Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

מולקולרי הסתבכות וElectrospinnability של Biopolymers

Published: September 3, 2014 doi: 10.3791/51933

Summary

Electrospinning היא טכניקה מרתקת נהגה לפברק מיקרו לסיבים בקנה מידה ננו ממגוון רחב של חומרים. הסתבכות מולקולרית של הפולימרים המרכיבים בסמי ספינינג היא חיונית לelectrospinning המוצלח. אנו מציגים פרוטוקול לניצול rheology להעריך electrospinnability של שני biopolymers, עמילן וpullulan.

Abstract

Electrospinning היא טכניקה מרתקת לפברק מיקרו לסיבים בקנה מידה ננו ממגוון רחב של חומרים. לbiopolymers, הסתבכות מולקולרית של הפולימרים המרכיבים בסמי ספינינג נמצאה תנאי הכרחי לelectrospinning המוצלח. Rheology הוא כלי רב עוצמה כדי לחקור את המבנה ואינטראקציה המולקולריים של biopolymers. בדוח זה, אנחנו מדגימים את הפרוטוקול לניצול rheology להעריך electrospinnability של שני biopolymers, עמילן וpullulan, מsulfoxide דימתיל (DMSO) / תפוצות מים. סיבי עמילן וpullulan בנויים היטב בקטרים ​​ממוצע בsubmicron לטווח מיקרון התקבלו. Electrospinnability הוערך על ידי תצפית ויזואלית ומיקרוסקופית של הסיבים שנוצרו. באמצעות התאמת מאפייני rheological של תפוצות לelectrospinnability, אנו מראים כי קונפורמציה המולקולרית, הסתבכות מולקולרית, וצמיגות גזירה כל להשפיע נבחריםrospinning. Rheology הוא לא שימושי רק בבחירת מערכת ממס ואופטימיזציה של תהליך, אלא גם בהבנת מנגנון היווצרות סיבים ברמה מולקולרית.

Introduction

Electrospinning היא טכניקה שהוא מסוגל לייצר מיקרו הרציף לסיבים בקנה מידה ננו ממגוון רחב של חומרים. היא צברה עניין גובר אקדמי ותעשייתי 1. למרות שההתקנה והתרגול של electrospinning נראים פשוט, היכולת לחזות electrospinnability ולשלוט במאפייני סיבים עדיין מהווה אתגר. הסיבה נעוצה בעובדה שיש גורמים רבים המשפיעים על תהליך electrospinning 2 ותהליך, במיוחד בדרך נסעה בסיבים, הוא כאוטי 1. לעתים קרובות גישה "לבשל ו-להיראות" אמפירית משמשת לסינון חומרי electrospinnable פוטנציאליים. עם זאת, כדי להשיג שליטה טובה יותר על תהליך electrospinning ומאפייני סיבים כתוצאה, הבנתנו את המנגנונים ששולטים electrospinnability נדרש מלאה יותר. מספר חוקרים מצאו כי הסתבכות מולקולרית של פולימרים בסמי ספינינג היא Essentiaתנאי מוקדם לליטר electrospinning המוצלח 3 5.

Rheology הוא כלי רב עוצמה כדי לחקור מבנה ואינטראקציה מולקולריים בתפוצות פולימר. לדוגמא, מקי et al. חקר את קונפורמציה המולקולרית של יניארי ופולי מסועפים (isophthalate terephthalate שיתוף אתילן אתילן) קופולימרים בממס המכיל כלורופורם / terephthalate דימתיל (7/3, V / V), וקבע כי ריכוז הפולימר היה צריך להיות 2-2.5x ריכוז ההסתבכות לelectrospinning המוצלח 4.

