Name: 조직 공학 응용 프로그램에 대 한 제어 형태학과 3 차원 Poly(ε-caprolactone) 장비의 전기 글 녹아 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-12-23T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 28 s
Description: 배우세요 용융 전기방사를 이용한 조직공학용 3D 폴리(ε-카프로락톤) 스캐폴드 제작 방법입니다. 정밀한 형태학적 제어와 재현성 있는 구조 설계가 가능합니다.

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이 작품 재정적으로 협동 연구 센터 CRC에 의해 세포 치료 제조, 첨가제 Biomanufacturing와 뮌헨의 기술적인 대학의 고급 연구를 위한 연구소에서 호주 연구 협의회 아크 센터를 지원 하고있다. 이 연구는 호주 연구 협의회 산업 변환 훈련 센터 첨가제 Biomanufacturing http://www.additivebiomanufacturing.org (IC160100026)에 의해 실시 됐다. 기사, 책, 텔레비전 이나 라디오 프로그램, 전자 매체, 또는 프로젝트에 관련 된 다른 문학 작품에 대 한 사이트를 방문 하시기 바랍니다. 또한, 저자 기꺼이 인정 마리아 Flandes Iparraguirre 촬영, 필립 허바드는 음성에 대 한에 Luise Grossmann 지원에 대 한 촬영과 편집에 대 한.

