Abstract
Materiales superhidrófobas, con superficies que poseen estados no humedecida permanentes o metaestables, son de interés para un número de aplicaciones biomédicas e industriales. Aquí se describe cómo electrospinning electrospraying o una mezcla de polímeros que contiene un biodegradable, poliéster alifático biocompatible (por ejemplo, policaprolactona y poli (-glycolide co lactide-)), como el componente principal, dopado con un copolímero hidrófobo compuesto por el poliéster y una stearate- poli modificado (carbonato de glicerol) proporciona un biomaterial superhidrófoba. Las técnicas de fabricación de electrospinning o electrospraying proporcionan la rugosidad superficial y la porosidad mejorada sobre y dentro de las fibras o las partículas, respectivamente. El uso de un dopante copolímero de baja energía superficial que se mezcla con el poliéster y puede ser de forma estable electrospun o a electrospray proporciona estos materiales superhidrófobas. Parámetros importantes como el tamaño de la fibra, la composición dopante copolímero y / o concentration, y sus efectos sobre la humectabilidad se discuten. Esta combinación de la química de polímeros e ingeniería de procesos ofrece un enfoque versátil para desarrollar materiales específicos de la aplicación utilizando técnicas escalables, que probablemente generalizables a una clase más amplia de polímeros para una variedad de aplicaciones.
Introduction
Superficies superhidrófobas son generalmente clasificados como exhibiendo contacto con el agua desprende ángulos mayores de 150 ° con ángulo de histéresis bajo contacto. Estas superficies se fabrican mediante la introducción de alta rugosidad superficial sobre los materiales de baja energía superficial para establecer una interfaz de aire-líquido-sólido resultante que se resiste a mojar a 1-6. Dependiendo del método de fabricación, las superficies delgadas o de capas múltiples superhidrófobas, revestimientos de múltiples capas de sustrato superhidrófobas, o estructuras superhydrophobic incluso a granel se puede preparar. Esta repelencia al agua permanente o semi-permanente es una propiedad útil que se emplea para preparar superficies autolimpiables 7, 8, dispositivos de microfluidos superficies celulares / proteínas, 9,10 de arrastre de reducción de las superficies 11, y dispositivos de administración de fármacos anti-incrustantes 12- 15. Recientemente, materiales superhidrófobas estímulos-respuesta se describen en el que no se humedece a estado mojada se desencadena por la química, la físicaO señales ambientales (por ejemplo, luz, pH, temperatura, ultrasonido, y aplican potencial eléctrico / actual) 14,16-20, y estos materiales están encontrando su uso para aplicaciones adicionales 21-25.
Las primeras superficies superhidrófobas sintéticos se prepararon mediante el tratamiento de superficies de materiales con methyldihalogenosilanes 26, y eran de un valor limitado para aplicaciones biomédicas, como los materiales utilizados no eran adecuados para su uso in vivo. Aquí se describe la preparación de la superficie y los materiales a granel superhydrophobic a partir de polímeros biocompatibles. Nuestro enfoque implica electrospinning electrospraying o una mezcla de polímero que contiene un poliéster biodegradable, biocompatible alifático como el componente principal, dopado con un copolímero hidrófobo compuesto por el poliéster y un poli (carbonato de glicerol) modificado estearato-27-30 de. Las técnicas de fabricación proporcionan la rugosidad superficial y la porosidad mejorada sobre y dentro de la fibers o las partículas, respectivamente, mientras que el uso de un dopante copolímero proporciona un polímero de baja energía superficial que se mezcla con el poliéster y puede ser de forma estable electrospun o a electrospray 27,31,32.
Los poliésteres alifáticos biodegradables tales como poli (ácido láctico) (PLA), poli (ácido glicólico) (PGA), poli (ácido láctico co -glycolic ácido) (PLGA), y policaprolactona (PCL) son polímeros utilizados en dispositivos aprobados clínicamente- y prominente en la investigación de materiales biomédico debido a su no toxicidad, biodegradabilidad, y la facilidad de síntesis 33. PGA y PLGA debutaron en la clínica como suturas reabsorbibles en la década de 1960 y principios de 1970, respectivamente 34-37. Desde entonces, estos poli (hidroxiácidos) se han transformado en una variedad de otros factores de forma específica de la aplicación, tales como micro y nanopartículas 40,41 38,39, obleas / discos 42, mallas 27,43, espumas 44, y películas 45
Poliésteres alifáticos, así como otros polímeros de interés biomédico, se pueden electrospun para producir estructuras nano o malla de microfibra que poseen una elevada área superficial y porosidad, así como resistencia a la tracción. La Tabla 1 enumera la electrospun polímeros sintéticos para diversas aplicaciones biomédicas y sus correspondientes referencias. Electrospinning y electrospraying son técnicas rápidas y comercialmente escalables. Estas dos técnicas similares se basan en la aplicación de alta tensión (repulsión electrostática) para superar la tensión superficial de una solución de polímero / fundir en una configuración de bomba de jeringa en que se dirige hacia un blanco puesto a tierra 46,47. Cuando se utiliza esta técnica en combinación con polímeros de baja energía superficial (polímeros hidrófobos tales como poli (co caprolactone- monoestearato de glicerol)), el superhydrophobicity materiales exhiben resultante.
Para ilustrar este enfoque general de procesamiento de materiales sintéticos ya la construcción de materiales superhydrophobic a partir de polímeros biomédicos, se describe la síntesis de polycaprolactone- superhidrofóbica y poli (-glycolide co lactide-) basados en materiales como ejemplos representativos. La respectiva dopantes de copolímero de poli (co caprolactone- monoestearato de glicerol) y poli (co lactide- monoestearato de glicerol) se sintetizaron primero, luego se mezcla con policaprolactona y poli (-glycolide co lactide-), respectivamente, y finalmente electrospun o a electrospray. Los materiales resultantes se caracterizan por SEM de imagen y ángulo de contacto goniometría, y se ensayaron para in vitro e in vivo biocompatibilidad. Por último, la humectación a granel a través de mallas superhydrophobic tridimensionales se examinó utilizando microtomografía computarizada con contraste.
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Protocol
1. Síntesis funcionalizables poli (1,3-glicerol-caprolactona co carbonato) 29 y poli (1,3-glicerol -láctido co carbonato) 27,28.
- La síntesis de monómeros.
- Disolver cis -2-fenil-1,3-dioxan-5-ol (50 g, 0,28 mol, 1 eq.) En 500 ml de tetrahidrofurano seco (THF) y se agita en hielo en atmósfera de nitrógeno. Añadir hidróxido de potasio (33,5 g, 0,84 mol, 3 eq.), Finamente triturado con un mortero y mano de mortero. Coloque el frasco en baño de hielo.
