Name: 건설 기계 3-차원으로 2 차원 Electrospun Nanofiber 매트의 확장 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 14 s
Description: 탐색하세요 아교전기방사 나노섬유 매트를 이산화탄소 감압을 통해 3차원 구조로 변환하는 방법을 배우세요. 이 기술은 생물학적 분자의 활성을 보존하며 생체재료 및 조직공학 연구에 활용됩니다.

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이 작품은 지원으로 부여에서 국립 연구소의 종합 의료 과학 (NIGMS) (2 P 20 GM103480-06 및 J.X. 1R01GM123081), NIH에서 네브라스카 대학 의료에서 오티 스 글리브 의료 연구 재단, NE LB606 시작 자금 센터입니다.

아래에 설명 된 모든 vivo에서 절차는 네브라스카 대학 의료 센터에 IACUC 위원회에 의해 승인 되었다.
1. 표준 전기에 대 한 솔루션을 준비 합니다.
<ol><li>20 mL 유리 튜브에 해산 poly(ε-caprolactone)의 2 세대 (PCL, Mw = 80 kDa) dichloromethane (DCM)의 용 매 혼합물에와 N, N-dimethylformamide (DMF) 10% (w/v)의 농도에 4:1 비율 (v/v)와 함께. 주의: 핸들 DCM와 DMF 통풍이 잘되는 후드에서 가스에 노출을 피하기 위해. 플라스틱 재료에 DCM을 노출 하지 마십시오.</li>
	<li>솔루션 취소 될 때까지 실험실 회전에 유리 튜브를 놓습니다. 솔루션 하룻밤 혼합 수 있습니다.</li>
	<li>발판에 펩 티 드 또는 마약 같은 생리 활성 물질을 포함 하는 것을 예정 하는 경우 별도 솔루션을 만들고 사용할 준비가 될 때까지 4 ° C에서 저장 합니다.<ol>
<li>PCL 솔루션의 20 mL를 사용 하 여 형광 염료 솔루션 (50 mg/mL)를 준비 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 전기 장치 (그림 1A)를 설정
<ol><li>21 게이지 무딘 바늘 연결 20 mL 주사기를 PCL 솔루션을 추가 합니다. 주사기와 연결 된 튜브에 공기 확인 합니다.</li>
	<li>지상 수집기 바늘 끝에서 12cm 회전 스틸 드럼을 배치 합니다.</li>
	<li>악어 클립을 사용 하 여, 바늘을 직류 (DC) 고전압 전원 공급 장치를 연결 하 고 컬렉터 접지 확인 합니다. 주의: 항상 모든 연결 된 자료를 처리 하기 전에 전원 공급 장치 해제.</li>
</ol>3입니다. 전기
<ol><li>PCL 솔루션의 20 mL에 대 한 다음과 같은 주사기 펌프의 매개 변수 설정: 직경 = 20.27 mm, 유량 바늘의 끝에 형성 되 고 작은 물방울 0.5 mL/h. 확인 =.</li>
	<li>생리 활성 분자의 결합을 원하는 경우 공동 축 전기 (그림 1B)에 대 한 허용 하도록 장치를 설정 합니다. 피하 주사 바늘을 사용 하 여 사용자 지정 된 동축 노즐을 만듭니다. 참고: 이러한 노즐 있습니다 또한 상업적 으로입니다. 참고 솔루션 염료의 추가 같은 분자 시뮬레이션을 준비 합니다.<ol>
<li>준비 물에서 Coumarin 6 형광 염료의 1% 솔루션. 작은 주사기를 1% 염료의 3 mL를 추가 합니다. PCL 솔루션으로 동일한 동축 노즐에 주사기를 연결 합니다. 다시 한번, 아니 공기 방울 인지 확인 합니다.</li>
		<li>이 3 mL 솔루션에 대 한 다음과 같은 주사기 펌프의 매개 변수 설정: 직경 9.49 m m, 유량 = = 0.02 mL/h. 검사 바늘의 끝에 형성 되 고 작은 물방울.</li>
	</ol>
</li>
	<li>20의 전기 잠재력을 적용 kV spinneret (22-게이지 바늘)와 지상 수집기 사이의 위치는 spinneret에서 20 cm. 2000 rpm에 회전 드럼에 정렬된 nanofiber 매트를 수집 합니다. 그들은 ~ 1 m m의 두께 도달 PCL nanofiber 매트를 수집 합니다.</li>
</ol>4. 세대의 PCL Nanofiber 매트 기준점과 구멍.
