バイオメディカル応用のための超疎水性高分子材料を製造します

サマリー

二次元および三次元の超疎水性高分子材料は、生分解性ポリマーをエレクトロスピニングまたはエレクトロスプレーして調製し、類似の組成の低表面エネルギーポリマーと混合します。

要約

永久的または準安定非接液状態を有する表面を有する超撥水材料は、生物医学および産業用アプリケーションの数について興味深いものです。ここでは、ポリエステルから成る疎水性の共重合体でドープされた主要なコンポーネント、およびstearate-として、生分解性、生体適合性脂肪族ポリエステル（例えば、ポリカプロラクトン及びポリ（ラクチド- コ -glycolide））を含むポリマー混合物をエレクトロスピニングまたはエレクトロスプレー方法を説明します変性ポリ（グリセロールカーボネート）は超疎水性生体材料を提供します。エレクトロスピニングまたはエレクトロスプレーの製造技術は、それぞれ、上および繊維や粒子内に強化された表面粗さと気孔率を提供しています。ポリエステルとのブレンド及び安定エレクトロスピニングまたはエレクトロスプレーすることができる低表面エネルギーコポリマードーパントの使用は、これらの超疎水性物質が得られます。そのような繊維サイズ、コポリマードーパント組成物および/またはCOなどの重要なパラメータncentration、濡れ性への影響が議論されています。ポリマー化学およびプロセス工学のこの組み合わせは、おそらく、様々な用途のためのポリマーのより広いクラスに一般化されているスケーラブルな技法を使用して、アプリケーション固有の材料を開発するための多目的なアプローチを提供します。

概要

超疎水性表面は、一般的に明白な水との接触が低い接触角ヒステリシスと150°よりも大きい角度示すものとして分類されます。これらの表面は^、1-6湿潤レジスト得られた空気-液体-固体界面を確立するために、低表面エネルギー材料で高い表面粗さを導入することによって作製されます。製造方法、薄膜または多層超疎水性表面に応じて、多層超疎水性基材コーティング、あるいはバルク超疎水性構造を製造することができます。この永久的または半永久的な撥水性は、セルフクリーニング表面^7を調製するために使用される有用な特性であり、防汚マイクロ流体デバイス⁸細胞/タンパク質表面^9,10、抗力低減面^11、及び薬物送達デバイス^{12- 15。}最近では、刺激応答性超疎水性材料が濡れる状態に非接液を化学によってトリガーされた場合について説明されている、物理的、あるいは環境手がかり（ 例えば 、光、pH、温度、超音波、および現在の電位を/適用^{）14,16-20、}およびこれらの材料は、追加のアプリケーション^21-25のための使用を見つけています。

第1の合成超疎水性表面をmethyldihalogenosilanes ²⁶の材料の表面を処理することによって調製され、使用される材料は、 インビボでの使用に適していなかったように、生物医学的用途のために限られた価値ありました。ここで我々は、生体適合性ポリマーからの表面およびバルク超疎水性材料の製造が記載されています。我々のアプローチは、エレクトロスピニングまたはポリエステルとステアリン酸で修飾されたポリ（グリセロールカーボネート^）27-30から成る疎水性の共重合体でドープされた主要な成分とする生分解性、生体適合性の脂肪族ポリエステルを含むポリマー混合物をエレクトロスプレーを伴います。製造技術が上とfibe以内強化表面粗さと気孔率を提供それぞれRSまたは粒子、共重合体のドーパントの使用は、ポリエステルとブレンドし、安定^27,31,32を電界紡糸またはエレクトロスプレーすることができる低表面エネルギーポリマーを提供します。