- Añadir 49,6 ml de bromuro de bencilo (71,32 g, 0,42 mol, 1,5 eq.) Gota a gota con agitación en hielo. Dejar que la reacción se caliente a temperatura ambiente con agitación durante 24 h, en atmósfera de nitrógeno.
- Añadir 150 ml de agua para disolver el hidróxido de potasio y retirar el THF por evaporación rotatoria destilada.
- Extraer el material restante con 200 ml de diclorometano (DCM) en un embudo de decantación de 1-L. Repetir la extracción dos veces.
- Se seca la fase orgánica sobre sulfato de sodio.
- Cristalizarel producto mediante la adición de 600 ml de etanol absoluto a la solución, mezclando bien, y almacenar durante la noche a -20 ° C. El producto puede ser almacenado a -20 ° C durante varios días antes de realizar los pasos subsiguientes.
- Se aisló el producto por filtración a través de vacío un embudo Buchner y seca en alto vacío. El producto puede ser almacenado durante varios días antes de realizar los pasos subsiguientes. Un rendimiento típico para este paso es de ~ 80%.
- En un matraz de fondo redondo de 1-L, suspender el producto obtenido en el paso 1.1.7. en metanol (300 ml). Añadir 150 ml de ácido clorhídrico 2 N. Reflujo a 80 ° C durante 2 hr.
- Se evapora el disolvente y se coloca bajo alto vacío durante 24 horas. El rendimiento para esta etapa es típicamente> 98%.
- Disolver producto 1.1.9 en THF (650 ml) y transferir a un matraz de fondo redondo de 2-L. Coloque frasco en baño de hielo y se agita bajo nitrógeno. Añadir 22,4 ml de cloroformiato de etilo (25,6 g, 0,29 mol, 2 eq.) Al matraz bajo nitrógeno.
- Añadir 32,8 ml de trietilamina (0,29 mol, 2 eq.) To un embudo de adición. Mezclar con un volumen igual de THF. Coloca un embudo de adición en matraz de fondo redondo y mantener bajo nitrógeno.
- Con agitación vigorosa, dispense cuidadosamente triethyamine / THF mezcla gota a gota al matraz de fondo redondo en hielo. ATENCIÓN: se trata de una reacción exotérmica. Para evitar aumento rápido de la temperatura, añadir la solución de trietilamina / THF a no más de 1 gota por segundo. Después de añadir el volumen total, se agita la reacción durante 4 horas, calentar a temperatura ambiente, o durante 24 horas.
- Filtrar la sal hidrocloruro de trietilamina utilizando un embudo Büchner. Se evapora el disolvente en un evaporador rotatorio.
- Añadir diclorometano (200 ml) al matraz y calentar suavemente hasta que se disuelve el residuo. Añadir 120 ml de éter dietílico mientras se agita. Conservar a -20 ° C durante la noche para cristalizar el producto.
- Cristales de monómero de filtro y volver a cristalizar antes de la polimerización. El producto monómero puede ser almacenado sellado a temperatura ambiente durante 2 semanas oa -206; C indefinidamente. Confirmar producto por 1 H RMN, espectrometría de masas y análisis elemental. Un rendimiento típico de este último paso en la síntesis de monómeros es de entre 40-60%.
- Copolimerización de D, L-lactida / ε-caprolactona con 5-benciloxi-1,3-dioxan-2-ona.
- Baño de aceite de silicona de calor a 140 ° C.
- Mide 2,1 g de 2-ona 5-benciloxi-1,3-dioxano (preparado en 1.1) y agregarlo a un matraz de fondo redondo de 100 ml seco. Si copolimerización D, L -láctido, mida 5,7 g y añadir al matraz ahora. Añadir una barra de agitación magnética y sellar el recipiente con un tapón de goma.
- También mida 240 mg (un exceso) de estaño (II) etilhexanoato en un pequeño matraz en forma de pera. Esta polimerización se traducirá en una composición de monómeros% de glicerol carbonato de 20 mol. Ajuste las masas de monómeros para conseguir diferentes composiciones de monómeros.
- Enjuague ambos frascos con nitrógeno en un colector de Schlenk durante 5 minutos y añadir 4,24 ml ε-caprolactono bajo nitrógeno. Evacuar atmósfera frascos 'mediante la aplicación de alto vacío (300 mTorr) durante 15 minutos para eliminar el agua de traza.
- Recarga atmósfera los frascos 'con nitrógeno; repetir este ciclo dos veces más.
- Mezclar 500 l de tolueno seco con el catalizador de estaño bajo nitrógeno.
- Colocar el matraz monómero en la 140 ° C en baño de aceite y añadir catalizador, una vez que todos los sólidos se han derretido. El volumen total de mezcla de catalizador debe ser entregado ~ 100 l. Mantenga a 140 ° C durante no más de 24 horas, a continuación, enfriar el polímero fundido a la temperatura ambiente. Realice los pasos siguientes inmediatamente o, al menos, 24 horas más tarde.
- Se disuelve el polímero en diclorometano (50 ml) y precipitar en metanol frío (200 ml). Decantar el sobrenadante y secar a alto vacío. Los pasos posteriores se pueden realizar inmediatamente o en cualquier punto. Polímeros de las tiendas en el congelador hasta su uso posterior. La típica polimerización rendimiento / conversión es entre 80 a 95%.
- Realizar 1Análisis H RMN para determinar las relaciones molares de co-monómero. Disolver polímero en cloroformo deuterado (CDCl3) e integrar el cambio de protones bencílico del monómero carbonato a 4,58 a 4,68 ppm; comparar esta área del pico con el del pico de metileno a 2,3 ppm (PCL) y el pico de metino a 5,2 ppm (PLGA).
- Modificación de polímeros: la desprotección y el injerto.
- Disolver polímero (~ 7 g) en 120 ml de tetrahidrofurano (THF) en un recipiente de hidrogenación de alta presión. Pesar y añadir catalizador de paladio-carbono (~ 2 g).
- Añadir hidrógeno al recipiente usando un aparato de hidrogenación. Se hidrogena a 50 psi durante 4 hr. PRECAUCIÓN: El gas hidrógeno es extremadamente inflamable. Solicite asistencia a personas familiarizadas con este procedimiento y siempre inspeccione las líneas de suministro de posibles fugas antes de realizar este experimento.
- Filtrar catalizador de paladio-carbono utilizando un lecho relleno de tierra de diatomeas. Se concentra el polímero a ~ 50 ml bajo evaporación rotatoria y preciPitate en metanol frío. PRECAUCIÓN: las partículas de paladio secos pueden inflamarse espontáneamente. Mantenga una toalla mojada cerca en caso de un ataque de asma para sofocar las llamas. Añadir agua a la torta de filtro paladio / carbono para mantenerlo agrupada y para evitar su ignición. Solicite asistencia a personas familiarizadas con este procedimiento.