<ol><li>PCL nanofiber 매트를 조작.<ol>
<li>PCL 구슬 DCM와 DMF의 10% (PCL) (w/v)의 농도에 4:1(v/v)의 비율로 구성 된 용 매 혼합물을 분해. PCL 솔루션 0.7 mL/h 20의 잠재력 동안 주사기 펌프를 사용 하 여의 유량에 펌프 kV spinneret (22-게이지 바늘) 사이 적용 되 고 접지 된 콜렉터는 spinneret 외 12 cm.</li>
		<li>Nanofiber 막 500 rpm 보다 더 큰 회전 속도와 회전 드럼을 사용 하 여 수집 합니다.</li>
	</ol>
</li>
	<li>PCL nanofiber 매트 액체 N2 5 분 동안 담가 (즉., 뻣 뻣 한 될). 액체 N2 에서 PCL nanofiber 매트를 유지 하 고 PCL nanofiber 매트는 0.5 m m 직경 펀치와 펀치.</li>
</ol>5. 2D Nanofiber 확장 매트와 함께/없이 기준점과 구멍 통해 덜한 CO2 액체 (그림 2).
<ol><li>5 분 동안 액체 질소에 PCL nanofiber 매트를 놓고 가장자리의 변형 방지를 액체 질소에 빠져들 하는 동안 날카로운 수술가 위를 사용 하 여 1 cm x 1cm 사각형으로 잘라.</li>
	<li>드라이 아이스의 ~ 1 g 30 mL 원심 분리기 튜브에서 컷된 매트를 놓습니다. 단단히 뚜껑 캡 그리고 액체 CO2로 변경 하는 드라이 아이스에 대 한 허용.</li>
	<li>액체 튜브에 형성 했다, 일단 신속 하 게 분리 하십시오 압력 뚜껑을 열고. 주의: 드라이 아이스와 액체 질소를 사용 하는 경우 적절 한 열 보호 장구를 사용 합니다. 얼굴을 향해 가압된 튜브를 열지 마십시오. 원심 분리기 튜브는 반복적으로 사용할 수 없습니다.</li>
	<li>제거 하 고 관에서 부풀어 비 계를 관찰. 드라이 아이스와 함께 새로운 원심 분리기 튜브에 발판을 놓고 원하는 두께 얻을 때까지 반복 합니다. 에틸렌 산화물 세포와 부 화 이전에 확장된 nanofiber 건설 기계를 소독.</li>
</ol>6입니다. 확장된 Nanofiber 장비의 특성
<ol><li>스캐닝 전자 현미경 (SEM)을 사용 하 여 확장된 nanofiber 장비의 구조와 형태를 특징.<ol>
<li>금속 스 터 드, 40에 대 한 백 코트에 이중 면 전도성 테이프와 샘플 배치 s 40에서 스퍼터 coater를 사용 하 여 mA.</li>
		<li>이전 연구9에 따라 SEM을 사용 하 여 섬유를 검사 합니다. 15의 가속 전압에서 이미지를 수집 kV.</li>
	</ol>
</li>
	<li>생체 외에서 릴리스 프로필과 bioactivity 출시 된 펩 티 드의 특징.<ol>
<li>CO2확장 전후 nanofiber 막의 10 밀리 그램 무게.</li>
		<li>PBS 버퍼에서 샘플을 담가 고 상쾌한 다른 시간 포인트 (0-28 일)에서 10 μ를 수집 합니다.</li>
		<li>Enzyme-Linked 면역 매 분석 결과 (ELISA) 키트를 사용 하 여 수집 된 상쾌한에 LL-37 펩 티 드 농도 계량.</li>
	</ol>
</li>
	<li>세포질 침투 vivo 및 호스트 응답을 검사 합니다.<ol>
<li>9-주 오래 된 넣어 Sprague-Dawley (SD) 쥐를 마 취 챔버에 연결 isoflurane 증기 하 고 쥐를 anesthetize. 쥐 감정 없이 완전 한 마 취 후 쥐를 운영 테이블에 전송 합니다. 지속적으로 쥐 기화와 isoflurane 코 콘을 사용 하 여 수술 하는 동안 anesthetize. 동물의 면도기에 의해 쥐의 뒤의 머리를 면도 하 고 요오드와 알코올 피부 스크럽으로 소독. 메스를 사용 하 여 등에 supraspinal 사이트에서 1.5 c m 절 개를 통해 피하 주머니를 만듭니다.</li>
		<li>각 절에 대 한 족집게를 사용 하 여 피하 포켓에 한 확장된 nanofiber 비 계 (1.5 m m 두께)를 삽입 합니다. 호치키스를 사용 하 여 절 개를 닫습니다.</li>
		<li>1, 2, 및 4 주, 95% CO2쥐를 안락사. 부드럽게는 explant와 수술가 위를 사용 하 여 주변 조직의 해 부. 조직학 분석 전에 적어도 3 일 동안, 조직 포 르 말린에 담가 고 후 파라핀으로 포함. 톰, 조직 섹션 다음 수행 되며 (H & E), 오신 Masson의 trichrome 얼룩.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol><li>Chen, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+electrospun+nanofibers+for+wound+healing%5BTitle%5D)+AND+%22Nanomedicine%22%5BJournal%5D)">Recent advances in electrospun nanofibers for wound healing.</a> Nanomedicine. 12 (11), 1335-1352 (2017).</li>
<li>Khandalavala, K., Jiang, J., Shuler, F. D., Xie, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospun+Nanofiber+Scaffolds+with+Gradations+in+Fiber+Organization%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Electrospun Nanofiber Scaffolds with Gradations in Fiber Organization.</a> Journal of Visualized Experiments. (98), e52626(2015).</li>
<li>Xie, J., Li, X., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Put+electrospun+nanofibers+to+work+for+biomedical+research%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecular+Rapid+Communication%22%5BJournal%5D)">Put electrospun nanofibers to work for biomedical research.</a> Macromolecular Rapid Communication. 29 (22), 1775-1792 (2008).</li>
<li>Xie, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanofiber+membranes+with+controllable+microwells+and+structural+cues+and+their+use+in+forming+cell+microarrays+and+neuronal+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Nanofiber membranes with controllable microwells and structural cues and their use in forming cell microarrays and neuronal networks.</a> Small. 7 (3), 293-297 (2011).</li>
<li>Xie, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radially+aligned%2C+electrospun+nanofibers+as+dural+substitutes+for+wound+closure+and+tissue+regeneration+applications%5BTitle%5D)+AND+%22ACS%22%5BJournal%5D)">Radially aligned, electrospun nanofibers as dural substitutes for wound closure and tissue regeneration applications.</a> ACS. 4 (9), 5027-5036 (2010).</li>