יש עניין מחודש כעת בסיבים מbiopolymers בגלל היתרונות שלהם בפריקות ביולוגיות, biocompatibility, וrenewability כלפי מול עמיתיהם סינטטיים. עם זאת, מתרגלים להתמודד עם אתגרים רבים הנובעים בדרך כלל מהמורכבות המבנית שלהם, הקושי בעיבוד תרמי ותכונות מכאניות נחותות. עמילן, נמצא ברקמות צמח, הוא אמוןגרם biopolymers השפע ולא יקר ביותר על פני כדור הארץ. סיבי עמילן טהורים מפוברקים באמצעות מנגנון אלקטרו הרטוב ספינינג תואר 6 לאחרונה. Pullulan הוא פוליסכריד ליניארי מיוצר extracellularly על ידי חיידקים מסוימים. ההתחלפות הקבועה של (1 → 4) ו( 1 → 6) הם האמינו אג"ח glucosidic להיות אחראי על מספר מאפיינים ייחודיים של pullulan, כוללים סיבים מצוינים / סרט להרכיב 7,8 היכולת. Electrospinning של סיבי pullulan מפיזור מימיים כבר דווח על ידי מספר החוקרים 9,10. בפרסומים הקודמים שלנו, electrospinnability של שני biopolymers, עמילן 11 וpullulan 12, כבר דן. דו"ח זה מתמקד בהוכחת הפרוטוקול לניצול עקרונות rheological בחקירה של electrospinnability של שני biopolymers אלה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

.1 סמים הכנת ספינינג

  1. הכן טווח ריכוזי biopolymer להיחקר (0.1% ל30%, w / v) ולהיות בטוחים לשקול תכולת לחות של אבקת biopolymer בחישובים האלה. עבור כל ריכוז, לשקול את biopolymer (עמילן או pullulan) אבקה לתוך מבחנת 50 מ"ל. הוספת sulfoxide דימתיל המימית פתרון (DMSO) ובר ומערבב.
  2. מניחים את הצינור לתוך מים רותחים עם ערבוב מתמיד על פלטה חמה בוחש מגנטית.
  3. לאחר כ 1 שעות, לכבות את החום ולאפשר הפיזור להתקרר לטמפרטורת חדר. הפיזור הוא אז מוכן לבדיקה וelectrospinning rheological.

.2 שאר Rheology היציב

  1. לחמם את rheometer ולהגדיר את טמפרטורת הבמה ב20 מעלות צלזיוס. כייל את הפער בין (קונוס 25 מ"מ בשימוש) בדיקה והשלב (צלחת).
  2. עומס 0.41 מ"ל של פיזור biopolymer על מרכז הבמה ולהפחית את הבדיקה כדי לקבוע את positiב( פער 0.053 מ"מ לקונוס 25 מ"מ). לוודא כי הפיזור באופן שווה מתפשט בתוך הפער.
  3. בצע את בדיקת rheological עם הפרמטרים הניסיוניים הבאים: מצב לטאטא: להתחבר, שיעור ראשוני: 100 שניות -1, שיעור סופי: 0.1 שניות -1, ממוצע נקודות לעשור: 10, עיכוב לפני מידה: 5 שניות, למדוד זמן: 10 שניות, וכיוונים למידה: שני (שניהם עם כיוון השעון ונגד כיוון שעון).
  4. לנתח נתונים rheological להעריך ריכוזי פיזור מתאימים לelectrospinning ניסויים.
    1. עלילה צמיגויות גזירה לכאורה נגד שיעורי גזירה כפונקציה של ריכוזי פולימר. לכל עקומת זרימה, צמיגויות אפס גזירה משוערת, η 0, על ידי הערכים בפועל או אקסטרפולציה (למשל, בריכוזים נמוכים שבו נתונים שיעור גזירה נמוכים הם לא אמינים) לצמיגות לכאורה ב0.1 שניות - 1.
    2. חישוב צמיגות מסוימת: η sp = (η 0 - η ים)/ Η של, שבו η s הוא הצמיגות של הממס.
    3. עלילה צמיגויות מסוימות כפונקציה של ריכוז. לזהות משטרי unentangled והסבוכים semidilute. משטר unentangled semidilute מתחיל מסוף הריכוז הנמוך עם שיפוע קטן, ויש לו את המשטר semidilute הסתבך מדרון גדול הבא משטר unentangled. מודלים של רגרסיה כוח חוק Fit בשני המשטרים. ערכי הכח הם המדרונות (תלות ריכוז) במשטרי unentangled והסבוכים semidilute על מגרש log-log. ההצטלבות של שני קווים מצוידים היא ריכוז ההסתבכות, דואר ג.