- Decantar el sobrenadante y se seca bajo alto vacío. Confirmar conversión total de hidroxilo libre observando la desaparición pico a 4,65 ppm (1H NMR en CDCl3). Estos polímeros se pueden utilizar inmediatamente o guardarse para su uso posterior. Los rendimientos para este paso son> 90%.
- Se disuelve el polímero y el ácido esteárico (1,5 eq.) En 500 ml de diclorometano seco (DCM). Añadir N, N'-diciclohexilcarbodiimida (DCC, 2,0 eq.) Y 3 copos de 4-dimetilaminopiridina. Se agita bajo nitrógeno a temperatura ambiente durante 24 hr.
- Retire N insoluble, N'-dicyclohexylcarbourea a través de una serie de filtraciones y las concentraciones repetidas. Al final, concentrar lasolución a 50 ml.
- Precipitar polímero en metanol frío (~ 175 ml) y decantar el sobrenadante. Se seca el polímero bajo una noche de alto vacío. El uso posterior de estos polímeros se puede realizar en cualquier momento, pero mantener polímeros en el congelador para el almacenamiento a largo plazo. El rendimiento para esta etapa de modificación final es generalmente entre el 85-90%.
2. Caracterización de los copolímeros sintetizados
- Pesar ~ 10 mg de polímero (grabar la masa real) y añadir al plato de muestras de aluminio, y luego sellarlo herméticamente. Cargar plato de muestras y un (referencia) pan sin carga en el calorímetro diferencial de barrido.
- Programa de una rampa de temperatura y refrigeración ("calor / frío / calor") Ciclo: 1) el calor de 20 ° C a 225 ° C a 10 ° C / min, 2) enfriar a -75 ° C a 5 ° C / min, 3) calentar a 225 ºC a 10 ° C / min.
- Determinar el punto de fusión (Tm), cristalización (<em> T c) y temperaturas de transición vítrea (Tg), y calor de fusión (? H f) a partir de las huellas térmicos (si es aplicable).
- Disolver cada copolímero sintetizado en THF (1 mg / ml) y se filtra a través de un filtro de PTFE de 0,02-micras. Se inyecta la solución en un sistema de cromatografía de permeación en gel y comparación de tiempo de retención frente a una gama de patrones de poliestireno.
3. Preparación de soluciones de polímeros para Electrohilado / electrospraying 27,31
- Disolver polímero (s) a 10-40% en peso en un disolvente adecuado, tal como cloroformo / metanol (5: 1) para PCL o tetrahidrofurano / N, N-dimetilformamida (7: 3) para PLGA, durante la noche. La masa de polímero requerida para este paso dependerá de las dimensiones de la malla deseada.
Nota: Por ejemplo, para producir un 10 cm x 10 cm malla de espesor de aproximadamente 300 micras, típicamente se requerirá 1 gramo. Vale la pena señalar que la pérdida de material deES pueden ocurrir en los pasos posteriores de este protocolo, tales como durante la transferencia de la solución a la jeringa (especialmente para soluciones viscosas), y de volúmenes muertos presentes en el tubo conector opcional y el alojamiento de la aguja en sí, lo que reducirá el rendimiento del proceso de electrospinning . Estas reducciones en el rendimiento puede resultar en hasta un 20% de pérdida de material, y se recomienda para ampliar 1,5 veces anticipar estas pérdidas, así como las pérdidas asociadas a la optimización de los parámetros de electrospinning al intentar este procedimiento por primera vez.- Controlar el tamaño de la fibra mediante la variación de la concentración total de polímero, con fibras más grandes que se esperan de soluciones más concentradas. Para una modesta mejora de la hidrofobicidad, utilizar 10% (en masa total de polímero) dopante superhidrófoba. Para materiales muy hidrofóbicas / superhidrófobas, utilice el 30-50% dopante y / o reducir la concentración de polímero total (es decir., Reducir el tamaño de la fibra). Tras el trabajo con estas soluciones puede perfoconfirmado al día siguiente o dentro de una semana a partir de entonces.
- Para electrospraying, preparar soluciones a concentraciones más bajas (es decir, 2-10%) en un disolvente adecuado tal como cloroformo. Como electrospinning, modular tamaño de partícula mediante la variación de la concentración de polímero.
- Solución de polímero Vortex para mezclar bien. Permitir grandes burbujas de aire para calmarse (5 min).
- Solución de carga en una jeringa de vidrio. Dependiendo de viscosidad de la solución, puede ser más fácil de eliminar el émbolo y verter la solución directamente en la jeringa. Un trozo de tubo inerte, flexible puede ayudar maniobrabilidad dentro de la configuración de electrospinning. Invierta la jeringa para desplazar el aire a través del conjunto de la manguera / aguja.
4. electrospinning / electrospraying Soluciones de polímeros
- Cargar la jeringa en la bomba de jeringa, ajuste volumen total (por ejemplo, 4,5 ml) y la tasa (por ejemplo, 5 ml / h) en el que para dispensar esta solución.
- Cubra la placa colectora con unlámina luminum para facilitar la posterior retirada y transporte. Asegurar el papel de aluminio con cinta adhesiva a lo largo de los bordes exteriores.
- Conecte el DC (HVDC) Cable de alimentación de alta tensión a la punta de la aguja. La distancia de esta punta de la aguja al colector es una variable importante a considerar ya que 1) afecta el campo eléctrico a una tensión dada, y 2) los efectos de la evaporación del disolvente y secado consecuente de las fibras durante su extracción.
- Como un primer intento, utilizar una distancia de punta a colector de 15 cm. PRECAUCIÓN: Los altos voltajes e inflamables disolventes están involucrados en electrospinning / electrospraying. Proporcione ventilación adecuada para escape exterior, y nunca toque la jeringa / aguja o abrir la carcasa hasta que sea absolutamente seguro que la alimentación HVDC está apagado.
- Si electrospinning / electrospraying una gran área de cobertura, encienda rotación y la traducción de tambor colector. De lo contrario, continúe con el siguiente paso.
- Encienda la bomba de jeringa.
- Encienda y ajuste la alta voltiosfuente de edad para lograr un cono de Taylor aceptable. Si la solución en la punta de la aguja está cediendo, aumentar el voltaje. Si múltiples chorros están formando, reducir la tensión. Además de estos ajustes, puede ser necesario ajustar la distancia de punta a colector Si las fibras / partículas aparecen en húmedo o si el ajuste de la tensión no resuelve adecuadamente una gotita arrastrando en la punta de la aguja.