<li>Xie, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%22Aligned-to-random%22+nanofiber+scaffolds+for+mimicking+the+structure+of+the+tendon-to-bone+insertion+site%5BTitle%5D)+AND+%22Nanoscale%22%5BJournal%5D)">"Aligned-to-random" nanofiber scaffolds for mimicking the structure of the tendon-to-bone insertion site.</a> Nanoscale. 2 (6), 923-926 (2010).</li>
<li>Jiang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Expanded+3D+Nanofiber+Scaffolds%3A+Cell+Penetration%5BTitle%5D)+AND+%22Neovascularization%2C+and+Host+Response.+Advanced+Healthcare+Materials%22%5BJournal%5D)">Expanded 3D Nanofiber Scaffolds: Cell Penetration.</a> Neovascularization, and Host Response. Advanced Healthcare Materials. 5 (23), 2993-3003 (2016).</li>
<li>Jiang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Expanding+Two-Dimensional+Electrospun+Nanofiber+Membranes+in+the+Third+Dimension+by+a+Modified+Gas-Foaming+Technique%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Biomaterials+Science+%26+Engineering%22%5BJournal%5D)">Expanding Two-Dimensional Electrospun Nanofiber Membranes in the Third Dimension by a Modified Gas-Foaming Technique.</a> ACS Biomaterials Science & Engineering. 10 (1), 991-1001 (2015).</li>
<li>Jiang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CO2-expanded+nanofiber+scaffolds+maintain+activity+of+encapsulated+bioactive+materials+and+promote+cellular+infiltration+and+positive+host+response%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomaterialia%22%5BJournal%5D)">CO2-expanded nanofiber scaffolds maintain activity of encapsulated bioactive materials and promote cellular infiltration and positive host response.</a> Acta Biomaterialia. 68, 237-248 (2018).</li>
<li>Chen, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanofiber-based+sutures+induce+endogenous+antimicrobial+peptide%5BTitle%5D)+AND+%22Nanomedicine%22%5BJournal%5D)">Nanofiber-based sutures induce endogenous antimicrobial peptide.</a> Nanomedicine. 12 (10), 2597-2609 (2017).</li>
<li>Dhand, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bio-inspired+crosslinking+and+matrix-drug+interactions+for+advanced+wound+dressings+with+long-term+antimicrobial+activity%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Bio-inspired crosslinking and matrix-drug interactions for advanced wound dressings with long-term antimicrobial activity.</a> Biomaterials. 138, 153-168 (2017).</li>
<li>Jiang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Local+sustained+delivery+of+25-hydroxyvitamin+D3+for+production+of+antimicrobial+peptides%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmaceutical+Research%22%5BJournal%5D)">Local sustained delivery of 25-hydroxyvitamin D3 for production of antimicrobial peptides.</a> Pharmaceutical Research. 32 (9), 2851-2862 (2015).</li>
<li>Jiang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((1%CE%B1%2C+25-dihydroxyvitamin+D3-eluting+nanofibrous+dressings+induce+endogenous+antimicrobial+peptide+expression%5BTitle%5D)+AND+%22Nanomedicine+%28Lond%29%22%5BJournal%5D)">1α, 25-dihydroxyvitamin D3-eluting nanofibrous dressings induce endogenous antimicrobial peptide expression.</a> Nanomedicine (Lond). 13 (12), 1417-1432 (2018).</li>
<li>Ma, B., Xie, J., Jiang, J., Shuler, F. D., Bartlett, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rational+design+of+nanofiber+scaffolds+for+orthopedic+tissue+repair+and+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Nanomedicine%22%5BJournal%5D)">Rational design of nanofiber scaffolds for orthopedic tissue repair and regeneration.</a> Nanomedicine. 8 (9), 1459-1481 (2013).</li>
</ol>

저자는 충돌의 관심은 선언 합니다.