1. 재료 준비
<ol>
	<li>깔때기와 3 mL 플라스틱 주사기에 PCL의 2 세대를 오픈 엔드에 피스톤을 삽입.</li>
	<li>8 헤 포인트 팁 위쪽으로 개통 집계 가까이에 공기 방울 수 있도록 65 ° C에서 preheated 오븐에 주사기를 놓습니다.</li>
	<li>녹은 물자 안에서 덫을 놓은 공기를 분리 하는 얇은 개체와 피스톤을 밀어.</li>
	<li>그것은 10 분 후에 더 이상 고분자 투명 하면 달성 된다 실내 온도 아래로 멋진 보자.</li>
	<li>그것은 사용 될 때까지 건조 하 고 어두운 환경에서 실 온에서 PCL 사전 로드 된 주사기를 저장 합니다.</li>
</ol>
2. 하드웨어 및 소프트웨어 설치
<ol>
	<li>주사기와 공기 압력 시스템에 주사기를 연결 하는 다른 끝에 배럴 어댑터를 23 G 플랫 흘린된 바늘 (spinneret)를 연결 합니다.</li>
	<li>인쇄 머리에 주사기를 놓고 머리의 하단 측면에 황동 부분에서 1mm 띄는 spinneret 팁 때까지 아래로 누릅니다.</li>
	<li>무대에서 수집을 탑재 하 고 표면 먼지 또는 잔류 폴리머 제거를 70% (vol/vol) 에탄올과 인쇄 헤드 청소.</li>
	<li>spinneret와 컬렉터 사이 12 m m 높은 개체를 배치 하 여 작동 거리를 설정 하 고 spinneret 팁은 단지 그것을 접촉 될 때까지 프린트 헤드를 내립니다.</li>
	<li>각각 spinneret 지역 및 주사기, 65 ° C 82 ° C와 전기 상자에 온도 조절기를 조정 하 고 용융은 PCL에 전원.</li>
	<li>폴리머 용 해 될 때까지 적어도 10 분 기다립니다 고 1.8 바 하는 레 귤 레이 터를 설정 하 여 공기 압력을 시작.</li>
	<li>크기와 모양, 간 멘 거리 및 발판의 레이어 및 프로세스의 컬렉션 속도의 수를 정의 하는 G-코드를 준비 합니다. 참고: 평평 하 고 관 건설 기계 조작에 대 한 자세한 템플릿은 토론 장 (표 2)에 제공 됩니다.</li>
	<li>수동으로 모든 접지 케이블 인클로저 및 벽 플러그에 안전 하 게 연결 되어 있는지 다시 확인 합니다.</li>
	<li>컴퓨터에 소프트웨어를 (예를 들어, 마 하 3)를 시작 하 고 준비 된 G-코드를 업로드.</li>
</ol>
3. 비 계 제조
<ol>
	<li>인클로저, 안전 내부 고정기를 연결 하 고 트리거는 spinneret에 높은 전압 공급의 전면 도어를 닫습니다. 참고: 일단 문을 열면 예를 들어 때 인쇄 완료 또는 비상시, 높은 전압 강하 및 발판 제거할 수 있습니다 안전 하 게.</li>
	<li>테일러 콘 형성 되 고 섬유 컬렉터 쪽으로 배출 될 때까지 0.2 k v 단계에서 점차 높은 전압을 증가 ( 그림 1D에 참조 모범적인 테일러 콘).</li>
	<li>폴리머 용융을 5 분 동안 운동 없이 제트를 안정화 하기 위해 여전히 수집기 접시에 돌출 될 수 있습니다. 새로운 인쇄를 시작 하기 전에 재료의 더미를 제거 합니다.</li>
	<li>G-코드 시작 됩니다 지점 위에 인쇄 헤드를 이동 하려면 키보드에서 커서를 사용 합니다.</li>
	<li>컴퓨터에 소프트웨어에서 G-코드를 시작 합니다.</li>
</ol>
4. 섬유 직경 조정
<ol>
	<li>작동 거리 (12mm) 및 온도 레 귤 레이 터 (82 ° C와 spinneret 지역 및 주사기, 65 ° C 각각) 일정 수준에 전에 설명한 대로에 단계 2.4 및 2.5. 참고: 다른 직경을 조정의 요약 표 3에서 제공 됩니다.</li>
	<li>(3-10 µ m) 작은 크기의 직경을 가진 섬유를 인쇄 합니다. 0.8 바 공기 압력 수준을 낮추기, 8에 적용 된 전압 kV 및 수집기 1700 m m/분 속도.</li>
	<li>매체와 인쇄 섬유 직경 크기의 (10-20 µ m). 공기 압력 조절 레벨 바, 11 설정된 전압 1.5 kV와 낮은 컬렉션-1200 m m/분 속도.</li>
	<li>큰 직경 (20-30 μ m)와 인쇄 섬유. 2.6 바 공기 압력 레벨 증가, 변경 12 적용된 전압 kV 및 감소 컬렉션 700 m m/분 속도.</li>
</ol>
5. 제트 최적화
<ol>
	<li>제트 강한 led 향상 된 가시성에 대 한 인클로저 외부에서 빛을 밝히는.</li>
	<li>1 분에 대 한 섬유의 동작을 관찰 하 고 작은 단계, 즉 0.1에서에서 프로세스를 최적화 하는 시스템 매개 변수를 조정 위해 적용된 전압, 100 mm/min 컬렉션 속도 공기 압력에 대 한 0.1 kV. 참고: 요약 표 4에서 주어진 다.</li>
	<li>정기적으로 공기 압력 감소, 속도 증가 및 섬유의 비행 경로 3 분 이상 안정적인 전차 곡선을 닮을 때까지 전압을 최소화 하 여 동작을 왜곡 안정화 합니다.</li>
	<li>전압을 증가, 공기 압력을 감소 시키고 수집기의 속도 줄여 제트 뒤에 후행의 비행 경로 수정 합니다. 섬유의 비행 경로 전차 곡선 모양으로 다시 이동 될 때까지 이러한 조치를 적용 합니다.</li>
	<li>섬유가 적용된 전압 감소, 수집기의 속도 증가 및 제트기의 비행 경로 유지 전차 곡선의 모양을 다시 때까지 공기 압력을 증가 하 여 컬렉터를 향해 수직으로 여행 하지 마십시오.</li>
</ol>
6. 비 계 컬렉션
<ol>
	<li>인쇄 완료 되 면 문을 열고 커서를 사용 하 여 더 나은 접근성에 대 한 문 쪽으로 수집가 격판덮개를 이동 합니다.</li>
	<li>에탄올 70% (vol/vol) 믹스와 발판을 스프레이 하 고 가시는 수집기에서 분리 될 때까지 10 초를 기다립니다.</li>
	<li>족집게와 인클로저에서 해제 잡아 한쪽 가장자리에 의해 완성 된 비 계를 수집 합니다.</li>
</ol>
7. 문제 해결
<ol>
	<li>적용된 전압이 감소 또는 청취 표시 spinneret 또는 크래킹 잡음 사이 불꽃 경우 즉시 문을 열어.</li>
	<li>잠재적인 점화 시 불 점화 수 있습니다으로 인클로저 내부에서 모든 유해 물질 및 에탄올 70% (vol/vol) 등 액체를 제거 합니다.</li>
	<li>프로그램 G-코드는 spinneret 모든 레이어 완료 후 발판을 인쇄 하는 지역에서 이동. 이 spinneret가 마지막으로 중지 하는 위치 지점 위에 소재 축적을 방지 합니다.</li>
	<li>확대경 아래 spinneret을 확인 하 고이 크게 테일러 콘의 균질 성에 영향을 미칠 것으로 spinneret 손상 인지 확인 합니다.</li>
</ol>

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</ol>

저자는 공개 없다.