Nota: Para la solución de problemas detallada, consulte el proceso integral de optimización electrospinning por Leach y compañeros de trabajo 47. Electrospraying implicará generalmente más altos voltajes y concentraciones de la solución más bajos que electrospinning. - Apague la fuente de alta tensión y luego la bomba de jeringa y el tambor motorizado (si corresponde). Deje que el recinto de electrospinning para continuar la ventilación durante 30 minutos.
- Retire mallas / recubrimientos de coleccionista. Permitir disolventes traza se evaporen en una campana durante la noche. Los materiales pueden ser almacenados a temperatura ambiente durante al menos dos semanas (PLGA) o dosmeses (PCL). Pasos 04.05 a 04.08 se puede realizar en cualquier orden.
5. Caracterización de fibra y de tamaño de partículas por Luz y Microscopía Electrónica de Barrido
- Microscopía de luz
- Si la producción de una malla electrospun, cortar y montar partes delgadas de la misma en un portaobjetos de vidrio.
- Observar diámetro de la fibra, características del nodo (blobs o discretos), y la forma de la fibra (es decir, cuentas, plana, derecho / ondulado). Fibras de malla electrospun ideales son uniforme, liso u ondulado, y grano libre.
- Microscopía electrónica de barrido (SEM)
- Cortar y montar mallas o superficies cubiertas de trozos de aluminio SEM utilizando cinta de cobre conductora. Fibras electrohiladas y recubrimientos a electrospray también pueden ser observados por SEM depositando directamente fibras / partículas en la cinta de antemano.
- Escudo de las mallas / recubrimientos con un (~ 4 nm) fina capa de Au / Pd mediante recubrimiento por pulverización catódica.
- Talones de carga en la cámara de SEM y observar a 1-2 keV. Una magnifica 250Xción proporciona una evaluación topográfica general del material, mientras que mayores aumentos revelan características de fibra y partículas adicionales tales como patrones jerárquicos para fibras extremadamente superhydrophobic y la interconectividad para recubrimientos de partículas.
6. La determinación de las propiedades no humectantes
- Avanzando y retrocediendo medidas del ángulo de contacto del agua por el método de variación de volumen
- Cortar (0,5 cm x 5 cm) finas tiras de malla o material revestido (si es posible) y el lugar en el escenario de un goniómetro de ángulo de contacto.
- Captura el perfil de gota de agua, mientras que la dispensación (de una aguja de jeringa 24 AWG) en la superficie del material.
- Para ello, comenzar con un aproximado de 5 l gota, y hacer contacto con la superficie del material. Continuar la imagen de las gotas, lo que representa el ángulo de contacto del agua de avanzar a añadir lentamente el volumen (20-25 l) y capturar. La punta de la aguja debe ser pequeña en comparación con la gotita, y THe longitud del capilar debe ser mayor que la gotita para minimizar la distorsión de forma de la gotita.
- Retirar esta misma caída durante la captura simultáneamente su perfil gota. Repita en ubicaciones superficiales discretas de varias muestras reportar un promedio de valor típicamente, 10 mediciones de ambas avance y retroceso ángulos de contacto son suficientes para caracterizar estos materiales.
- Determine la tensión superficial crítica de materiales mediante la modificación de los líquidos de sondeo.
- Preparar soluciones que varían en etanol, propilenglicol, o etileno glicol el contenido, ya que estas mezclas han conocido tensiones superficiales 99-101.
- Alternativamente, el uso de disolventes con diferentes tensiones superficiales-para ejemplo, agua (72 mN / m), glicerol (64 mN / m), sulfóxido de dimetilo (44 mN / m), alcohol bencílico (39 mN / m), 1,4- dioxano (33 mN / m), 1-octanol (28 mN / m), y acetona (25 mN / m). Es importante utilizar disolventes que no se disuelven los polímeros, ya que estos voluntadconfundir los resultados. Además, es importante señalar que, además de la tensión superficial, estos líquidos tienen diferentes viscosidades, que pueden afectar las mediciones de ángulo de contacto y es una limitación de esta técnica.
- Mida el ángulo de contacto de estas soluciones sondadas en la superficie del material. Parcela ángulo de contacto como una función de la tensión superficial.
- Preparar soluciones que varían en etanol, propilenglicol, o etileno glicol el contenido, ya que estas mezclas han conocido tensiones superficiales 99-101.
7. Detección humectante a granel de 31 mallas
- Observe infiltración de agua en mallas 3D usando micro-tomografía computarizada (μCT).
- Preparar una solución de 80 mg / ml de ioxaglato (un agente de contraste yodado) en agua.
- Sumergir mallas en estas soluciones y se incuba a 37 ° C; medir periódicamente agente de contraste (agua) la infiltración de μCT (18 m 3 resolución voxel) con un 70 tensión del tubo kVP, 114 actual mu, y ms tiempo de integración 300.
- El uso de software de procesamiento de imágenes, medir intens píxelesdad en todo el espesor de la malla, donde píxeles brillantes representan la infiltración de agua. Seleccionar un valor umbral de píxeles (~ 1500) para los que mayor intensidad representa la infiltración del agua.
8. Pruebas de las propiedades mecánicas de las mallas
- Cut mallas de 1 cm x 7 cm y colocar entre las garras de un aparato de ensayo de tracción. Mida la exacta anchura, longitud y espesor.
- Realice una prueba de rampa de la extensión en tres muestras. Trazar una curva de tensión-deformación utilizando estos datos para determinar el módulo de elasticidad, resistencia a la tracción y alargamiento a la rotura.
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Representative Results
A través de una serie de transformaciones químicas, el monómero carbonato funcional 5-benciloxi-1,3-dioxan-2-ona se sintetiza como un sólido cristalino blanco (Figura 1A). 1 H NMR confirma la estructura (Figura 1B) y espectrometría de masas y análisis elemental confirma la composición. Este sólido se copolimeriza a continuación, ya sea con D, L -láctido o ε-caprolactona usando un anillo reacción de apertura de estaño catalizada a 140 ° C. Después de la purificación por precipitación, la composición de polímero se determina utilizando análisis 1 H RMN mediante la integración del desplazamiento químico del protón bencílico en 4,58 a 4,68 ppm y el pico de metileno característico de caprolactona o pico metino de lactida (2,3 o 5,2 ppm, respectivamente). La eliminación selectiva del grupo protector de bencilo se logra mediante hidrogenólisis catalizada por Pd C /. La desprotección completa se confirmó observando la desaparición del pico de bencilo en los espectros de 1 H RMN. Ssinjerto uente de ácido esteárico en el grupo hidroxilo libre hace que los copolímeros finales hidrofóbico. Estos copolímeros son sólidos de color blanco a temperatura ambiente (Figura 1C), y son capaces de ser procesados en películas, mallas electrospun, y recubrimientos a electrospray (Figura 1D).