ポリ（乳酸）などの脂肪族生分解性ポリエステル（PLA）、ポリ（グリコール酸）（PGA）、ポリ（乳酸- コ -glycolic酸）（PLGA）、ポリカプロラクトン（PCL）は、臨床的に承認されたデバイスで使用されるポリマーでありますおよび生物医学材料研究において顕著なため、それらの非毒性、生分解性、および合成³³の容易さ。 PGAおよびPLGAは^34〜37、それぞれ、1960年代と1970年代初期における生体吸収性縫合糸としてクリニックにデビュー。それ以来、これらのポリ（ヒドロキシ酸）は、このようなマイクロ^38,39およびナノ粒子^40,41、ウェハ/ディスク⁴²などの他のアプリケーション固有のフォームファクタ、さまざまなに加工された^{、27,43メッシュ、44を}発泡し、フィルム⁴⁵ 。

脂肪族ポリエステル、並びに生物医学的関心のある他のポリマー、高表面積および空隙率ならびに引張強度を有するナノまたはマイクロファイバー網状構造を生成するために電界紡糸することができる。 表1は 、様々な生物医学的用途のために合成ポリマーのエレクトロスピニングおよびそれらの対応します参照。エレクトロスピニングおよびエレクトロスプレーは、迅速かつ商業的にスケーラブルな技術です。これらの2つの類似の技術は、それが接地ターゲット^46,47に向けられるように、シリンジポンプ設定で溶融/ポリマー溶液の表面張力を克服するために、高電圧（静電反発力）を適用することに依存しています。この技術は、低表面エネルギーのポリマー（例えば、ポリ疎水性ポリマー（カプロラクトンコ -グリセロールモノステアレート））、得られた材料展示超疎水性と関連して使用される場合。

この一般的な合成や材料の処理方法を説明するために、生物医学ポリマーから超疎水性材料を構築するために、我々は、超疎水性polycaprolactone-およびポリ（ラクチド- コ -glycolide）代表例として系材料の合成が記載されています。それぞれの共重合体ドーパントポリ（カプロラクトンコ -グリセロールモノステアレート）およびポリ（ラクチド- コ -グリセロールモノステアレート）は、第1ポリカプロラクトン及びポリ（ラクチド- コ -glycolide）とブレンド、合成され、それぞれ、最終的に電界紡糸またはエレクトロ。得られた材料は、SEMイメージングと接触角の角度測定によって特徴付けられ、 インビトロおよびインビボでの生体適合性について試験されます。最後に、三次元の超疎水性メッシュスルーバルク濡れが造影microcomputed断層撮影法を用いて検討されています。

プロトコル

1.官能化ポリ（1,3-グリセロールcarbonate- コカプロラクトン^）29およびポリ（1,3-グリセロールcarbonate- 共同ラクチド ^{）27,28の合成} 。