의료 분야에서도 전에 대 한 혁신적인 솔루션을 찾기 위해 오전 통합 21st 세기에 대 한 새로운 패러다임을 제공 합니다. "바이오-제조"의 소위 필드 상승세 이며 제조 기술에서 혁신 테 응용 프로그램에 대 한 매우 정교한 아키텍처의 생산을 활성화. 직접 쓰기 모드 (여기 뮤)에 폴리머 용융 전기 볼 가장 유망한 제조 후보 중 하나로 테 커뮤니티의 요구를 준수 nanoscale에 미크론에 생체 재료의 정렬된 구조는 필요한27.
이 자습서는 물리적 원리를 설명 하 고이 기술을 사용 하 여 재현할 수 건설 기계 제조 작업 단계를 보여주는 뮤의 작업의 기본적인 지식을 생성 목표로 합니다.
뮤의 일반적인 원리는 기존의 첨가제 제조 기술, 즉 레이어 레이어 방식으로 압출된 재료의 증 착 대상된의 비교 이므로 머리 사이의 상대적 움직임을 제어 하는 중요 한과 수집 가입니다. 우리...

셀에 대 한 3 차원 (3D) 생체 구조 제조 조직에 첨가제 biomanufacturing의 주요 기여 중 하나입니다 공학 (테), 사용자 지정 된 생체, 세포, 생 화 확 적인 요인, 적용 하 여 조직 복원을 목표로 또는 그들의 조합입니다. 따라서, 건설 기계 테 응용 프로그램에 대 한 주요 요구 사항을 포함: 생체 재료, 타겟된 셀 침공에 대 한 제어 형태학 속성에 대 한 최적화 된 표면 속성에서 제조 셀 상호 작용 향상 1.
뮤 높게 주문한 ultrathin 섬유 형태학2첨가제 제조 (자주 라는 3D 인쇄) 및 폴리머 메시의 생산을 위한 전기의 원리를 결합 하는 용 매 없는 제조 기술입니다. 직접 쓰기 접근이 고 정확 하 게 프로그램 된 코드3, G-코드 라고 하는 섬유를 예금. 용 해 electrospun 구조는 현재 각각 다공성 평평 하 고 관 건설 기계를 조작 하는 플랫4,5 또는 굴대6,7 수집기를 사용 하 여 준비.
이 기술은 의료 학년 폴리머 poly(ε-caprolactone) (PCL), 우수한 생체 적합성8선물 등을 직접 인쇄 테 및 재생 의학 (RM) 커뮤니티 가능성 때문에 상당한 혜택을 제공 합니다. 다른 장점 높은 조직 방식으로 높은 표면 볼륨 비율의 건설 기계를 조작 하는 섬유를 입금 하 여 크기와 다공성의 분포를 사용자 지정할 수 있습니다. 뮤를 수행 하기 전에 폴리머는 먼저 열9의 응용 프로그램이 필요 합니다. 일단 액체 상태에서 적용 된 공기 압력 높은 전압 소스에 연결 된 금속 spinneret를 통해 밖으로 흘러 그것 강요 합니다. 표면 장력 및 접지 수집기에 정전 된 물방울의 매력 사이 힘 균형 테일러 콘 제트10의 방출 다음의 형성에 지도 한다.
이미지와이 프로토콜에 사용 되는 내부 빌드 뮤 장치의 그리기 회로도 그림 1에 표시 됩니다. 그것은 또한 단 열 테이프를 사용 하 여 난방 요소와는 spinneret 주변 전기 충전된 황동 부분 사이의 전기 방전을 방지 하기의 원리를 보여 줍니다. 부족 한 단열재는 구현 된 하드웨어의 내부 손상으로 이어질 것 이다.
3 시스템 매개 변수 (온도, 수집 속도 공기 압력)의 조정에 따라 뮤 토론 섹션에서 설명 하는 다른 직경을 가진 섬유의 제조 수 있습니다. 그러나 대부분의 경우에, 미세 조정 및 제트의 최적화가 됩니다 필요한 안정적인 제트 방출 될 것입니다 전에. 전기 여행 제트기의 시각화 과정의 일관성을 확인 하는 효과적인 방법입니다. 이상적인 경우, 비행 경로 시스템 매개 변수11에 의해 제어 되는 힘 균형 결과로 획득 전차 곡선을 닮았다. 또한, 마이크로-와 매크로-구조는 건설 기계 폴리머 제트12의 비행 경로에 따라 달라 집니다. 다른 편향 동작 및 최적화에 대 한 조치의 상세한 테이블 토론 섹션에서 제공 됩니다.
현재 연구에서 선물이 뮤 기술을 사용 하 여 높은 제어 섬유 장비의 제조에 대 한 제조 단계를 설명 하는 프로토콜. 이 작품, 의료 학년 PCL (분자량 95-140 kg/mol)이 의료 학년 PCL 기술 학년 이상의 순도 개선 하 고 그것의 기계 및 처리 속성은 뮤로 사용 되었다. PCL의 범위를 처리 하는 광범위 한 용융 그것의 낮은 융해 점 (60 ° C) 및 높은 열 안정성에서 유래. 또한, PCL 느린 속도 생 분해성 폴리머, 그것에 게 많은 조직 공학 응용 프로그램13에 대 한 훌륭한 소재 이다.
이 연구에 대 한 온도 및 수집기 거리 유지 됩니다 상수 (65 ° C와 주사기 및 spinneret의 온도 대 한 82 ° C (각각) 및 컬렉터 거리 12 mm); 그러나 적용 전압, 수집 속도 공기 압력,, 타겟된 직경을 가진 섬유를 조작 하 변화 될 것입니다. 뮤 건설 기계를 사용 하 여 게시 된 연구의 상세한 목록 결과 섹션에서 제공 되 고 테와 RM (표 1)의 분야에 대 한 다른 응용 프로그램을 보여.

