Fondamenti electrospinning: Soluzione Ottimizzazione e parametri Apparatus

Questo esperimento dimostra l'elettrofilatura di impalcature di nanofibre per strutture extracellulari di supporto cellulare in vitro e in vivo. Iniziare scegliendo un solvente polimerico e una geometria del collettore adatti al tipo desiderato di nanofibre. Il passaggio più importante di questo processo consiste nel determinare la concentrazione critica di intreccio al di sopra della quale è possibile formare fibre.

Successivamente, occorre regolare il sistema per produrre densità, diametro e allineamento delle fibre. La microscopia elettronica desiderata indica i diversi tipi di fibre che possono essere prodotte. È stato dimostrato che questi scaffold di nanofibre elettrofilate accelerano la maturazione, migliorano la crescita e guidano la migrazione delle cellule in vitro.

Generalmente, le persone nuove rispetto a questo metodo incontreranno difficoltà perché l'elettrofilatura può essere un processo delicato. Le dimostrazioni visive di questo metodo sono fondamentali, poiché i passaggi di ottimizzazione dell'apparato risultano difficili da comprendere senza un'esperienza pregressa nell'elettrofilatura. Quando si sceglie un polimero e un solvente per l'elettrofilatura, considerare caratteristiche come biodegradabilità, termoplasticità e capacità di reticolazione, tenendo presente l'applicazione finale.

Quindi determinare l'equipaggiamento di protezione individuale adeguato in base alle opzioni selezionate. Successivamente, selezionare un substrato su cui raccogliere le nanostrutture, come vetro, plastica, metallo o wafer di silicio. Scegliere ora la geometria del collettore.

Le fibre disposte in modo casuale vengono raccolte su piastre ferme. Mentre le fibre allineate possono essere raccolte su ruote in rapida rotazione, tamburi, aste o piastre parallele, è necessario garantire che il collettore sia conduttivo e rimanga isolato in modo da poter essere messo a terra senza mettere a terra contemporaneamente oggetti adiacenti. Nel caso di collettori rotanti, la ruota deve essere isolata rispetto al suo perno.

Per approssimare empiricamente la concentrazione critica di intreccio, preparare diverse concentrazioni polimeriche candidate; tra queste, scegliere una concentrazione che scorra. La soluzione dovrebbe essere un liquido viscoso, ma non un gel. A questo punto, impostare l'apparato di elettrofilatura.

La siringa deve essere posizionata a una distanza di 20 centimetri dal collettore per iniziare a caricare la pompa per siringa con la soluzione scelta e impostare la velocità della pompa in modo che ogni goccia di soluzione rimossa dalla punta venga immediatamente sostituita. Collegare a terra il collettore e fissare il cavo ad alta tensione alla piastra conduttrice. Assicurarsi che l'alimentatore sia impostato a zero prima di avviare la rotazione della ruota e, aumentando lentamente la tensione, osservare il battito della soluzione alla punta dell'ago e monitorare il flusso.

Continuare a regolare la tensione per ottenere un getto lungo e stabile. Se non è possibile ottenere un getto stabile, regolare prima la concentrazione della soluzione polimerica. Se il getto è difficile da vedere, utilizzare uno sfondo opaco scuro e posizionare una sorgente luminosa unidirezionale tra l'osservatore e il getto.

A volte, la soluzione polimerica gocciola direttamente dalla punta della siringa senza essere attratta dalla ruota. In questo caso, verificare che la piastra conduttrice sia a contatto con la punta dell'ago e che il collettore sia collegato a massa. Se la goccia di soluzione polimerica sulla punta della siringa è inclinata verso la ruota ma non forma un getto, aumentare la tensione.

Effettuare le regolazioni variando la distanza e la tensione finché non si ottiene un flusso costante. Quando si formano grossi grumi di polimero alla punta della siringa, rimuoverli con un tovagliolo di carta fissato a un bastoncino non conduttivo. Per correggere flussi oscillanti o ondulanti, ridurre la tensione o aumentare la distanza tra la punta della siringa e la ruota.

Se il getto continua a oscillare, utilizzare una concentrazione più elevata di polimero oppure aggiungere un po' di solvente con un'evaporazione più lenta alla soluzione. Visibile. Getti stabili che entrano in contatto osservabile con la ruota impostata a un'elevata velocità di rotazione garantiscono la massima uniformità e allineamento, migliorando la lunghezza e la stabilità di un getto breve e discontinuo. Aumentare la soluzione polimerica.

Aggiungere ulteriore solvente a lenta evaporazione oppure regolare la tensione. A volte, quando si raccolgono fibre casuali su una piastra stazionaria, le fibre possono iniziare a formare fogli o filati a mezz'aria. Questo indica che la tensione è impostata troppo alta.

Quando si osservano perle nelle fibre, aumentare la soluzione polimerica e assicurarsi che la piastra conduttrice sia in contatto continuo con l'ago e che il pennello metallico collegato a terra sia in contatto continuo con la ruota. Inoltre, si dovrebbe cercare di ottenere un flusso costante. Flussi irregolari spesso indicano la formazione di fibre perlinate.

Se le fibre si formano come nastri o si espandono, utilizzare una concentrazione più elevata di polimero o un solvente con una velocità di evaporazione più alta per correggere le fibre che formano onde o arricciamenti. Aumentare la velocità della ruota o spostare la punta della siringa più lontano dal collettore. Inoltre, verificare che la piastra conduttrice e il collettore non vibrino.

A volte si desidera creare pori, in tal caso utilizzare semplicemente un solvente ad elevata evaporazione. Tuttavia, se i pori non sono desiderati, provare ad aggiungere una piccola quantità di solvente coadiuvante meno volatile del solvente principale. Quando il collettore ruota a bassi giri al minuto o è fermo, la qualità dell'allineamento è scarsa.

Aumentare l'allineamento aumentando la velocità della ruota. Le nanostrutture elettrofilate sono efficaci nella coltura e nello studio di vari tipi cellulari. Ad esempio, i neuroni primari di ratto possono essere colorati per la beta tubulina e la controcolorazione nucleare dpi.

È importante notare che le fibre possono essere visualizzate anche quando un colorante come il solforamina viene aggiunto alla soluzione di filatura dopo il suo sviluppo. Questa tecnica ha permesso ai ricercatori nel campo dei biomateriali e della biologia cellulare di esplorare le interazioni tra le cellule e una varietà di caratteristiche e geometrie nano-topografiche. Non bisogna dimenticare che lavorare con alte tensioni può essere estremamente pericoloso, e si devono sempre adottare precauzioni per isolare l'operatore dall'apparecchiatura durante l'esecuzione di questa procedura.