.3 Electrospinning פרמטר וריאציה

  1. להרכיב את התקנת electrospinning כפי שמוצג באיור 1. טען את המזרק עם פיזור של הרכב מתאים, למשל, 15% (w / v) עמילן או pullulan ב100% DMSO, על משאבת המזרק. קליפ חוט מתח הגבוה (מניחive) למחט. חבר את האמבטיה הקרישה המכילה אתנול טהור לקרקע על ידי טבילת חוט הקרקע (שלילי) לאמבטיה. השתמש בשקע מעבדה כדי להתאים את המרחק בין מחט המזרק ואמבטית קרישה. לטבול את רשת מתכת באמבטיה כדי לאסוף את שטיח הסיבים לאחר electrospinning.
  2. ספין biopolymer בפרמטר הבא נע: שיעור הזנה 0.1-.4 מ"ל / שעה, מרחק ספינינג בין 5 ל 10 סנטימטר, ומתח 0-15 ק.
    1. התחל עם מרחק ספינינג של 5 סנטימטר. לשיעור הראשון הזנה (0.1 מ"ל / שעה), כבש את המתח לאט לאט משים לב 0 V. לצורה של הפיזור נמתחים בקצה המחט ושים לב כאשר הפיזור המטפטף מואץ ולאחר מכן מוארך.
    2. שים לב למתח שבו מטוס זעיר שיזם ממשטח הירידה, המצביע על electrospinnability של הפתרון. רשום את המתח שבו סילון רציף יוזם, אם בכלל.
    3. לבחון את הטווח המלא לכל אחד מparamete שלושrs ותנאי ספינינג מוצלחים פתק. לאסוף את הסיבים רק כאשר יש סילון רציף מהקצה.
  3. אחרי כמה איסוף דקות, לשטוף את שטיח סיבים עם אתנול טהור. הנח את מחצלת הסיבים לייבוש המכיל יבוש תחת ואקום.
  4. חזור על פעולה עבור כל ריכוז biopolymer לאפיון מלא.

איור 1
איור 1 ציור סכמטי של ההתקנה חשמלית מסתובב רטובה. פיזור biopolymer נמתח ממשאבת מזרק. אספקת חשמל במתח גבוה DC מספקת מתח גבוה למחט הקהה וטענת האמבטיה הקרישה. סילון הפולימר מקצה המחט עובר דרך דרך ישרה ולאחר מכן מפתחת דרך הצלפה מהירה (aka מצליפה חוסר יציבות).

.4 מורפולוגי אפיון

  1. חותכי פיסת שטיח סיבים מיובשים ולשתק אותו על בדל SEM באמצעות קלטת פחמן.
  2. טען את בדל המדגם לתוך מכשיר SEM ולהשיג תמונות לניתוח.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

עקומות זרימת תפוצות biopolymer כפונקציה של ריכוז biopolymer וריכוז DMSO בממס התקבלו. שתי דמויות נציג להראות זרימת העקומות של עמילן (איור 2 א) וpullulan (איור 2 ב) כפונקציה של ריכוזם בממס DMSO טהור. צמיגויות מסוימות היו זממו נגד ריכוז biopolymer (איור 3 א לעמילן ואיור 3 ב לpullulan). מחלקות אלה, ריכוזי הסתבכות התקבלו כיירוט של הקווים מצוידים בsemidilute unentangled ומשטרי semidilute הסתבך.

איור 2
איור 2 זרימת עקומות של pullulan () Gelose 80 עמילן ו( ב ') בDMSO הטהור כfunctiעל ריכוז (%, w / v) בשעה 20 C °. בשתי הדמויות, עמילן וpullulan של ריכוזים נמוכים היו פחות צמיגים כדי לייצר מומנט מספיק בשיעורי גזירה נמוכים. נתונים לא אמינים אלו ובכך לא זממו. באופן כללי, שני biopolymers הראה התנהגות הניוטונית בריכוזים נמוכים, כלומר צמיגות הגזירה לכאורה לא הייתה תלויה בשיעור גזירה. דילול גזירה התברר כעולה ריכוזם, במיוחד מעבר 10% (w / v). עדיין דליל גזירת ההתנהגות הייתה חלשה. 15% ו20% (w / v) תפוצות pullulan רק הראו את השלב המוקדם של אזור חוק הכח על שיעורי גזירה גבוהים, ואילו תפוצות העמילן לא הראו הפחתה משמעותית בצמיגות מעל טווח שיעור הגזירה 0.1-100 שניות - 1. הודפס מחדש באישור מהנ"צ 11, זכויות יוצרים (2012) האגודה האמריקנית לכימיה, ועם אישור מהנ"צ 12, זכויות יוצרים (2014) Elsevier.

