전기 방사 나노 섬유는 비 기계적 무결성을 중량으로 세포의 성장과 증식을 지원하는 높은 표면적을 갖는다. 이러한 나노 섬유는 의치 넓은 응용 범위를 가진다. 여기서 우리는 전기 방사 기술을 이용하여 각질 / PCL 나노 섬유를 제조하고, 조직 공학에서의 응용 가능성을 위해 섬유를 특성화.
이 콘텐츠를 보려면 JoVE 구독이 필요합니다. 로그인하거나 오늘 무료 평가판을 시작하세요.
이 논문에서
요약
초록
다양한 분야에서의 응용을위한 범용성 및 잠재적으로 인해 전기 방사, 자주 나노 파이버를 제조하기 위해 사용되고있다. 이러한 다공성 나노 섬유의 생산은 그들의 독특한 물리 화학적 특성에 큰 관심이다. 여기에서 우리는 폴리 (ε 카프로 락톤)를 포함하는 케라틴 (PCL) 나노 섬유 (즉, PCL이 / 케라틴 합성 섬유)의 제조에 정교한. 수용성 각질 제 머리카락으로부터 추출 된 다른 비율의 PCL과 혼합 하였다. PCL / 각질의 혼합 용액을 설정 실험실 설계 전기 방사를 이용한 나노 섬유 멤브레인로 변신했다. 섬유 형태 얻어진 나노 파이버의 기계적 특성을 관찰 주 사형 전자 현미경 및 인장 시험기를 사용하여 측정 하였다. 또한, 나노 파이버의 분해성 화학적 특성은 FTIR에 의해 분석 하였다. SEM 이미지는 다른 조성의 PCL / 케라틴 섬유의 균일 한 표면 형상을 나타내었다. 이 PCL / keratiN 섬유는 또한 영률 실패 점 등 뛰어난 기계 특성을 보였다. 섬유 아세포의 세포 부착과 좋은 세포 생존 능력을 증명하여 증식 할 수 있었다. 상술 한 특성에 따라, 우리는 강하게 천연 및 합성 고분자 나노 파이버가 혼합 된 다양한 생물 의학 응용에 사용할 수있는 복합 재료의 우수한 현상을 나타낼 수 있음을 주장하고있다.
서론
전기 방사 나노 섬유는 중합체를 달성 방법으로서 널리 인식되고있다. 섬유는 나노 스케일에서 제조 될 수 있고, 섬유 한 사용자 정의 속성이다. 이러한 발전과 전기 방사 나노 섬유의 특성은 특히 조직 공학에서 생물 의학 공학 애플리케이션에 특히 흥미 있었다. 전기 방사 나노 섬유는 세포 외 매트릭스 유사성을 가지고있어 세포의 부착, 이동 및 증식을 촉진이. 때문에 세포 외 기질 (ECM)이 유사성, 전기 방사 섬유 상처 드레싱, 약물 전달을 돕기 위해 원료로 사용 될 수 있고, 예컨대 간, 뼈, 심장, 근육 (3)와 같은 조직 공학에 대한.
합성 및 천연 기원의 다른 중합체의 다양한 다른 애플리케이션 의공학 4 전기 방사 섬유를 만드는 데 사용되어왔다. 최근에이 성장하고있다합성 및 천연 중합체 (4)를 혼합하여 복합 나노 파이버의 개발의 terest. 이러한 조성물에서 최종 제품은 일반적으로 또한 천연 고분자에서 생물학적 단서와 속성을 채택하면서 합성 고분자와 관련된 기계적 강도를 상속합니다.
합성 및 천연 중합체는 나노 복합체의 합성에 사용되는 바와 같이,이 실험에서, PCL 및 케라틴이 제....
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
프로토콜
모든 프로토콜은 연구 준수 및 윤리 노스 캐롤라이나 A & T 주립 대학 사무실의 지침을 따릅니다.
각질 추출 4 1. 화학 준비
- 흄 후드, 2 % 중량 / 부피 초산 용액 (PAS) 1000 ml의를 준비하는 것은 탈 (DI) 물 980 ml의 초산 20 ㎖를 추가합니다.
- 100 mM 트리스 염기 용액 (TBS) : 1000㎖를 제조 DI 물 1000 ml의 트리스베이스의 12.2 g을 추가하고 완전히 용해 될 때까지 교반한다.
- DI 물 30 ㎖에 진한 염산 4 mL로 흘려 흄 후드에 묽은 염산 수용액 (DHAS)을 준비한다.
- 화학적으로 처리되거나 변경되지 않은 인간의 머리 잘라낸의 약 20 g의 조달. 헤어 길이 될 수 있습니다.
- 따뜻한 물과 비누로 손으로, 철저하게 머리를 씻으십시오. 마지막 헹굼에 대한 탈 (DI) 물을 사용합니다.
- 80 ºC O를 두 개의 600 ㎖의 비커에 머리와 장소를 넣어1 시간 동안 VEN.
- 비커의 바닥으로부터 액체를 배출시키고 모발이 완전히 건조 될 때까지 오븐에서 제자리.