<table><tbody><tr><td>플라스틱 주사기</td><td>Nordson Australia Pty Ltd</td><td>7012072</td><td>EFD BARREL O 3mL Clear 50</td></tr><tr><td>Medical grade Poly (&epsilon;-caprolactone) (mPCL)</td><td>Corbion Purac, The Netherlands</td><td>PURASORB PC12</td><td></td></tr><tr><td>23 GA needle</td><td>Nordson Australia Pty Ltd</td><td>7018302</td><td>#23GP .013 X .25 ORANGE 50 PC</td></tr><tr><td>플런저</td><td>Nordson Australia Pty Ltd</td><td>7012166</td><td>피스톤 O 3mL WH 와이퍼 50</td></tr><tr><td>압력 어댑터</td><td>Nordson Australia Pty Ltd</td><td>7012059</td><td>어댑터 ASM O 3mL BL 1.8M</td></tr><tr><td>알루미늄 컬렉</td>터 <td>액션 알루미늄, 호주</td><td>SHP2</td><td>Sheet 5005 H34</td></tr><tr><td>아크릴 유리</td><td>Mulford Plastics Pty Ltd</td><td>ACC6-13094</td><td></td></tr><tr><td>Mach 3 소프트웨어</td><td>Art Soft</td><td></td><td>온라인 구매</td></tr><tr><td>안전 스위치 인터록</td><td>RS 구성 요소 Pty Ltd</td><td>12621330</td><td></td></tr><tr><td>고전압 발전기</td><td>EMCO High Voltage Co.</td><td>DX250R</td><td></td></tr><tr><td>온도 컨트롤러</td><td>WATLOW</td><td>PM9R1FJ</td><td></td></tr><tr><td>X 및 Y 포지셔닝 슬라이드</td><td>VELMEX Inc.</td><td>XN-10-0020-M011</td><td></td></tr></tbody></table>

조직 공학 응용 프로그램에 대 한 제어 형태학과 3 차원 poly(ε-caprolactone) 장비의 전기 글 녹아

Melt Electrospinning Writing of Three-dimensional Poly(&#949;-caprolactone) Scaffolds with Controllable Morphologies for Tissue Engineering Applications

이 자습서의 기본 원리에 반영 하 고 전기 폴리머와 쓰기에 대 한 지침 녹는, 생명 의학 어플리케이션에 대 한 좋은 잠재력을 가진 첨가제 제조 기술. 기술은 마이크로 눈금 범위를 서브 미크론에서 정돈된 건설 기계를 조작 하는 생체 고분자 섬유의 직접 증 착을 촉진 한다. 안정, 점 탄성의 설립, 폴리머 jet는 spinneret와 컬렉터 사이 적용 되는 전압을 사용 하 여 이루어집니다 그리고 직접 작성 될 수 있습니다. 전형적인 다공성 발판의 중요 한 이점은 셀 첨부 파일 및 성장에 대 한 증가 효과적인 접착 사이트를 제공 하는 높은 표면 볼륨 비율입니다. 시스템 매개 변수를 조정 하 여 인쇄 프로세스를 제어 인쇄 장비의 품질에서 높은 재현성을 수 있습니다. 그것은 또한 사용자가 그들의 특정 요구 사항에 건설 기계 형태학 상 구조에 맞게 유연한 제조 플랫폼을 제공 합니다. 이 목적을 위해 우리 가이드 개정 매개 변수, 흐름 속도, 전압 및 수집 속도 등의 다른 섬유 직경 하 여 용융 전기 쓰기 (뮤)를 얻기 위해 프로토콜 제시. 또한, 제트 최적화 자주 경험된 기술 과제 토론, 문제 해결 기법을 설명 하 고 인쇄 비 계 아키텍처의 넓은 범위를 보여주는 하는 방법을 보여 줍니다.