איור 3 איור 3 מגרש של צמיגות מסוימת לעומת עמילן () Gelose 80 ו (ב) ריכוז pullulan בDMSO הטהור. המדרונות של הקווים מצוידים ב( בצד שמאל) unentangled semidilute וsemidilute הסתבך משטרים (בצד ימין) מצביעים על תלות הריכוז של צמיגות ספציפית, aka דרוג תלות 4. Pullulan הראה תלות ריכוז חזקה יותר מעמילן במשטר הסבוך. היירוט של שני קווים מצוידים כונה כריכוז הסתבכות ג) בשעה שbiopolymers להתחיל חפיפה בפיזור. עמילן נדרש ריכוז גבוה יותר מאשר pullulan להתחיל לסבך. הודפס מחדש באישור מהנ"צ 11, זכויות יוצרים (2012) האגודה האמריקנית לכימיה, ועם אישור מהנ"צ 12, זכויות יוצרים (2014) Elsevier.

Electrospinning היה ניסיון לכלתפוצות biopolymer, ותוצאות להישפט במונחים של electrospinnability, כלומר סילון להרכיב יכולת במהלך electrospinning, ומורפולוגיה של הסיבים שנוצרו. פיזור של electrospinnability הטוב יצר סילון יציב ורציף שהביא בסיבים רציפים וחלק ללא טיפות. פיזור שלא היה מסוגל electrospin לא יכול ליצור סילון יציב או לפתח מצליף חוסר יציבות. כך או טיפות זעירות או סיבים עבים הופקדו לאמבטיה הקרישה. איור 4 מראה טוב נציג וסיבים עניים נבחנו מהמראה שלהם. איור 5 מסכם הערכת electrospinnability בריכוזים שונה של DMSO בממס וbiopolymer בפיזור לעמילן וpullulan, בהתאמה . בנוסף להסתבכות ריכוזים, צמיגויות גזירה ב100 שניות -1 היו זממו נגד ריכוז biopolymer, שבו אזורים של electrospinnability היו מצוינים (איור 6). >

איור 4
איור 4: micrographs אלקטרונים סורק של עמילן טוב (משמאל) ועלוב (מימין) וסיבי pullulan. סיבים טובים חלקים, רציפים, וכיוון אקראי, ואילו סיבים עניים עשויים להיות חרוזים, הפסקות, וטיפין כפי שמוצגים באיור (עיגולים אדומים). (א) 10% (w / v) Gelose 80 עמילן ב95% (V / V) DMSO, (ב) 8% (w / v) Gelose 80 עמילן ב80% (V / V) DMSO, (ג) 17 % (W / v) pullulan ב40% (V / V) DMSO, ו -9% (w / v) pullulan ב80% (V / V) DMSO (ד). הודפס מחדש באישור מהנ"צ 11, זכויות יוצרים (2012) האגודה האמריקנית לכימיה, ועם אישור מהנ"צ 12, זכויות יוצרים (2014) Elsevier.

"Width =" jpg 500 "/>
איור 5 הערכת electrospinnability של תפוצות pullulan () Gelose 80 עמילן ו( ב ') כפונקציה של ריכוז DMSO בריכוז הממס וbiopolymer בפיזור: electrospinnability טוב (עיגולים), electrospinnability העלוב (יהלומים), ולא מסוגל electrospin (X של). אזורים מוצלים בערך מייצגים אזורי electrospinnable. ריכוזי הסתבכות גם מתויגים כ. הודפס מחדש באישור מהנ"צ 11, זכויות יוצרים (2012) האגודה האמריקנית לכימיה, ועם אישור מהנ"צ 12, זכויות יוצרים (2014) Elsevier.