La composición de copolímero (es decir, lactida / caprolactona de carbonato de glicerol) se sintoniza mediante la variación de las relaciones de alimentación de monómero correspondientes. La variación de la composición proporciona un medio para sintetizar copolímeros con una gama de propiedades térmicas y / o mecánicas. Por ejemplo, el análisis térmico utilizando calorimetría diferencial de barrido (DSC) revela que PLA-PGC 18 polímeros que contienen 10, 20, 30, o 40% en moles PGC 18 monómero se convierten gradualmente más cristalino con el aumento de PGC% en moles. Las propiedades térmicas de PCL-PGC 18 y PLA-PGC 18 copolímeros se resumen en la Tabla 2.
El poli (glicerol-monoestearato) a base de copolímeros tienen una energía superficial inferior a su correspondiente PCL o homólogos de PLGA, como se determina usando las mediciones de ángulo de contacto en películas fundidas lisas (Figura 2a). Mientras PCL posee un ángulo de contacto de agua de avance de 84 °, el ángulo de contacto de avance para PCL-PGC 18 (80:20) es ~ 120 °. Del mismo modo, PLGA posee un ángulo de contacto de avance de 71 °, mientras que PLA-PGC 18 (90:10) y PLA-PGC 18 (60:40) exhibición avanzar ángulos de contacto de 99 ° y 105 °, respectivamente. Combinando PCL o PLGA con sus correspondientes resultados dopantes de copolímero en la promoción de los valores del ángulo de contacto entre los obtenidos para los polímeros puros y copolímeros, y proporciona un medio fácil para sintonizar hidrofobicidad (Figura 2B). En este caso, tanto la concentración de dopante copolímero (es decir, 10% o 30% peso / peso) y la composición de copolímero (es decir, PLA-PGC 18 (90:10) o PLA-PGC 18 (60: 40) especies) afectan hidrofobicidad, con mayor PGC 18 contenidos rendimiento ángulos de contacto superiores.
El dopaje los copolímeros sintetizados en una solución de PCL o PLGA y posteriormente electrospinning las mezclas logra mallas fibrosas con hidrofobicidad sintonizable. La Figura 3A ilustra cómo el dopaje en el 30% PCL-PGC 18 o PLA-PGC 18 transiciones de mallas hidrófobo para superhidrófoba. Superhydrophobicity se define como una aparente ángulo de contacto del agua ≥ 150 ° con un ángulo bajo de contactos definidos histéresis como la diferencia entre el avance y retroceso de las mediciones de ángulo de contacto del agua. El aumento de la rugosidad de la superficie de mallas electrospun también aumenta el ángulo de contacto de agua aparente de estos materiales en comparación con suavizar películas. La humectabilidad se sintoniza mediante la variación de la concentración de dopante copolímero. Por ejemplo, electrospun pura PCL engrana con ~ 7 micras fibras de diámetro poseen un ang contacto aparenteLe de 123 °, mientras que las mallas dopados con 10, 30, y 50% (peso / peso) PCL-PGC 18 presentan ángulos de contacto aparentes de 143 °, 150 °, y 160 ° en diámetros de las fibras comparables, respectivamente (Figura 3B). La humectabilidad también es controlado por la elección de especies dopantes copolímero. En este caso, 6.5 a 7.5 micras de fibra PLGA-dopa con mallas de 30% PLA-PGC 18 (90:10) o 30% PLA-PGC 18 (60:40) presentan ángulos de contacto aparentes de 133 ° o 154 °, respectivamente ( Figura 3C). La alteración (es decir, reducir) el tamaño de la fibra también mejora la hidrofobicidad independiente de selección y / o la concentración de dopante. Esta dependencia del ángulo de contacto aparente en diámetro de la fibra se muestra tanto para PCL y PLGA en la figura 3D. Similar a electrospinning, a electrospray PCL y PCL-dopado recubrimientos también muestran ángulos de contacto que aumentan con el porcentaje de dopaje, y los ángulos de contacto incluso superiores a los obtenidos por electrospinning sonlogrado con esta técnica (Figura 3E). Al sondear la superficie de malla con diferentes líquidos (que poseen diferentes tensiones superficiales) y reportar el ángulo de contacto, un valor de tensión superficial crítico en el que la malla rápidamente moja se determina. Figura 3F es una curva Zisman modificado que ilustra los estudios tensión superficial crítica para PLGA mallas dopado con un 30% de PLA-PGC 18 (60:40) y mallas PCL dopados con 30% PCL-PGC 18.
Formación de imágenes SEM revela que las mallas son el resultado de microfibras enredadas. Esta técnica también es útil para determinar fibra o tamaño de partícula, homogeneidad, y la interconectividad. La Figura 4A muestra PCL + 30% PCL-PGC 18 engrana con diámetros de fibra de 1.2 micras y 4-5 micras, mientras que la Figura 4B muestra PLGA + 10 % PLA-PGC 18 mallas que varían en tamaño de la fibra del ~ 3 ma ~ 7 m. Recubrimientos a electrospray de PCL y PCL + 50% PCL-PGC 18 se presentan en la Figura 4C, mientras que los revestimientos a electrospray de PCL + 30% PCL-PGC 18 de variar el tamaño de partícula se presentan en la Figura 4D.
PCL- superhydrophobic y mallas basados en PLGA no son citotóxicas para las células NIH / 3T3 fibroblastos (Figura 5A) y son bien tolerados en ratones C57BL / 6, con un modesto encapsulación fibrosa. En comparación con las películas no porosas (no mostrados), mallas mostrar un mayor grado de infiltración celular (es decir, macrófagos) después de la implantación de 4 semanas (Figura 5B-E) 27. Mientras que el citocompatibilidad / biocompatibilidad de mallas superhydrophobic es similar a mallas no superhidrófobas, el rendimiento in vitro de mallas superhydrophobic puede ser superior en aplicaciones de administración de fármacos. Debido a su humedecimiento lento, mallas superhidrófobas son capaces de sostener la liberación del fármaco durante períodos significativamente más largos que no superhydrofóbica mallas, ya que la liberación del fármaco no puede ocurrir sin contacto con el agua. Los estudios de eficacia in vitro de liberación de fármacos que demuestran este principio se describen en otro 12,13.
La humectación de las mallas electrospun se puede seguir de forma no destructiva en el tiempo utilizando microtomografía computarizada y el agente de contraste yodado disponible comercialmente ioxaglato. La malla se coloca en una solución acuosa que contiene el agente de contraste y la imagen con el tiempo. Como se muestra en la Figura 6A el PCL pura malla moja rápidamente como el agua se infiltra en el material a granel en la primera día. En contraste, las mallas dopado con 30% PCL-PGC 18 permanecen sin contacto con el medio durante> 75 días, con el aire que queda dentro de la estructura mayor (Figura 6B). Estos resultados ilustran la importancia de los materiales a granel superhidrófobas para aplicaciones no humectantes.