컬렉션의 두 가지 방법은 일반적으로 평면 고 고 곡 괭이는 뮤에 사용 됩니다. 결과 아키텍처의 G-코드 (표 2), 소프트웨어에 의해 실행 되는 프로그램에 따라 달라 집니다.
플랫 컬렉션 편평한 수집가 적용 하는 가장 일반적인 방법을 참조 하며 미리 프로그램 된 G-코드를 참조 하는 자료의 직접 증 착을 용이 하 게. 0/90과 0/다양 한 크기의 60 구조는 문학에서 넓게 보고 된다. 또한, 수집기에 녹은 섬유를 직접 입금의 기능 또한 무작위로의 생산을 용이 하 게 아직 부드러운 한14대신 꽃무늬 플랫 수집기를 사용 하는 경우 구조를 조직.
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이 프로토콜은 폴리머와 전기를 통해 건설 기계를 조작 하는 포괄적인 지침 직접 쓰기 모드에 녹아 있습니다. 우리는 체계적으로 과정을 약술 하 고 타겟된 비 계 구조를 달성 하기 위한 적절 한 매개 변수 설정 정의.

조직 공학 응용 프로그램에 대 한 제어 형태학과 3 차원 Poly(ε-caprolactone) 장비의 전기 글 녹아

This tutorial reflects on the fundamental principles and guidelines for electrospinning writing with polymer melts, an additive manufacturing technology ...