1. モノマー合成。
   1. 500 mlの乾燥テトラヒドロフラン（THF）中の（50グラム、0.28モル、1当量） のシス -2-フェニル-1,3-ジオキサン-5-オールを溶解させ、窒素下、氷上で攪拌しました。細かく乳鉢と乳棒で粉砕、水酸化カリウム（33.5グラム、0.84モル、3当量）を追加します。氷浴中でフラスコを置きます。
   2. 追加49.6ミリリットル臭化ベンジル（71.32グラム、0.42モル、1.5当量）を滴下氷上で撹拌しながら。反応は、窒素下、24時間撹拌しながら室温まで昇温できるようにします。
   3. 水酸化カリウムを溶解し、回転蒸発によりTHFを除去するために蒸留水150 mlを加え。
   4. 1リットルの分液漏斗に200ミリリットルのジクロロメタン（DCM）と残りの材料を抽出します。二回抽出を繰り返します。
   5. 硫酸ナトリウム上で有機相を乾燥させます。
   6. 結晶化しますこの溶液に600ミリリットルの無水エタノールを加えるよく混合し、-20℃で一晩保存することにより、製品。生成物は、後続のステップを実行する前に、数日間、-20℃で保存することができます。
   7. ブフナー漏斗を通して真空濾過により生成物を単離し、高真空に乾燥。生成物は、後続のステップを実行する前に数日間保存することができます。このステップのための典型的な収率は〜80％です。
   8. 1-Lの丸底フラスコに、ステップ1.1.7で得られた生成物を中断する。メタノール（300ml）で。 2規定塩酸150ミリリットルを追加します。 2時間80℃で還流。
   9. 溶剤蒸発させ、24時間高真空下に置きます。この工程の収率は、典型的には> 98％です。
   10. （650ミリリットル）をTHFに1.1.9の製品を溶解し、2リットルの丸底フラスコに移します。氷浴にフラスコを置き、窒素下で撹拌します。窒素下でフラスコに22.4ミリリットルクロロギ酸エチル（25.6グラム、0.29モル、2当量）を追加します。
   11. 32.8ミリリットルのトリエチルアミン追加（0.29モル、2当量）をトン添加漏斗を、O。 THFの等量混ぜます。丸底フラスコに添加漏斗を配置し、窒素下に保ちます。
   12. 激しく撹拌しながら、慎重にトリエチルアミン/ THF混合物の滴下丸底フラスコに氷の上を分注します。注意：これは発熱反応です。急激な温度上昇を防止するために、何より速い毎秒1滴よりトリエチルアミン/ THF溶液を添加しません。フルボリュームを追加した後、室温に温め、または24時間、4時間反応をかき混ぜます。
   13. ブフナー漏斗を用いてトリエチルアミン塩酸塩を除外。ロータリーエバポレーターで溶媒を蒸発させ。
   14. フラスコにジクロロメタン（200ml）に加え、残留物が溶解するまでゆっくりと加熱します。旋回しながらジエチルエーテル120ミリリットルを追加します。 -20℃で一晩Storeは、生成物を結晶化します。
   15. フィルタモノマー結晶および重合前に再結晶化します。モノマー製品は2週間、室温で密封し、-20で保存することができます6; C無期限。 ¹ H NMRによる製品、質量分析、および元素分析を確認してください。モノマー合成では、この最後のステップのための典型的な収率は40〜60％の間です。
2. D、L-ラクチド/εカプロラクトンの共重合5-ベンジルオキシ-1,3-ジオキサン-2-オン。
   1. 140°Cまで加熱シリコーン油浴。
   2. （1.1で調製した）5-ベンジルオキシ1,3-ジオキサン-2-オン2.1gのを測定し、乾燥した100mlの丸底フラスコに追加します。 D、L-ラクチドを共重合した場合、5.7グラムを測定し、今フラスコに追加します。磁気攪拌棒を加え、ゴム栓でフラスコを密封します。