Por último, las propiedades mecánicas de mallas electrospun se determinan a partira la tracción de pruebas. La Tabla 3 muestra los datos mecánicos representativos de PCL, PLGA, y sus respectivas mallas de fibra dopados (size = 7 m para todas las mallas) obtenidos a partir de sus curvas tensión-deformación. Como aumenta el porcentaje de dopaje, los módulos elásticos (E) y resistencias a la tracción finales de mallas tienden a disminuir.
. Figura 1. El monómero / polímero síntesis, caracterización, y la posterior transformación en películas, mallas electrospun, y recubrimientos a electrospray (A) monómero purificado es un sólido blanco cristalino a temperatura ambiente; (B) correspondientes espectros de 1 H NMR para el monómero; (C) fotografía de polímeros purificados PLA-PGC 18 (izquierda) y PCL-PGC 18 (derecha); (D) Fotografía de PCL dopado con 30% (peso / peso) PCL-PGC 18 y procesada en una (de izquierda a derecha): película, malla electrospun, y revestimiento a electrospray.
Figura 2. Avance y retroceso de los ángulos de contacto del agua en películas de polímero / copolímero (A) Avance y retroceso de las mediciones de ángulo de contacto de agua para dopar PCL y PLGA películas suaves en comparación con los de pura PCL-PGC 18 y puro PLA-PGC 18 películas lisas.; (B) avance y retroceso medidas del ángulo de contacto para las películas de PCL y PLGA dopados. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3. Los procesos de electrospinningy electrospraying generar superficies rugosas que mejoran aún más la hidrofobicidad de PCL y PLGA (A) El ángulo de contacto para PCL electrospun y mallas PCL dopado con 30% PCL-PGC 18 (80:20) mallas (diámetro de la fibra ≈ 2,5 micras).; PLGA PLGA mallas y mallas dopado con 30% PLA-PGC (diámetro de la fibra ≈ 6,5 micras) 18 (60:40) mallas, con ambos sistemas que muestran una transición de hidrófobo para superhydrophobic; (B) los ángulos de contacto para PCL engrana como una función de la concentración de copolímero de dopante en aumento; (C) los ángulos de contacto para PLGA mallas de ~ 6,5 m de diámetro como una función de la composición de copolímero; (D) humectabilidad como una función del diámetro de la fibra de PCL (600 nm y 2,5 micras) y mallas basados en PLGA (2,5 y 6,5 micras); (E) los ángulos de contacto para revestimientos a base de PCL a electrospray como una función de la concentración de dopaje copolímero; (F) modificado curvas Zismanmostrando estudios tensión superficial crítica de PLGA mallas dopado con un 30% de PLA-PGC 18 (60:40) (círculos con línea de conexión discontinua) y PCL mallas dopado con 30% PCL-PGC 18 (cuadrados con línea de conexión sólida). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4. SEM imágenes de mallas electrospun y recubrimientos a electrospray revela fibra / tamaño de partícula y la morfología. (A) PCL de diámetro pequeño + 30% PCL-PGC 18 fibras (2.1 micras) y correspondiente de microfibra de gran diámetro (4-5 m) malla (izquierda y derecha, respectivamente), barra de escala = 10 m; (B) de diámetro pequeño PLGA + 10% PLA-PGC 18 (90:10) (2.5 a 3.5 m) de microfibra y de gran diámetro (6,5-7,5 micras) Mallas de microfibra (izquierdo y derecho, respectivamente; barra de escala = 10 m); (C) a electrospray partículas que consisten en PCL pura (izquierda), PCL + 50% PCL-PGC 18 (derecha), barra de escala = 20 m; (D) a electrospray PCL + 30% PCL-PGC 18 partículas de pequeño (izquierda) y grande (derecha) radios (barra de escala = 2 m). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5. in vitro e in vivo la viabilidad celular / biocompatibilidad de mallas superhydrophobic electrospun (A) En ensayo de células in vitro de la viabilidad de fibroblastos NIH / 3T3 tras la incubación de 24 horas con PCL, PLGA, y mallas dopados.; (B y C) histológico (H & E) ejemplares de in vivo la respuesta de cuerpo extraño a superhidrófoba PLGA + 30% en peso de PLA-PGC 18 (60:40) electrospun mallas después de la implantación subcutánea de 4 semanas en ratones C57BL / 6 a 10 veces (B) y 40X (C) de ampliación; (D y E) respuesta a implantado electrospun PLGA puro mallas a 10X (D) y 40X (E) de aumento. Por favor haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 6. microtomografía computarizada con contraste (μCT) caracterización de la humectación mayor de mallas superhidrófobas. El agente de contraste yodado ioxaglato CT (80 mg de I / ml) a finales der sirve como un marcador no invasivo de la infiltración de agua (A) mallas PCL no superhydrophobic y (B) superhydrophobic PCL + 30% PCL-PGC 18 mallas. Mapa Color indica malla no mojada como el rojo y la transición del amarillo al verde al azul / morado como humectante progresa. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Electrospun Polímeros Sintéticos: | Referencia (s): |
| El poli (lactida-co-glicolida) | 27,36,43,48-52 |
| Poliglicolida | 52,53 |
| El poli (lactida-co-caprolactona) | 54-57 |
| Policaprolactona | 13,58-66 |
| Polilactida | 52,67 |
| Alcohol de polivinilo) | 68-71 </ td> |
| Poli (etilenglicol) copolímeros de bloque / | 72,73 |
| El poli (éster uretano) s | 74-78 |
| El poli (carbonato de trimetileno) | 79 |
| El poli (dimetil siloxano) | 80,81 |
| El poli (etileno-acetato de vinilo-co) | 82 |
| Polivinilpirrolidona | 83 |
| Poliamida (s) | 84-86 |
| Polyhydroxybutryate | 87,88 |
| Polifosfaceno (s) | 89,90 |
| El poli (carbonato de propileno) | 91-93 |
| Polietilenimina | 94,95 |
| Poli (ácido γ-glutámico) | 96 |
| Silicato | 97,98 |
Tabla 1: Ejemplos de polímeros sintéticos que biomédicoshan sido electrospun para aplicaciones biomédicas, con referencias que acompañan.