본 비디오 튜토리얼에서는 직접 쓰기 모드의 고분자 용융물 전기방사를 살펴보고, 잘 정돈된 구조의 스캐폴드를 제작하는 데 필요한 가이드라인을 제공합니다. 전기방사는 점성이 있는 고분자를 오리피스를 통해 압출하는 동안 전기장을 인가하여 제트를 발생시키는 고분자 가공 기술을 의미합니다. 정전기력은 섬유를 반대 전하로 대전되었거나 접지된 수집기로 가속시킵니다.필요한 점도 수준에 도달하기 위해, 전통적으로 폴리머는 용매에 용해되어 액상화되었습니다. 이러한 용매는 비행 단계에서 증발하며, 이는 전기장과 결합하여 섬유의 심한 좌굴(buckling)을 유발합니다. 그 결과, 형태학적 특성을 제어, 특성화 및 재현하기 어려운 폴리머 스캐폴드가 생성됩니다.본 실험에서는 폴리머 용융물을 이용한 전기방사법을 시연합니다. 용해 과정 대신, 버진 폴리머에 열을 가하여 필요한 수준의 점도에 도달하게 합니다. 용매가 없으므로 폴리머의 거대분자 얽힘이 개선되어 더욱 안정적인 섬유 비행 경로를 얻을 수 있습니다.마이크론 규모의 섬유는 수집기의 움직임에 따라 정확하게 증착될 수 있습니다. 직접 쓰기 모드의 고분자 용융물 전기방사는 마이크론 및 나노 규모에 이르기까지 잘 정렬된 스캐폴드 구조의 제작을 가능하게 합니다. 우리는 이 기술이 향후 조직 공학 및 재생 의학에서 핵심적인 역할을 할 것으로 예측합니다.이 기술은 기존의 섬유 형성 공정과 3D 프린팅 원리 사이의 오랜 공백을 메워주며, 차세대 스캐폴드 설계를 위한 새로운 길을 열어줍니다. 마이크로 전기방사 쓰기(Micro electrospinning writing)는 polycaprolactone 또는 PCL과 같은 의료용 플라스틱의 직접 가공을 용이하게 합니다. 용융 전기방사된 PCL 스캐폴드는 작은 직경과 고도로 조직화된 구조 및 다공성 덕분에 인비트로(in vitro) 및 인비보(in vivo) 모두에서 이러한 목적에 이상적인 구조입니다.가치 있는 결과와 함께 효과적인 열분해를 달성하기 위한 주요 전제 조건 중 하나는 고기능성 소프트웨어 및 하드웨어의 확보입니다. 이에 따라 본 연구진은 자동 주변 장치 제어 기능이 포함된 완전 통합 시스템을 설계하였습니다. 이를 통해 사용자의 요구 사항을 충분히 충족할 수 있도록 스캐폴드의 신뢰성 있고 구체적인 재현 가능한 생산이 가능해졌습니다.용융 전기방사 쓰기(Melt electrospin writing)는 다양한 구조의 스캐폴드를 제조하는 공정입니다. 다음 튜토리얼에서는 재료 준비, 스캐폴드 제작, 섬유 직경 조절 및 제트 최적화 방법을 설명합니다. 3 mL 플라스틱 주사기에 2 g의 PCL을 채우고 플런저를 천천히 밀어 넣으십시오.주사기를 65 °C로 예열된 오븐에 8시간 동안 둡니다. 내부에 갇힌 모든 공기 방울이 제거될 때까지 플런저를 조심스럽게 누릅니다. 23ga 바늘을 연결하고 이를 공기압 시스템에 부착합니다.바늘 팁이 황동 팟 밖으로 나올 때까지 아래로 누릅니다. 스테이지에 콜렉터를 설치합니다. 이를 장착하고 70% ethanol로 세척합니다.스캐폴드의 크기, 공간적 섬유 간 거리 및 층 수를 다양하게 하기 위해 G-코드를 프로그래밍하여 컬렉터 이동의 속도와 방향을 결정하십시오. 관형 스캐폴드의 경우, 회전 속도, 이동 속도 및 반복 횟수를 선택하여 스캐폴드의 두께를 정의하십시오. 평면 또는 관형 스캐폴드를 위해 G-코드를 개별적으로 프로그래밍하는 상세 지침은 원고에서 확인할 수 있습니다.Mach3 소프트웨어를 실행하고 생성된 G-코드를 업로드합니다. 결과물인 스캐폴드의 품질을 결정짓는 다섯 가지 주요 조정 가능 시스템 매개변수가 있습니다. 이는 공기압, 전압, 수집 속도, 온도 및 작업 거리이며, 다음 순서대로 조정해야 합니다.작동 거리를 조절하기 위해 바늘과 수집기 사이에 12mm 높이의 3D 프린팅 플라스틱 블록을 배치합니다. 두 가열기를 모두 켜고 상단은 65°C, 하단은 82°C로 설정합니다. 공기압을 가하고 용융 폴리머가 바늘에서 압출될 때까지 기다립니다.프로세스를 시작하기 전에 모든 접지 케이블이 단단히 연결되었는지 확인하십시오. 인터락이 연결되는 인클로저의 전면 도어를 닫으십시오. 압출된 용융체가 테일러 원뿔(Taylor cone)로 변하여 수집기를 향해 용융 제트를 방출할 때까지 전압을 높이십시오.제트(jet)를 안정화시키기 위해 폴리머 용융체가 정지된 수집판 위에 5분 동안 압출되도록 합니다. 폴리머 용융체를 이용한 전기방사는 다양한 섬유 직경의 제작을 가능하게 합니다. 이는 거리와 온도를 일정하게 유지하면서 시스템 매개변수인 압력, 전압 및 속도를 구체적으로 변화시킴으로써 달성할 수 있습니다.3에서 10 µm 사이의 소경 섬유는 상대적으로 낮은 압력, 소~중 수준의 전기장, 그리고 높은 수집 속도를 적용하여 프린팅할 수 있습니다. 