- 분할은 각 비커에 머리 10g을 배치, 600 ml의 비커 사이에 균일하게 머리를 건조. 500 개 이상의 ....
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
결과
섬유 형태론
섬유의 SEM 이미지는 모든 섬유 조성물 얻어졌다. 도 3 참조. 섬유 화상 섬유가 랜덤하게 배향되어 있음을 확인한다.
기계 테스트
기계적으로 강한 섬유는 일반적으로 다양한 조직 공학 응용 프로그램이 필요합니다. 이 섬유는 특정 스트레스와 환경 조건 (9)에서 충분한 강도와 유연성을 유지해야한다. 일반적으로, 스캐 폴드 효과 차폐 스트레스를 피하기 위해 목표 조직에 가까운 계수를 갖고 생체의 도중 및 / 또는 시험 관내 세포의 성장 (10)에 충분한 강도를 유지하는 것이 요구된다. 인장 시험기의 영률 및 섬유의 파단 강도를 측정.......
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
토론
인간의 머리에서 각질의 추출이 성공적으로 이루어졌다. 아세트산은 케라틴은 트리스 자료 추출 할 수 있도록, 인간의 머리에 산화제로서 작용. 케라틴 분말의 제조 인해에만 연구 목적으로 행해졌 사실 소규모이었다. 이 과정은 이미 대규모 제조 산업에서 확립되었다. 소규모 케라틴 추출 목적은 오염 배치 다양성 및 비용 효율성을 제어 할 수 있었다.
각질 추출이 절차의 제한 단계이다. 2 % - 케라틴 분말의 수율은 0.7 매우 낮다. 0.4 g의 각질 - 인간의 머리카락의 20g는 0.14을 얻었다. 전기 방사 된 섬유를 생산하는 또 다른 중요한 단계는 전기 방사에 적합한 용액 제형된다. 케라틴 용이 DI 물에 분산시키고, 그러나, 전기 방사시, 케라틴 / 물 용액은 섬유 형성을 초래하지 않았다. 필요한 m을 제공한다나노 파이버를 생성하는 공중 합체를 olecular 상호 작용은 용액에 도입 하였다. TFE에 용해 PCL은 수소 결합을 통해 각질과 더 강하게 상호 작용을 할 수 있었.......
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
공개 사항
저자는 더 경쟁 재정적 이해 관계가 없음을 선언합니다.
감사의 글
저자는 지원 자금에 대한 혁명 금속 생체 적합 물질에 대한 공학 연구 센터 (ERC-0812348) 및 나노 기술 학부 교육 (EEC 1242139)을 통해 국립 과학 재단 (National Science Foundation)에게 감사의 말씀을 전합니다.
....액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 인간의 머리카락 | 그린즈버러의 현지 이발소에서 획득 | ||
| 과아세트산 | 시그마 알드리치 | ||
| PCL(e-카프로락톤 폴리머) | 시그마 알드리치 | 502-44-3 | Mn 70-90 kDa |
| 트리플루오로에탄올(TFE) | 시그마 알드리치 | 75-89-8 | |
| 트리스 베이스(TrizmaTM 베이스 분말) | 시그마 알드리치 | >99.9% 결정질 | |
| 염산 | Fischer Scientific | A144C-212 Lot | 093601 Waltham, MA |
| Kwik-Sil | World Precision Instruments | Sarasota, FL | |
| 셀룰로오스 멤브레인 | Sigma Aldrich | 12 - 14 kDa 분자 절단 | |
| 광학 현미경 | Olympus BX51M | BX51M | 일본 |
| 주사 전자 현미경 | Hitachi SU8000 | SU8000 | 일본 |
| 탁상용 Shimadzu 기계 | 북미 분석 및 측정 기기 AGS-X 시리즈 | AGS-X 시리즈 | 컬럼비아, 메릴랜드 |
| 푸리에 변환 적외선 분광법 | Bruker Tensor 2 기기 | Billerica, MA | |
| Microcal Origin 소프트웨어 | Northampton, MA | ||
| X-ray diffraction (XRD) | Bruker AXS D8 Advance X-ray Diffractometer | Madison, WI | |
| Fibroblast 3T3 cell | American Tissue Type Culture Collection | Manassas, VA | |
| Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM | Invitrogen | Grand Island, NY | |
| Spectra max Gemini XPS 마이크로플레이트 리더 | 분자 장치 | Sunnyvale, CA | |
| 학생- Newman-Keuls 사후 테스트 | SigmaPlot 12 소프트웨어 |
참고문헌
- Huang, Z. -M., Zhang, Y. Z., Kotaki, M., Ramakrishna, S. A review on polymer nanofibers by electrospinning and their applications in nanocomposites. Compos Sci Technol. 63, (2003).
- Li, W. J., Laurencin, C. T., Caterson, E. J., Tuan, R. S., Ko, F. K.
액세스가 제한되었습니다. 이 콘텐츠를 보려면 로그인하거나 체험판을 시작하세요.
재인쇄 및 허가