| Copolímero | Conversión (%) | Lactida un | El glicerol un | M n (g / mol) b | M w / M n | T g (° C) c | T m (° C) | Tc (° C) | ? H f (J / g) |
| PLA-PGC 18 (90:10) | 92 | 89 | 11 | 12512 | 15 | 28 | - | - | - |
| PLA-PGC 18 (80:20) | 96 | 78 | 23 | 10979 | 15 | 17 | 33 | 11 | 3 |
| PLA-PGC 18 (70:30) | 90 | 66 | 34 | 17305 | 15 | * | 40 | 17 | 23 |
| PLA-PGC 18 (60:40) | 86 | 54 | 47 | 13226 | 16 | * | 43 | 27 | 32 |
| PCL-PGC 18 (80:20) | 99 | (caprolactona) 81 | 19 | 21,100 | 1.7 | -53 | 31 | 19 | 55 |
Tabla 2: Caracterización de copolímeros sintetizados a Mole%; b Según lo determinado por cromatografía de exclusión por tamaño (THF, 1,0 mL / min); M n = número de peso molecular promedio, M w / M n = dispersidad c T g = vidrio.. temperatura de transición; T m = de fusióntemperatura, temperatura T c = cristalización; Δ H f = calor de fusión. D No se observó Tg de estos polímeros semicristalinos en el rango de temperatura de -75 ° C a 225 ° C.
| Composición de malla | Módulo Elástico (E) (MPa) | Resistencia a la tracción (MPa) |
| PCL un | 15.3 | 15 |
| + 10% PCL-PGC 18 | 10.8 | 15 |
| + 30% PCL-PGC 18 | 3.5 | 0.8 |
| PLGA b | 84.9 | 2.6 |
| + 10% PLA-PGC 18 (60:40) | 40.3 | 0.8 |
| + 30% PLA-PGC <sub> 18 (60:40) | 10.1 | 0.3 |
Mallas propiedades de tracción representativas de mallas electrospun un tamaño de fibra de PCL y mallas basadas en PCL ≈ 7 micras de tamaño b fibra de PLGA y PLGA basados ≈ 7 micras: Tabla 3...
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Discussion
Nuestro enfoque para la construcción de materiales superhidrófobas a partir de polímeros biomédicos combina la química de polímeros sintéticos con las técnicas de procesamiento de polímeros de electrospinning y electrospraying. Estas técnicas proporcionan ya sea fibras o partículas, respectivamente. Específicamente, policaprolactona y poli (-glycolide co lactide-) basado materiales superhydrophobic se preparan usando esta estrategia. Mediante la variación de la composición de copolímero hidrófobo, el por ciento de copolímero en la mezcla de polímeros final, tamaño de la fibra / partículas, por ciento en general en peso de polímero, y las condiciones de fabricación, la humectabilidad de las electrospun / materiales a electrospray resultantes se controla. Los materiales elaborados en este trabajo son a partir de polímeros no tóxicos y biocompatibles, y poseen una barrera de aire meta-estable en presencia de agua.
Los pasos críticos en este protocolo implican 1) sintetizar copolímeros mediante polimerización por apertura de anillo, 2) electrospinning o electropulverizando estos copolímeros con un polímero biomédico correspondiente tal como PCL o PLGA; y 3) la caracterización de su morfología, no humectante comportamiento / hidrofobicidad, propiedades mecánicas, e in vitro / in vivo biocompatibilidad. Si se encuentran dificultades con la síntesis de polímeros, modificación y / o electrospinning, las siguientes técnicas le ayudarán a identificar y solucionar estos problemas.
Es importante para garantizar la pureza de los monómeros y que no contienen trazas de agua, tal como la de la atmósfera. La presencia de agua puede prevenir o terminar la polimerización, dan lugar a polímeros de bajo peso molecular, o polímeros con distribuciones de rendimiento extremadamente amplios de peso molecular. Siempre evacuar los contenidos de los recipientes de polimerización y volver a llenar con nitrógeno seco o argón, y realizar todas las adiciones (monómeros y catalizadores) bajo atmósfera seca e inerte. Si aparece polimerización incompleta o sin éxito, puede ser necesario secarlos reactivos por destilación, o re-cristalizan los monómeros para mejorar la pureza. Si-bencilación DE de copolímero resultante aparece sin éxito (como se observa por el posterior análisis de RMN 1 H), puede ser necesario añadir más catalizador o utilizar un reactivo catalizador diferente. Específicamente notar aquí que la desprotección sin éxito se ha observado con ciertos catalizadores Pd / C, y lo mejor es utilizar la que aparece en la Tabla de Materiales.
Varios problemas técnicos se pueden encontrar durante el proceso de electrospinning y electrospraying. Si la solución en la punta de la aguja está cediendo, aumentar el voltaje. Si múltiples chorros están formando, reducir la tensión. Además de estos ajustes, puede ser necesario ajustar la distancia de punta a colector si las fibras / partículas aparecen en húmedo (en este caso, aumentar la distancia de colección), o si el ajuste de la tensión no resuelve adecuadamente una gotita arrastrando en la punta de la aguja, a reducir el distan colecciónce. Si las fibras no están formando, puede ser necesario aumentar la viscosidad de la solución mediante el aumento de la concentración de polímero; lo mismo es cierto si las fibras parecen tener una morfología del grano-a-cadena. Si las dificultades permanecen, puede ser necesario cambiar a un disolvente electrospinning diferente. Para más la solución de problemas, Leach et al 47 ofrecen una guía completa solución de problemas para electrospinning.
Mientras electrospinning y electrospraying son técnicas útiles para la fabricación de materiales biomédicos, tienen limitaciones. En primer lugar, estas técnicas se basan en un objetivo conectado a tierra para recoger fibras o partículas, por lo que la conductividad eléctrica es un parámetro importante a considerar. Puede ser difícil de electrospin electrospray o materiales que son particularmente buenos aislantes eléctricos, ya que el chorro de polímero puede ser más atraído a las áreas circundantes estos sustratos. Una posible solución consiste en conseguir materiales menos conductores a ccinta de cobre onductive. Además, mientras que hemos tenido éxito en electrospinning mallas de hasta 1 mm de espesor, la fabricación de mallas muy grueso puede verse obstaculizado debido a la naturaleza aislante del revestimiento polimérico sobre el colector. En este punto, las mallas pueden aumentar en el área superficial sin mucho aumento de su espesor total. En segundo lugar, dependiendo del tamaño de malla deseado, se requiere una cantidad sustancial de material para lograr viscosidad de la solución suficiente (que se requiere para electrospinning, como enredos de cadena son necesarios para la formación de la fibra). Por lo tanto, electrospinning puede no ser una opción adecuada para materiales preciosos; electrospraying generalmente utiliza concentraciones más bajas y por lo tanto es menos exigente en términos de la cantidad necesaria de material. Si la cantidad de la muestra es muy limitada, puede ser posible reducir la pérdida de material de omitiendo tubo conector (que añade de otro modo a volumen muerto total). Por último, la determinación de la tensión superficial crítica se basa enel uso de diversos líquidos de sondeo, que también poseen diferentes viscosidades. Como tal, este método tiene una limitación potencial en que la viscosidad es también un factor que contribuye a los resultados.