저희 연구실의 경험에 따르면, 0.9 bar, 8 kV, 1,700 mm/min의 값으로 직경 4 µm의 섬유를 프린팅할 수 있습니다. 10에서 20 µm 사이의 중경 섬유는 상대적으로 낮은 압력 수준, 중~고전압, 그리고 중간 범위의 수집 속도를 적용하여 프린팅할 수 있습니다.본 실험실의 경험에 따르면, 1.5 bar, 11 kilovolt, 1,200 millimeters per minute의 조건에서 직경 13-micrometer의 섬유를 출력할 수 있습니다. 20에서 30 micron 이상의 범위인 섬유를 출력하려면 그에 상응하는 높은 전압과 가능한 가장 낮은 수집 속도와 함께 높은 폴리머 압출 속도가 필요합니다. 본 실험실의 경험에 따르면, 2.6 bar, 12 kilovolts, 700 millimeters per minute의 조건에서 직경 25-micrometer의 섬유를 출력할 수 있습니다.그러나 세 가지 경우 모두 균일한 직경의 안정적인 결과를 얻기 위해서는 미세 조정과 최적화가 필요합니다. 용융 전기방사에서는 폴리머 질량의 흐름을 결정하는 힘과 제트를 수집기로 끌어당기는 힘 사이의 완벽한 평형 상태가 이루어져야만 최종적으로 일관된 스캐폴드 형태를 얻을 수 있습니다. 섬유의 비행 경로가 장기간 동안 현수선 곡선과 유사해지면 잘 균형 잡힌 평형 상태에 도달한 것입니다.하지만, 세 가지의 서로 다른 편차 행동이 알려져 있습니다. 첫째, 테일러 원뿔(Taylor cone)로 전달되는 질량과 섬유에 작용하는 각각의 항력 사이의 불균형한 분포는 불안정한 전기 제트를 유발합니다. 이 경우 테일러 원뿔에 폴리머가 지속적으로 과공급되어 빈번한 주기로 질량을 방출하게 됩니다.각도가 빈번하게 변하는 것이 관찰되며, 이로 인해 직경의 차이가 매우 크게 나타납니다. 공정을 다시 안정화하려면, 유량을 줄여 폴리머 공급을 최소화하고 속도와 전압을 높여 섬유에 가해지는 인장력을 증폭시키십시오. 그 다음으로, 섬유가 아래로 이동하여 수집기에 수직으로 증착됩니다.이 경우 가속력이 테일러 원추(Taylor cone) 내의 폴리머 공급량을 초과하게 됩니다. 압력을 약간 높이거나 전압을 낮추어 이 상황을 해결할 수 있으며, 또는 수집 속도를 변경할 수도 있습니다. 세 번째로, 섬유가 뒤처지게 되어 높은 각도에서 직선과 유사한 형태를 띠게 됩니다.이로 인해 상대적으로 굵은 섬유가 생성되고 끌리게 됩니다. 이는 증착된 섬유의 부정확성을 증가시키는 결과로 이어집니다. 수집 속도를 낮추면 이 문제를 해결할 수 있습니다.하지만 전기장 강도를 약간 높일 필요가 있습니다. 용융 전기방사에는 평판형 수집기와 맨드릴형 수집기라는 두 가지 수집 방법이 있습니다. 평판형 수집기를 사용하는 것이 가장 일반적인 방법입니다.다양한 크기의 090도 및 060도 구조가 문헌에 널리 보고되어 있습니다. 용융 섬유를 수집기에 직접 증착하는 능력은 반복적인 원형 구조와 같은 비선형 구조의 제작을 용이하게 합니다. 바늘과 평행하게 회전 및 이동하는 원통형 수집기를 통해 관형 구조를 구현할 수 있습니다.회전 속도와 이동 속도의 디코딩을 미세하게 조정함으로써 섬유의 배향을 변경할 수 있습니다. 이동 속도보다 회전 속도가 더 빠르면 방사형으로 배향된 기공이 형성되며, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 튜브의 직경은 삽입된 맨드릴의 직경에 따라 결정됩니다.다양한 스캐폴드 구조와 기발표된 연구에서의 제안된 응용 분야에 대한 상세 목록은 원고에서 확인할 수 있습니다. 전기장은 매우 민감하며 두 전극 사이의 거리에 구체적으로 의존하므로, 수집 스테이지와 프린트 헤드의 바닥면을 정기적으로 수평 조절하는 것이 매우 중요합니다. 수집기와 헤드 사이의 거리가 너무 가깝게 설정되면, 구성 요소 사이에 스파크가 발생할 때까지 전기장이 크게 증가합니다.전기 제어 박스의 전압을 즉시 낮추거나 문을 여십시오. 프로세스를 시작하기 전에 항상 모든 케이블 연결 상태를 이중으로 점검하고 느슨하지 않은지 확인하십시오. 바늘이 손상되면 Taylor cone이 변형되어 프린팅 결과물에 불규칙성이 발생할 수 있습니다.따라서 팁이 실수로 구부러진 바늘은 반드시 폐기해야 합니다. 이 영상이 안정적인 전기 제트를 형성하는 데 도움이 되기를 바라며, 저희와 마찬가지로 여러분께서도 용융 전기방사 쓰기(melt electrospinning writing)가 조직 공학 및 재생 의학 분야에서 중요한 역할을 하게 될 것임을 확신하시길 바랍니다.