      1. また、小さな梨型フラスコにスズ（II）エチルヘキサン酸240mgの（過剰）を測定。この重合は、20モル％のグリセロールカーボネートモノマー組成物をもたらすであろう。異なるモノマー組成を達成するために、モノマーの質量を調整します。
   3. 5分間のシュレンクマニホールドに窒素で両フラスコをフラッシュし、4.24ミリリットルのε-caprolacを追加窒素下でトーン。微量の水を除去するために、15分間高真空（300ミリトール）を適用することによってフラスコ」の雰囲気を避難させます。
   4. 窒素をフラスコ」の雰囲気を充電。二回以上このサイクルを繰り返します。
   5. 窒素下で、スズ触媒と500μlの乾燥トルエンを混ぜます。
   6. 140℃の油浴中でモノマーフラスコを置き、すべての固形物が溶融した後、触媒を追加します。配信触媒混合物の総体積は〜100μLである必要があります。次いで、室温に溶融ポリマーを冷却、せいぜい24時間、140℃で保管してください。すぐに、または少なくとも24時間後以降の手順を実行します。
   7. ジクロロメタン中のポリマー（50ml）に溶解し、冷メタノール（200mL）に沈殿します。高真空下で上清をデカントし、乾燥。その後の工程は、直ちに、または任意の時点で行うことができます。さらに使用するまで冷凍庫に保管してポリマー。典型的な重合収率/変換は80-95％の間です。
   8. ^{1を実行します}H NMR分析は、コモノマーのモル比を決定します。重水素化クロロホルム_（CDCl 3中）にポリマーを溶解し、4.58から4.68 ppmのカーボネートモノマーのベンジルプロトンシフトを統合。 5.2 PPM（PLGA）で2.3 PPM（PCL）とメチンピークのメチレンピークのそれとこのピーク面積を比較します。
3. ポリマー変性：脱保護および移植。
   1. 高圧水素化容器中で120 mlのテトラヒドロフラン（THF）中のポリマー（〜7のg）を溶解します。計量およびパラジウム - 炭素触媒（〜2グラム）を追加します。
   2. 水素化装置を用いて容器に水素を加えます。 4時間50psiで水素化します。注意：水素ガスは非常に可燃性です。この手順に精通者からの支援を求めて、常にこの実験を行う前に、可能なリークの供給ラインを検査します。
   3. 珪藻土の充填床を使用してパラジウム - 炭素触媒をフィルタします。 〜へのポリマーを濃縮し、回転蒸発し、PRECIの下で50ミリリットル冷メタノールにpitate。注意：ドライパラジウム微粒子が自然発火することができます。炎を窒息するためのフレアアップの際に近くの湿ったタオルをおいてください。それが凝集し、その発火を防ぐために維持するために、パラジウム/カーボンフィルターケーキに水を追加します。この手順に精通者からの支援を求めます。
   4. 高真空下で上清と乾燥をデカント。 4.65 ppmの_（CDCl 3中の¹ H NMR）でピーク消失に注目することによって遊離ヒドロキシルに全変換を確認してください。これらのポリマーは、直ちに使用するか、または後で使用するために保存することができます。このステップの収率は> 90％。
   5. 500 mlの乾燥ジクロロメタン（DCM）中のポリマーおよびステアリン酸（1.5当量）を溶解します。 N、N'-ジシクロヘキシルカルボジイミド（DCC、2.0当量）および4-ジメチルアミノピリジンの3フレークを加えます。 24時間室温で窒素下で撹拌しました。
   6. 繰り返し濾過および濃度の一連の不溶性N、N'- dicyclohexylcarboureaを削除します。最後には、集中50ミリリットルを解決。
   7. 冷メタノール（〜175ミリリットル）にポリマーを沈殿させ、上澄みをデカント。高真空下で一晩ポリマーを乾燥させます。これらのポリマーのその後の使用は、任意の時点で実行するが、長期保存のために冷凍庫にポリマーを保持することができます。この最終修正ステップの収率は85〜90％の間で一般的です。