איור 6
איור 6 צמיגות גזירה (ב100 שניות -1) של 80 עמילן וpullulan (B) תפוצות () Gelose כפונקציהריכוז biopolymer בממסי DMSO / מים שונים. אזורים מוצלים בערך מייצגים את אזור electrospinnable. הודפס מחדש באישור מהנ"צ 11, זכויות יוצרים (2012) האגודה האמריקנית לכימיה, ועם אישור מהנ"צ 12, זכויות יוצרים (2014) Elsevier.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Rheology הוא כלי חיוני כדי ללמוד את העיבוד של פולימרים, הכוללים סיבים ספינינג קונבנציונלי וelectrospinning 13. מהמחקרים יציבים גזירת rheological, קונפורמציה פולימר ויחסי הגומלין שלהם בממסים שונים ניתן לפתור (איורים 2 ו -3). בריכוזים לא גבוהים מספיק למולקולות biopolymer חפיפה אחד עם השני, תלות הריכוז שלהם הייתה בסביבות 1.4 (איור 3), שהייתה בהסכם טוב עם ערכים מדווחים של פולימרים אחרים ב3,4 ממס טוב. לאחר מולקולות biopolymer להתחיל לסבך, הצמיגות הספציפית הראתה תלות גבוהה בהרבה על ריכוז. ערך n גדול יותר מצביע על אינטראקציה מולקולאריים חזקה. סוכרים סליל אקראיים רבים הראו את תלות ריכוז דומה, עם ערך n של כ 3.3 14. Pullulan הראה אינטראקציה חזקה יותר מעמילן בממסים של פותוכן h DMSO, אולי בשל האופי המולקולרי של שני biopolymers. העמילן משמש לו כמה רכיבים מסועפים מאוד (~ amylopectin 20%), ואילו pullulan צריכה להיות ליניארי. כמובן, המשקל המולקולרי, אשר לא היו ידועים, היה גם השפעה.

ריכוז ההסתבכות יהיה תלוי בקונפורמציה של biopolymer בפיזור. לדוגמא, ריכוז ההסתבכות של עמילן ב92.5% (w / v) תמיסה מימית DMSO הוא נמוך בהרבה מזה שבDMSO הטהור 11. זה מרמז על כך שמולקולות עמילן קיימת בקונפורמציה מורחבת יותר ב92.5% (w / v) תמיסה מימית DMSO כך שהם תופסים נפח גדול יותר הידרודינמית ונוטים לחפוף בקלות רבה יותר. ריכוזי ההסתבכות של pullulan לא להשתנות באופן דרסטי כמו אלה של עמילן עם איכות משתנה ממס, כנראה בגלל ששניהם מים וDMSO הם ממסים טובים לpullulan ויש לו השפעה מועטת על קונפורמציה המולקולרית. מים, שאינו טובממס לעמילן, עשה את התרחיש מסובך הרבה, שכן מולקולות עמילן לא נמסו תשפיע על תגובת rheological.

לטוות סיבים טובים, הריכוז צריך להיות 1.2-2.7 ו1.9-2.3x ריכוז ההסתבכות לעמילן וpullulan, בהתאמה (איורים 4 ו -5). טווח זה הוא צר לpullulan, כנראה גם בשל הבדל קונפורמציה פחות בממסים. זה היה מעניין לציין כי פיזור בריכוז הסתבכות, כאשר פולימרים להתחיל לסבך אחד עם השני, לא היה electrospinnable. כנראה, כוח גזירה גבוה כרוך בחפיפה לעכב electrospinning שרשרת ואינטראקציה פולימר טווח ארוך שאולי כבר הוקמה בתנאי גזירת סטטי ונמוכים, ובכך הסתבכות משופרת ודי נדרש. בנוסף, צמיגות גזירה גם מילאה תפקיד חשוב (איור 6). עמילן electrospinnable וdispers pullulanיונים ליפול לטווח דומה של צמיגות גזירה ב100 שניות -1, עם גבול עליון של 2.2 Pa · שניות.