melt-electrospinning-writing-three-dimensional-poly-caprolactone

Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

조직 공학 및 세포 배양을위한 폴리머를 electrospinning의 과정은이 문서에서 해결되었습니다. 특히 photopatterning 멀티 고분자 electrospinning의 추가 처리 능력과 photoreactive macromers의 electrospinning이 설명되어 있습니다.

조직 공학 및 세포 배양을위한 섬유 고분자의 공사장 공중 발판을 Electrospinning

본 연구의 목적은 동맥 벽 원래 세 계층 아키텍처를 모방하는 것이었다. 이것을 달성하기 위해, electrospinning은 3-1 (입출력) 노즐의 사용과 고용 및 polycaprolactone, 엘라스틴, 콜라겐의 결합되었다.

Polycaprolactone, 엘라스틴, 콜라겐을 사용하여 네이티브 아티 건축을 모방하기 위해 트라이 - 계층 Electrospinning : 예비 연구

Electrospun의 공사장 공중 발판은 조직 공학 응용 프로그램을위한 포스트 프로덕션을 처리할 수 있습니다. 여기 불임 (무균 생산 또는 멸균 포스트 생산)을 달성하기 위해하고 적절한 biomechanical 속성을 달성위한 두꺼운 공사장 공중 발판을 (멀티 layering이 열을 사용하거나 증기가 풀림으로) 제작을 위해, 복잡한 공사장 공중 발판을 (연속 회전으로) 회전하는 방법을 설명합니다.

조직 공학을위한 Electrospun의 Fibres의 Postproduction 처리

폴리 (글리세롤 도데)라는 이름의 새로운 생분해 성 고분자에서 새로운 디자인의 컬렉터를 통해 더 큰 예금 영역에 걸쳐 전기 방사 장 섬유 (PGD)의 합성 및 제조가보고되었다. 마우스 섬유는 다 능성 줄기 세포로부터 유도 된 세포의 성장을지지 할 수 있었다.

마우스 배아 줄기 세포에서 신경 조직 공학을위한 폴리의 전기 방사 섬유 발판 (글리세롤 dodecanedioate)

여기서 우리는 섬유의 계조 조직과 전기 방사 나노 섬유 지지체를 제작하고 세포 형태 / 방향을 조절하는 응용 프로그램을 탐구하는 프로토콜을 제시한다. 나노 섬유 지지체의 물리 화학적 특성에 관한 그라디언트는 생물 의학 분야에서 다양한 응용 프로그램을 제공합니다.

섬유 조직의 그라데이션으로 전기 방사 나노 섬유 공사장 공중 발판

조직 공학을 위한 스캐폴드는 세포 틈새의 복잡한 생화학적, 생물물리학적 미시환경을 다시 요약해야 합니다. 여기에서는 계면 고분자 전해질 복합체 섬유를 플랫폼으로 사용하여 지속적인 생화학적 방출을 가진 복합 다중 구성 요소 고분자 골격을 만드는 방법을 보여줍니다.

생체 분자 시간적으로 방출 제어용 고분자 전해질 계면 섬유의 복합 공사장 공중 발판

2차원 및 3차원 초소수성 고분자 재료는 유사한 조성의 더 낮은 표면 에너지 중합체와 혼합된 생분해성 중합체를 전기 방사 또는 전기 분무하여 제조됩니다.

바이오 메디컬 응용 프로그램에 대한 초 소수성 고분자 재료를 제조

이 작업에서는 용융 혼합과 선택적 침출의 조합을 사용하여 폴리(젖산)/폴리에틸렌 글리콜(PLA/PEG) 스캐폴드를 준비했습니다. 본 명세서에서 논의된 방법은 다공성과 공극 크기를 모두 높게 제어함으로써 3층 스캐폴드를 개발할 수 있도록 허용했다. 기계적 특성은 또한 생리학적 환경에서 평가되었습니다.

손쉬운 및 환경 친화적 인 경로는 그레이드 기공 크기와 폴리 (젖산) 공사장 공중 발판을 제조

이 문서에서는 덜한 CO2 의 depressurization 통해 3 차원 (3D) 비 계에 전통, 2 차원 (2D) electrospun nanofiber 매트를 확장 하는 기술을 보여 줍니다. 이러한 증강된 건설 기계는 3D, 밀접 하 게 모방 세포 nanotopographic 신호, 고는 nanofibers 캡슐화 하는 생물 학적 분자의 기능을 보존 한다.

건설 기계 3-차원으로 2 차원 Electrospun Nanofiber 매트의 확장

용융 전기방사 쓰기(MEW), 폴리카프로락톤(PCL) 스캐폴드 및 피브린 하이드로겔을 hiPSC 유래 심근세포 및 섬유아세포와 결합한 3D 심근 조직을 생성하기 위해 재현 가능한 방법이 제시됩니다. 이 기술은 스캐폴드 아키텍처를 정밀하게 제어하며 전임상 약물 테스트 및 심장 질환 모델링에 적용할 수 있습니다.

폴리카프로락톤 골격 및 hiPSC 유래 심장 세포의 용융 전기방사 쓰기를 사용한 3D 인간 심근 조직 생성

배우세요 용융 전기방사를 이용한 조직공학용 3D 폴리(ε-카프로락톤) 스캐폴드 제작 방법입니다. 정밀한 형태학적 제어와 재현성 있는 구조 설계가 가능합니다.

조직 공학 응용 프로그램에 대 한 제어 형태학과 3 차원 Poly(ε-caprolactone) 장비의 전기 글 녹아

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