2.合成されるコポリマーの特徴付け

1. 〜10mgのポリマーを秤量（実際の質量を記録）と気密に封止した後、アルミニウム製サンプルパンに追加します。ロードサンプルパンと無負荷（参照）、示差走査熱量計にパン。
2. プログラム温度ランプおよび冷却（「熱/クール/ヒート」）サイクル：225℃〜20℃から1）熱10℃/分で、2）5℃/分で-75℃に冷却し、 10℃/分で225°Cまで3）熱。
3. 融点 （T _m）を決定し、結晶化（ T _c）が、熱トレース（該当する場合）のガラス_転移温度（T g）、および融解熱（ΔHの_F）。
4. THF中の各合成した共重合体（1mg / ml）を溶解し、0.02μmのPTFEフィルターでろ過します。ゲル浸透クロマトグラフィーシステムに溶液を注入し、ポリスチレン標準の範囲に対する保持時間を比較します。

エレクトロ/ ^27,31のエレクトロスプレー3.準備ポリマー溶液

1. （5：1）、クロロホルム/メタノールのような適当な溶媒中、10-40重​​量％のポリマーを溶解するPCLまたはテトラヒドロフラン/ N、N-ジメチルホルムアミド（7：3）PLGAのために、一晩。この手順のために必要なポリマーの質量は、所望のメッシュの大きさに依存します。
   注：例えば、約300ミクロンの厚さの10 cmでX 10cmのメッシュを生成するために、1グラムは、典型的には必要とされます。これは、材料の損失を注目する価値がありますESは、このような（特に粘性の溶液のための）注射器への溶液移動中など、及びエレクトロスピニングプロセスの歩留まりを低下され、オプションのコネクタチューブと針ハウジング自体に存在するデッドボリュームからこのプロトコルのその後の工程で発生する可能性があります。収率のこれらの減少は、材料の最大20％の損失をもたらすことがあり、それはこれらの損失を予想し1.5倍にスケールアップすることが推奨され、また、初めてこの手順を実行する際にエレクトロスピニング・パラメータの最適化に関連するものの損失。
   1. より濃縮された溶液から予想されるより大きな繊維と、総ポリマー濃度を変化させることにより、繊維のサイズを制御します。疎水性のささやかな強化のために、超疎水性ドーパント（全ポリマー質量）の10％を使用します。極めて疎水性/超疎水性材料は、30〜50％のドーパントを使用し、および/ ​​または総ポリマー濃度を減少させる（ すなわち 、繊維のサイズを減少させます）。これらのソリューションとその後の作業がperfoすることができます翌日rmedまたはその後1週間以内。
   2. エレクトロスプレーは、例えば、クロロホルムのような適切な溶媒中で低濃度（ すなわち 、2-10％）で溶液を調製します。エレクトロスピニングのように、ポリマー濃度を変えることにより、粒子サイズを調節します。
2. 渦ポリマー溶液を十分に混合します。大きな気泡が治まる（5分）を許可します。
3. ガラスシリンジにロードソリューション。溶液粘度に応じて、プランジャを取り外し、注射器に直接溶液を注ぐことが最も簡単であり得ます。不活性、フレキシブルチューブの部分は、エレクトロスピニング、セットアップユーティリティで操作性を助けることができます。ホース/針アセンブリを介して空気を置換するために注射器を反転します。

4.エレクトロ/ポリマー溶液をエレクトロスプレー

1. ロードシリンジポンプへシリンジ、セット総容量（例えば、4.5ミリリットル）、この溶液を分配する時レート（例えば、5ミリリットル/時）。
2. と集電板をカバーluminum箔がその後の除去および輸送を容易にします。外側のエッジに沿ってマスキングテープで箔を固定します。
3. 針の先端に高電圧直流（HVDC）給電線を接続します。コレクタにこの針の先端までの距離は、1）が所定の電圧での電界に影響を与えるため、考慮すべき重要な変数であり、2）その収集時の衝撃繊維の溶剤及びその結果としての乾燥の蒸発を。
   1. 最初の試みとして、15センチメートルの先端・コレクタの距離を使用しています。注意：高電圧および引火性溶剤はエレクトロ/エレクトロスプレーに関与しています。外排気に十分に換気をしておらず、決して絶対的に一定のHVDC電源がオフになるまで、シリンジ/針に触れたり、カバーを開け。
4. 適用範囲の広い面積をエレクトロスプレー/エレクトロスピニングした場合、コレクタードラムを回転させ、翻訳をオンにします。それ以外の場合は、次の手順に進みます。
5. シリンジポンプを起動します。
6. オンにし、高いボルトを調整年齢源は、許容可能なテイラーコーンを達成します。針先の溶液が垂れている場合は、電圧を増加させます。複数のジェットが形成されている場合は、電圧を低減。繊維/粒子は、湿式又は適切に針の先端におけるドラッグの滴を解決しない電圧を調整する場合に表示される場合は、これらの調整に加えて、先端からコレクターまでの距離を調整する必要があるかもしれません。
   注：詳細なトラブルシューティングのために、リーチと共同研究者⁴⁷によって総合的なエレクトロスピニング最適化プロセスを参照してください。エレクトロスプレーは、一般的に、より高い電圧および電界紡糸よりも低い溶液濃度を含むであろう。
7. 高電圧源とシリンジポンプと電動式ドラム（該当する場合）をオフにします。エレクトロスピニングエンクロージャは30分間換気を続行できるようにします。
8. コレクタからメッシュ/コーティングを削除します。トレース溶媒は一晩フード内で蒸発させます。材料は、少なくとも2週間（PLGA）、または2を室温で保存することができますヶ月（PCL）。ステップ4.5から4.8までは、任意の順序で実行されてもよいです。

光と走査型電子顕微鏡により5特徴付ける繊維と粒子サイズ

1. 光学顕微鏡検査法
   1. エレクトロメッシュを生成する場合は、スライドガラス上にそれの薄い部分をカットし、マウントします。
   2. 繊維径、ノード特性（ブロブまたはディスクリート）と、繊維形状（ すなわち 、ビーズ、フラット、ストレート/波状）を確認します。理想的なエレクトロメッシュ繊維は、均一な直線状または波状、およびビーズフリーです。
2. 走査型電子顕微鏡（SEM）
   1. 導電性銅テープを使用したアルミニウムSEMスタブ上のメッシュ又はコーティングされた表面をカットし、マウントします。電界紡糸繊維及びエレクトロスプレーコーティングは、直接、事前にテープに繊維/粒子を堆積させることによって、SEMにより観察することができます。
   2. コー​​トメッシュ/スパッタコーティングを通じたAu / Pdを薄い（〜4 nm）の層でコーティング。
   3. ロードスタブSEM室へと1-2 keVの時に観察します。 250Xマニフィカ高い倍率は、粒子コーティングのための非常に超疎水性繊維との相互接続のための階層パターンなどの追加の繊維と粒子の特徴を明らかにしながらションは、材料の一般的な地形学的評価を提供します。

6.非湿潤特性を決定します

1. 前進および容積変化方法を用いて水接触角測定を後退
   1. 接触角ゴニオメータのステージにメッシュまたはコーティングされた材料（可能な場合）と場所の薄い（0.5センチメートル×5 cm）のストリップをカット。
   2. 材料表面に（24 AWGの注射針から）それを分配しながら、水滴プロファイルをキャプチャします。
      1. これを行うには、約5μlのドロップを開始し、材料表面と接触します。ゆっくりと前進水接触角を示し、液滴イメージを、ボリューム（20〜25μl）を追加し、キャプチャを続けます。針の先端は、液滴に比べて小さいこと、および目べきですEキャピラリーの長さは、液滴形状の歪みを最小限にするために、液滴よりも大きくなければなりません。
   3. 同時にそのドロッププロファイルをキャプチャしながら、この同じドロップを撤回。典型的には、平均値を報告するためにいくつかのサンプルの個別の表面位置に繰り返し、両方の前進および後退接触角の測定値10は、これらの材料を特徴付けるために十分です。
2. プロービング液体を変更することにより、材料の臨界表面張力を決定します。
   1. これらの混合物が表面張力^99-101を知っているように、エタノール、プロピレングリコール、又はエチレングリコールの含有量が異なる溶液を調製します。
      1. あるいは、1,4-、表面張力、例えば、水（72 MN / m）を、グリセロール（64 MN / m）を、ジメチルスルホキシド（44 MN / m）を、ベンジルアルコール（39 MN / m）を変化させて溶剤を使いますジオキサン（33 MN / m）を、1-オクタノール（28 MN / m）を、アセトン（25 MN /メートル）。これらの意志として、ポリマーを溶解しない溶剤を使用することが重要です結果を混乱させる。さらに、それは、表面張力に加えて、これらの液体は、接触角の測定に影響を与え、この技術の限界であることができる異なる粘度を持っている、ということに注意することが重要です。
      2. 材料表面にプローブしたこれらのソリューションの接触角を測定します。表面張力の関数としてプロット接触角。

7.メッシュ³¹のバルク濡れを検出

1. 3Dは、マイクロコンピュータ断層撮影（μCT）を使用してメッシュに水の浸透を観察します。
   1. 水にイオキサグレート（ヨード造影剤）の80 mg / mlの溶液を調製します。
   2. これらの溶液中のメッシュを水没し、37℃でインキュベートし;定期的に70 KVP管電圧、114μAの電流を用いてμCT（18μmの³ボクセル解像度）によって造影剤（水）の浸透を測定し、300ミリ秒の積分時間。
   3. 画像処理ソフトウェアを使用して、ピクセルINTENSを測定明るいピクセルは、水の浸透を表すメッシュの厚さ全体にわたって性。高い強度は水の浸透を表すために、画素閾値（〜1500年）を選択します。

8.テストメッシュの機械的性質

1. カット引張試験装置のグリップの間の1センチメートル×7センチ、場所に噛合しています。正確な幅、長さ、および厚さを測定します。
2. 3サンプルに延長のランプテストを実行します。弾性率、極限引張強度、及び破断点伸びを決定するためにこれらのデータを用いて、応力 - ひずみ曲線をプロットします。

結果

化学変換の一連の官能カーボネートモノマー、5-ベンジルオキシ-1,3-ジオキサン-2-オンを白色の結晶性固体（ 図1A）として合成される^。1 H NMRは、構造（ 図1B）および質量分析法を確認し元素分析は、組成物を確認してください。この固体を、次いで140℃の錫触媒開環反応を使用してD、Lラクチドまたはεカプロラクトンのいずれかと共重合されます。沈殿による精製後、ポリマー組成物は、4.58から4.68 ppmのベンジルプロトンの化学シフトとカプロラクトンまたはラクチドのメチンピーク（それぞれ2.3または5.2 ppmで）の特性メチレンピークを積分することにより¹ H NMR分析を用いて決定されます。ベンジル保護基の選択的除去は、パラジウム/ C触媒による水素化分解によって達成されます。完全な脱保護は^、1 H NMRスペクトル中のベンジルピークの消失に注目することによって確認されます。 Subseq遊離ヒドロキシル基へのステアリン酸のuentグラフト化は、最終的な共重合体は、疎水性にしま...

ディスカッション

生物医学ポリマーから超疎水性材料を構築するための我々のアプローチは、エレクトロスピニングおよびエレクトロスプレーのポリマー加工技術を用いて合成高分子化学を組み合わせたものです。これらの技術はそれぞれ、いずれかの繊維または粒子を提供します。具体的には、ポリカプロラクトン及びポリ（ラクチド- コ -glycolide）系超疎水性材料は、この方法を用いて調製されます。疎水性のコポリマー組成物を変化させることにより、最終的なポリマーブレンドのパーセント共重合体は、繊維/粒子サイズ、ポリマー全体の重量％、及び製造条件、得られたエレクトロ/エレクトロ材料の濡れ性を制御します。本研究で作製した材料は、非毒性および生体適合性ポリマーからのものであり、水の存在下で準安定空気バリアを有します。

このプロトコルにおける重要なステップは、開環重合を使用して共重合体を合成する）1を含む、2）エレクトロスピニングまたはエレクトロこのようなPCLまたはPLGA、対応する生物医学ポリマーとこれらの共重合体を噴霧。および3）その形態を特徴づける、非湿潤性の挙動/疎水性、機械的特性、およびi...

材料

この記事で使用された材料の一覧

名前	会社	カタログ番号	コメント
シリコーンオイル	Sigma-Aldrich	85409
CIS-2-Phenyl-1,3-ジオキサン-5-オール	Sigma-Aldrich	13468
臭化ベンジル	Sigma-Aldrich	B17905	有毒、涙液/眼刺激性、化学ヒュームフードでの使用
水酸化カリウム	Sigma-Aldrich	221473	腐食性
ロータリーエバポレーター	Buchi	R-124
高真空ポンプ	ウェルチ	8907
窒素、超高純度	エアガス	NI UHP300	圧縮ガス
テトラヒドロフラン、BHT	Pharmaco-Aaper	346000	。XXX
ジクロロメタン	Pharmaco-Aaper	313000	、有毒
セパリー漏斗(1 L)	フィッシャーサイエンティフィック	13-678-606
ナトリウム	Sigma-Aldrich	239313
エタノール、絶対	Pharmaco-Aaper	111USP200	、有毒。
ブフナー漏	斗フィッシャーサイエンティフィック	FB-966-F
メタノール	Pharmaco-Aaper	339000ACS	可燃性、有毒。
塩酸	Sigma-Aldrich	320331	腐食性です。蒸留水で2Nに希釈します。
クロロギ酸エチル、97%	Sigma-Aldrich	185892	有毒、可燃性、環境に有害
トリエチルアミン(無水)	Sigma-Aldrich	471283	有毒、可燃性、環境に有害
ジエチルエーテル	Pharmaco-Aaper	373ANHACS	非常に可燃性。XXXカラムで精製。
3,6-ジメチル-1,4-ジオキサン-2,5-ジオン(D,L-ラクチド)	シグマ-アルドリッチ	303143
錫(II)エチルヘキサン酸	シグマ-アルドリッチ	S3252	毒性。
ε-カプロラクトン(97%)	Sigma-Aldrich	704067
Toluene、無水	Sigma-Aldrich	244511	可燃性、有毒。
ガラス製シリンジ	Hamilton Company	1700-series
Deuterated chloroform	Cambridge Isotopes Laboratories, Inc.	DLM-29-10	有毒
核磁気共鳴装置	Varian	V400
パラジウム炭素触媒	Strem Chemicals, Inc.	46-1707
水素化装置ユニット	Parr	3911
水素化装置シェーカー容器	Parr	66CA
水素	空気ガス	HY HP300	非常に可燃性。
珪藻土	Sigma-Aldrich	22140
2H,2H,3H,3H-パーフルオロノナン酸	オークウッドプロダクツ株式会社	10519	有毒。
ステアリン酸	Sigma-Aldrich	S4751
N,N'-ジシクロヘキシルカルボジイミド	Sigma-Aldrich	D80002	有毒で刺激性があります。
4-(ジメチルアミノ)ピリジン	Sigma-Aldrich	107700	有毒。
Hexanes	Pharmaco-Aaper	359000ACS	有毒で可燃性。
ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)システム	レイニン
GPC カラム	ウォーターズ	WAT044228
示差走査熱量計	TAインスツルメンツ	Q100
クロロホルム	Pharmaco-Aaper	309000ACS	Toxic.
N、N-ジメチルホルムアミド	Sigma-Aldrich	227056	有毒で可燃性です。
ポリカプロラクトン、MW 70-90 kg/mol	Sigma-Aldrich	440744
ポリ(ラクチド-コグリコリド)、MW 136 kg/mol	エボニックインダストリー	LP-712
10 ml ガラスシリンジ	ハミルトンカンパニー	81620
18 AWG 鈍針	BRICO 医療用品	BN1815
エレクトロスピナーエンクロージャーボックス	カスタムメイド	N/A	アクリルパネル
高電圧DC電源	Glassman High Voltage, Inc.	PS/EL30R01.5	高電圧・感電危険
リニア(並進)ステージ	サーボシステムズ(株)	LPS-12-20-0.2	オプションの
プログラマブルモーター&電源	Intelligent Motion Systems, Inc.	MDrive23 Plus	オプション
24V DCモーター&電源	McMaster-Carr	6331K32	オプション
アルミコレクタードラム	カスタムメイド		オプション
シリンジポンプ	フィッシャーサイエンティフィック	78-0100I
倒立光学顕微鏡	オリンパス	IX70
走査型電子顕微鏡	カールツァイス	スープラV55
導電性銅テープ	3M	16072
アルミニウムSEMスタブ電子	顕微鏡科学	75200
角ゴニオメーターKruss		DSA100
プロピレングリコール	Sigma-Aldrich	W294004	有毒です。
エチレングリコール	Sigma-Aldrich	324558	有毒です。
イオキサグラテ	ゲルベット
ウシ胎児血清	アメリカンタイプ カルチャーコレクション	30-2020
マイクロコンピュータ断層撮影装置	スキャンコ
画像解析ソフトウェア (分析)	メイヨークリニック
引張試験機	インストロン	5848
マイクロメーター	マルチトヨ	293-340
ノギ	スフィッシャーサイエンティフィック	14-648-17