Materiales superhydrophobic son una clase interesante de biomateriales, que están encontrando uso creciente para una gama de aplicaciones en la administración de fármacos, la ingeniería de tejidos, cicatrización de heridas, y anti-ensuciamiento. Existen varias técnicas para aumentar la rugosidad de la superficie de materiales para biomiméticos y no humectantes aplicaciones, como conjunto de capa por capa 15, micropatterning / microtexturado 102, electrospinning 1,5,13, 32 y electrospraying. De estos enfoques, electrospinning y electrospraying son métodos particularmente atractivas debido a su escalabilidad y compatibilidad general con sustratos subyacentes. En conclusión, esta estrategia que combina la química de polímeros y la ingeniería de proceso es versátil y general que permita a otrainvestigadores para preparar, caracterizar y estudiar nuevos biomateriales donde humectabilidad de los materiales es una característica clave del diseño.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Silicone oil | Sigma-Aldrich | 85409 | |
| Cis-2-Phenyl-1,3-dioxan-5-ol | Sigma-Aldrich | 13468 | |
| Benzyl bromide | Sigma-Aldrich | B17905 | Toxic, lacrymator/eye irritant, use in chemical fume hood |
| Potassium hydroxide | Sigma-Aldrich | 221473 | Corrosive |
| Rotary evaporator | Buchi | R-124 | |
| High-vacuum pump | Welch | 8907 | |
| Nitrogen, ultra high purity | Airgas | NI UHP300 | Compressed gas |
| Tetrahydrofuran, stabilized with BHT | Pharmaco-Aaper | 346000 | Flammable. Dried through column of XXX |
| Dichloromethane | Pharmaco-Aaper | 313000 | Flammable, toxic. |
| Separatory funnel (1 L) | Fisher Scientific | 13-678-606 | |
| Sodium sulfate | Sigma-Aldrich | 239313 | |
| Ethanol, absolute | Pharmaco-Aaper | 111USP200 | Flammable, toxic. |
| Buchner funnel | Fisher Scientific | FB-966-F | |
| Methanol | Pharmaco-Aaper | 339000ACS | Flammable, toxic. |
| Hydrochloric acid | Sigma-Aldrich | 320331 | Corrosive. Diluted to 2N in distilled water. |
| Ethyl chloroformate, 97% | Sigma-Aldrich | 185892 | Toxic, flammable, harmful to environment |
| Triethylamine (anhydrous) | Sigma-Aldrich | 471283 | Toxic, flammable, harmful to environment |
| Diethyl ether | Pharmaco-Aaper | 373ANHACS | Highly flammable. Purified through XXX column. |
| 3,6-Dimethyl-1,4-dioxane-2,5-dione (D,L-lactide) | Sigma-Aldrich | 303143 | |
| Tin (II) ethylhexanoate | Sigma-Aldrich | S3252 | Toxic. |
| ε-caprolactone (97%) | Sigma-Aldrich | 704067 | |
| Toluene, anhydrous | Sigma-Aldrich | 244511 | Flammable, toxic. |
| Glass syringe | Hamilton Company | 1700-series | |
| Deuterated chloroform | Cambridge Isotopes Laboratories, Inc. | DLM-29-10 | Toxic |
| Nuclear magnetic resonance instrument | Varian | V400 | |
| Palladium on carbon catalyst | Strem Chemicals, Inc. | 46-1707 | |
| Hydrogenator unit | Parr | 3911 | |
| Hydrogenator shaker vessel | Parr | 66CA | |
| Hydrogen | Airgas | HY HP300 | Highly flammable. |
| Diatomaceous earth | Sigma-Aldrich | 22140 | |
| 2H,2H,3H,3H-perflurononanoic acid | Oakwood Products, Inc. | 10519 | Toxic. |
| Stearic acid | Sigma-Aldrich | S4751 | |
| N,N’-dicyclohexylcarbodiimide | Sigma-Aldrich | D80002 | Toxic, irritant. |
| 4-(dimethylamino) pyridine | Sigma-Aldrich | 107700 | Toxic. |
| Hexanes | Pharmaco-Aaper | 359000ACS | Toxic, flammable. |
| Gel permeation chromatography (GPC) system | Rainin | ||
| GPC column | Waters | WAT044228 | |
| Differential scanning calorimeter | TA Instruments | Q100 | |
| Chloroform | Pharmaco-Aaper | 309000ACS | Toxic. |
| N,N-dimethylformamide | Sigma-Aldrich | 227056 | Toxic, flammable. |
| Polycaprolactone, MW 70-90 kg/mol | Sigma-Aldrich | 440744 | |
| Poly(lactide-co-glycolide), MW 136 kg/mol | Evonik Industries | LP-712 | |
| 10 ml glass syringe | Hamilton Company | 81620 | |
| 18 AWG blunt needle | BRICO Medical Supplies | BN1815 | |
| Electrospinner enclosure box | Custom-built | N/A | Made of acrylic panels |
| High voltage DC supply | Glassman High Voltage, Inc. | PS/EL30R01.5 | High voltages, electrocution hazard |
| Linear (translating) stage | Servo Systems Co. | LPS-12-20-0.2 | Optional |
| Programmable motor & power supply | Intelligent Motion Systems, Inc. | MDrive23 Plus | Optional |
| 24V DC motor & power supply | McMaster-Carr | 6331K32 | Optional |
| Aluminum collector drum | Custom-built | Optional | |
| Syringe pump | Fisher Scientific | 78-0100I | |
| Inverted optical microscope | Olympus | IX70 | |
| Scanning electron microscope | Carl Zeiss | Supra V55 | |
| Conductive copper tape | 3M | 16072 | |
| Aluminum SEM stubs | Electron Microscopy Sciences | 75200 | |
| Contact angle goniometer | Kruss | DSA100 | |
| Propylene glycol | Sigma-Aldrich | W294004 | Toxic. |
| Ethylene glycol | Sigma-Aldrich | 324558 | Toxic. |
| Ioxaglate | Guerbet | ||
| Fetal bovine serum | American Type Culture Collection | 30-2020 | |
| Micro-computed tomography instrument | Scanco | ||
| Image analysis software (Analyze) | Mayo Clinic | ||
| Tensile tester | Instron | 5848 | |
| Micrometer | Multitoyo | 293-340 | |
| Calipers | Fisher Scientific | 14-648-17 |
References
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