ההליך המתואר במסמך זה יכול להיות שונה בהתכתבות עם הציוד וחומרים המשמשים במחקרים אחרים. הפירוק של פולימרים הוא הצעד הקריטי הראשון בפרוטוקול זה, כי מצאנו כי תפוצות עמילן מומסים באופן חלקי (לדוגמא, ב85% (w / v) DMSO) המיוצרים על נתוני צמיגות גזירה יציבים לא יציבים שמנעו קביעה מדויקת של דואר ג. בעת ביצוע מדידות גזירה יציבה, אנחנו מעדיפים להתחיל משיעור הגזירה הגבוה ביותר. בעשותם כך, הפיזור מופץ באופן שווה בתוך הפער על ידי העזרה של שיעור גזירה גבוה. צעד electrospinning נדרש להתאמן הרבה. יש לשים לב לשינוי הצורה של הטיפה בקצה המחט. אמצעי בטיחות במהלך electrospinning לא צריך להיות מוזנח. הסכנה העיקרית של electrospinning מגיעה מהמתח הגבוה המשמש בהתהליך הדואר, למרות שנוכחי הוא נמוך יחסית. יש לבצע ניסויי Electrospinning במנדף על מנת לגרש את אדי ממסים שעלולים להוות סכנות בריאותיות אם הוא נחשף אליו במשך זמן רב. הימנע ממרחק קרוב ואפילו ליצור קשר בין קצה המחט הטעונה ואמבטית הקרישה, כי אלה יגרמו למפגע קצר ואש.

לעשות שיטות rheological המועסקות במחקר הנוכחי יש מגבלות. לדוגמא, יש לציין כי שיעור הגזירה בפועל מעורב בelectrospinning הוא גבוה בהרבה מ100 שניות -1 1. בנוסף לגזירה, rheology elongational rheology למד, המאפיין את המתיחה של פיזור לאורך המסלול, עשויים גם לשחק תפקיד חשוב 15. Rheometer שימש במחקר זה הוא לא מסוגל אפיון צמיגות elongational.

מחקרי rheological יכולים לספק מידע רב ערך על קונפורמציה biopolymer בdispersions ומאפייני העיבוד שלהם. פרוטוקול זה הוא שעשוי להיות שימושי בelectrospinning של רבים biopolymers האחר והתערובות שלהם, במונחים של בחירת ממס מערכת, אופטימיזציה של פרמטרים, ומנגנון יצירת סיבים ברמה מולקולרית.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

החוקרים מצהירים כי אין להם שום דבר לגלות.

Acknowledgments

עבודה זו ממומנת בחלקו על ידי המוסד למשרד החקלאות האמריקנית הלאומי למזון וחקלאות, תכנית מענקים תחרותיים לאומית, הלאומית למחקר תכנית יוזמה 71.1 2,007 פ.י. כגרנט 2007-35503-18392 מס, והמכונים הלאומיים לבריאות, מכון לאלרגיה ומחלות זיהומיות , R33AI94514-03.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Gelose 80 starch Ingredion Used as it is
Pullulan Hayashibara Co. Ltd Used as it is
Dimethyl sulfoxide BDH Chemicals BDH1115-4LP
Ethanol VWR International 89125-172 200 proof
Rheometer TA Instruments ARES  50 mm cone and plate geometry
Syringe (10 ml) Becton, Dickinson and Company 309604 Syringe with Luer-Lok® Tip
High voltage generator Gamma High Voltage Research, Inc. ES40P
Syringe pump Hamilton Company 81620
Environmental scanning electron microscope FEI Company Quanta 200 for starch fibers
Environmental scanning electron microscope Phenom-World Phenom G2 Pro for pullulan fibers

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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

Tags

הנדסת ביוטכנולוגיה גיליון 91 electrospinning rheology הסתבכות מולקולרית סיבים nanofiber biopolymer סוכרים עמילן pullulan
מולקולרי הסתבכות וElectrospinnability של Biopolymers
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Kong, L., Ziegler, G. R. MolecularMore

Kong, L., Ziegler, G. R. Molecular Entanglement and Electrospinnability of Biopolymers. J. Vis. Exp. (91), e51933, doi:10.3791/51933 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter