungen erhalten, die mit Natriumchloridpartikeln gefüllt waren, deren Größe zwischen 100 und 90 Mikron, zwischen 65 und 45 Mikron lag, wobei die letzte Schicht aus Salzpartikeln mit einer Größe kleiner als 45 Mikron bestand. Anschließend wurden die Mischungen aus der zylindrischen Form entnommen, gewogen und für drei Stunden in kochendes demineralisiertes Wasser ohne Rühren gegeben.Die resultierenden Strukturen wurden anschließend 12 Stunden bei Raumtemperatur unter dem Abzug trocknen gelassen. Außerdem wurden die Proben vor und nach dem Trocknen gewogen, um die Durchgängigkeit und Wasseraufnahme zu bewerten. Die theoretische Porosität jeder Probe wurde anhand der folgenden Gleichungen ermittelt.Die Zusammensetzung des Gemischs wurde so festgelegt, dass Gerüste mit einer theoretischen Porosität von 70,8 % entstehen. Die durch Frage zwei berechnete Porosität liegt für alle Gerüsttypen sehr nahe an der theoretischen Porosität, weshalb davon ausgegangen werden kann, dass sämtliche Porenformer aus den Gerüsten vollständig extrahiert wurden. Die Morphologien der Gerüste wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie untersucht. Die Proben wurden unter flüssigem Stickstoff gebrochen.Anschließend wurden die Proben mit einem klebenden Kohlenstoffband auf einen Aluminiumstift befestigt. Vor den Druckversuchen in physiologischer Umgebung wurden die Proben mithilfe eines Vakuumkolbens mit Phosphatpuffer-Salzlösung gefüllt. Diese Methode ermöglicht es der Lösung, das gesamte Hohlraumvolumen des Gerüsts zu füllen.Schließlich wurden Zugversuche durchgeführt, um die Haftfestigkeit an der Grenzfläche zwischen den Schichten zu bewerten. Die Analyse mittels Rasterelektronenmikroskopie bestätigte den starken Einfluss der Partikelgröße von Natriumchlorid auf die poröse Architektur des Gerüsts. Die Abbildungen eins a, f zeigen mittels Rasterelektronenmikroskopie aufgenommene Bilder von Gerüsten, die durch Auslaugen von Materialien mit unterschiedlicher Salzkörnung erhalten wurden.Die Porengr&ouml;&szlig;enmessung zeigte, dass die durchschnittliche Porengr&ouml;&szlig;e des Ger&uuml;sts stark von der Gr&ouml;&szlig;e des in die Polymermatrix eingef&uuml;llten Natriumchlorids bestimmt wird. Insbesondere wies das Ger&uuml;st, das aus der Mischung mit Salz gewonnen wurde, das im Bereich von 1.000 bis 500&nbsp;Mikron gesiebt worden war, Poren mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 500&nbsp;Mikron auf, was wahrscheinlich auf die Zerst&ouml;rung von Salzpartikeln mit einem Durchmesser &uuml;ber 500&nbsp;Mikron w&auml;hrend des Schmelzmischens zur&uuml;ckzuf&uuml;hren ist. Wie deutlich in derselben Abbildung zu erkennen ist, zeichnet sich die Porenarchitektur durch eine geringe Anzahl unregelm&auml;&szlig;iger, schlecht miteinander verbundener Poren aus, die von W&auml;nden mit einer Dicke von etwa 10&nbsp;Mikron umgeben sind.Abbildung eins b zeigt die Morphologie des Gerüsts, das durch Verwendung von Salz im Bereich von 500 bis 300 Mikrometern erhalten wurde. In diesem Fall zeigten die Poren einen durchschnittlichen Durchmesser im gleichen Bereich wie die während des Schmelzmischens eingefüllten Salzpartikel, was bestätigt, dass während des Schmelzmischprozesses kein Partikelbruch auftrat. Die Wände um die Poren waren dünner, etwa fünf Mikrometer, im Vergleich zu der vorherigen.Das Gerüst, das unter Verwendung von Salz im Bereich von 200 bis 100 Mikrometer erhalten wurde, wies eine bimodale poröse Struktur auf, die durch ein heterogenes Netzwerk aus großen Poren von 100 bis 200 Mikrometer gekennzeichnet ist, das von kleineren Poren umgeben ist. Diese Porenarchitektur verbessert die Vernetzung zwischen den Poren und deren Anzahl pro Volumeneinheit, führt jedoch zu einer drastischen Verringerung der Wanddicke. Die Morphologie des Gerüsts, das unter Verwendung von Salz im Bereich von 100, 90 Mikrometer erhalten wurde, zeigte annähernd kubische Poren, die gleichmäßig in der Polymermatrix verteilt waren.Mikroporen, verursacht durch die Solvatisierung von Polyethylenglykol, wurden in den Wänden gefunden, die tatsächlich sehr rau erscheinen. Das Rasterelektronenmikroskopbild des Gerüsts, das unter Verwendung von Salz im Bereich von 45 bis 65 Mikron hergestellt wurde, zeigte eine große Anzahl an Poren pro Volumeneinheit mit Durchmessern zwischen 45 und 765 Mikron. Schließlich wies das Gerüst, das unter Verwendung von Salz kleiner als 45 Mikron hergestellt wurde, die höchste Porenanzahl pro Volumeneinheit auf.Die Porenarchitektur wies eine durchschnittliche Porengröße von etwa 20 Mikrometern auf, mit einem hohen Maß an Vernetzung und sehr dünnen Wänden mit einer Dicke von weniger als einem Mikrometer. Die Morphologie der zusammengesetzten Gerüste zeigte sich in drei klar unterscheidbaren Schichten mit jeweils unterschiedlichen durchschnittlichen Porengrößen. Wie erwartet behielt jede Schicht nach den Schritten der Zusammenfügung und Auslaugung dieselbe Porenarchitektur bei.Deutlich sichtbar weisen die gesamten Vorrichtungen keine inneren Spaltungen oder Matrixdiskontinuitäten zwischen den verschiedenen Schichten auf. Während der Druckversuche wurde eine Abnahme des elastischen Moduls der Proben beobachtet, während deren durchschnittliche Porengröße abnahm. Die Prüfung unter nassen Bedingungen führte zu einer Verringerung der elastischen Module um etwa 10 %. Dennoch änderte sich das gesamte mechanische Verhalten der Vorrichtungen nicht. Die dreischichtigen Vorrichtungen wiesen einen elastischen Modul auf, der mit dem ihrer jeweils schwächsten Schicht vergleichbar war. Der Test zeigte, dass der Bruch etwa im mittleren Bereich der schwächsten Schicht der dreischichtigen Vorrichtungen auftrat, wobei kein Delaminierungsprozess beobachtet wurde. Die gesammelten Daten bestätigten, dass die Haftfestigkeit der Grenzfläche höher war als 10 Größenstärken der schwächsten Schicht, was die Beobachtungen der Rasterelektronenmikroskopie-Analyse untermauert.Zusammenfassend wurden in dieser Arbeit auf Polylactid basierende abbaubare Gerüste mit einem diskreten Porengrößengradienten durch Kombination von Schmelzmischen, Pressformen und selektivem Auslaugen entwickelt. Die Vorrichtungen weisen eine miteinander verbundene Porenstruktur mit einer Porosität von etwa 70 % und eine Vorhersagbarkeit der Porengröße durch Steuerung der Granulometrie von Natriumchlorid im Schmelzmischschritt auf, wie durch Rasterelektronenmikroskopie-Analyse bestätigt wurde. Die morphologische Analyse zeigte zudem, dass die dreilagigen Gerüste durch gut verbundene Lagen mit unterschiedlicher Porengröße charakterisiert sind.Tests zur Haftfestigkeit an Grenzflächen zeigten eine Haftung der I-Schicht ohne Delamination.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Bioengineering

Biotechnik

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Multi-Skala Modifikation von metallischen Implantaten mit Pore Farbverläufe, Polyelektrolyte und ihre indirekte Überwachung<em&gt; In vivo</em

Hier präsentieren wir ein Protokoll zur elektroNanoFaserGerüste mit abgestuften Organisation der Fasern herzustellen und zu erforschen ihre Anwendungen bei der Regulierung der Zellmorphologie / Ausrichtung. Farbverläufe in Bezug auf physikalische und chemische Eigenschaften der Nanofasergerüste bieten eine Vielzahl von Anwendungen im Bereich der Biomedizin.

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Herstellung eines bioaktiven, PCL-basierte &quot;Self-Montage&quot; Formgedächtnispolymer Scaffold

Gerüste für das Tissue Engineering müssen die komplexe biochemische und biophysikalische Mikroumgebung der zellulären Nische rekapitulieren. Hier zeigen wir die Verwendung von Grenzflächen-Polyelektrolyt-Komplexierungsfasern als Plattform zur Herstellung von zusammengesetzten, mehrkomponentigen Polymergerüsten mit anhaltender biochemischer Freisetzung.

Verbund Scaffolds für Grenzflächen Polyelectrolyte Fasern für zeitlich kontrollierte Freisetzung von Biomolekülen

Bioaktive und mechanisch zuverlässige Metallgerüste wurden durch ein Verfahren hergestellt, das aus zwei Prozessen besteht, dem dynamischen Gefrierguss zur Herstellung von porösem Ti und dem Beschichten und Verdichten der Ti-Gerüste. Der Verdichtungsprozess ist einfach, effektiv und anwendbar auf die Herstellung von funktional abgestuften Gerüsten.

Herstellung von mechanisch Tunable und Bioactive Metallgerüste für biomedizinische Anwendungen

Die drei kritischen Schritte dieses Protokolls i) entwickeln die richtige Zusammensetzung und Konsistenz der Zellulose Hydrogel Tinte, Ii) 3D Drucken von Gerüsten in verschiedenen Strukturen mit guter Form Treue und Dimensionen und (Iii) Demonstration der pore der mechanische Eigenschaften im simulierten Körper Bedingungen für die Knorpelregeneration.

3D-Druck poröse Zellulose Nanocomposites Hydrogel Gerüste

Das vorliegende Protokoll beschreibt die Herstellung von hochoffenen porösen Mikrosphären (HOPMs) auf Basis von Poly(Milchsäure-Co-Glykolsäure) mittels der auf einer Einzelemulsionsformulierung basierenden einfachen mikrofluidischen Technologie. Diese Mikrosphären haben potenzielle Anwendungen im Tissue Engineering und im Arzneimittelscreening.

Herstellung hochoffenporiger Mikrokugeln (HOPMs) mittels mikrofluidischer Technologie

Erfahren Sie die Herstellung von PLA/PEG-Scaffolds mit kontrollierter Porosität durch Schmelzmischen und selektives Auslaugen. Diese umweltfreundliche Methode ermöglicht dreilagige Strukturen für Tissue-Engineering-Anwendungen.

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