확장 된 3D 건설 기계2 depressurization 통해 공동 조사에 전통적인 2D electrospun nanofiber 매트를 변환. 전통적인 2D nanofiber 매트는 덜한 CO2 유체 성공적으로 확장 을 통해 . 하는 중요 한 단계는 최적화 된 상태에서 2D nanofiber 매트를 조작 하 고 가장자리를 변형 하지 않고 매트를 잘라 (예. 사용 하 여 수술가 위 샤 프). 이 CO2-확장된 nanofiber 건설 기계 패킹 밀도 (그림 3D-H), 및 (그림 3D) 높은 다공성 적은 계층된 구조 (그림 3A-B), 포함 하 여 전통적인 2D 매트 위에 많은 장점을. 이 확장 메서드 또한 ...

조직 수리 및 재생에 도움 환자에 이식 될 수 있는 합성 비 계 개발의 개념은 수십 년 동안 재생 의학 분야를 침투 하는 것 이다. 이상적인 합성 비 계 주변의 건강 한 조직에서 세포 이동 유도 하는 역할 셀 시드, 접착, 신호, 확산, 및 차별화, 지원 vascularization에 대 한 아키텍처를 제공, 적절 한 산소에 대 한 수 고 영양 공급, 성공을 보장 하기 위해 이식1후 호스트 면역 활동을 촉진 하는 고. 또한, 그것은 사용할 수 있습니다 캐리어로 항균 분자를 포함에 대 한 상처 치유1,3,6,7,,89을 지원 하기 위해. 합성 비 계에서이 생물 학적 분자의 임시 릴리스를 제어 하는 능력은 공학1를 투어 하는 때 간주 되는 또 다른 바람직한 특성입니다.
전기 생산 nanofiber 건설 기계1,2,,34,,56정상적 기술 되었습니다. 여기서 설명 하는 나와 같은 nanofiber 발판을 만들려고 이전 시도 성공의 다양 한 각도에 수행 되었습니다. 그러나, 전통적인 nanofiber 건설 기계는 이러한 목표를 달성 하는 능력을 제한 했다. 전통적인 nanofiber 건설 기계는 주로 2 차원 매트1,3되었습니다. 이러한 nonexpanded 건설 기계는 밀도가 작은 기 공 크기; 가득한 이 세포 침투, 마이그레이션, 그리고 차별화 vivo에서1,7,,89그 만큼 유사한 환경 홍보 하지 않습니다로 제한 합니다. 이러한 이유로, 3D electrospun nanofiber 비 계 준비의 더 새로운 기술은 2D nanofiber 매트와 함께 제공 되는 고유의 결함을 수정 설립 되었습니다. 이러한 기술의 결과 3D 건설 기계; 그러나, 그들은 수성 해결책을 요구 하 고 절차 동결 생산 방법으로 적용을 제한 했다. 이 처리 없이 제한 된 조직, 적절 한 두께 및 셀 마이그레이션 및 확산에 필요한 적절 한 nanotopographic 신호를 제공 하기 위해 원하는 다공성 nanofibers의 무작위 분포에서 발생 합니다. 이러한 요인 결과 부족 생활의 적절 한 흉내 이전 3D electrospun nanofiber 건설 기계 조직1,7,,89.
세포 외 기질 (ECM)의 더 나은 biomimicry와 확장, 3D 비 계 개발에 최근 시도의 더 나은 제어에 도움이 수성 나트륨 borohydride (NaBH4) 솔루션 처리 및 미리 금형을 사용 하 여 수행 되었습니다 있는 그 결과의 모양 발판7,8. 그러나,이 방법은 고분자와 수용 성 있는 어떤 캡슐된 쓰이므로 방해할 수 있는 수성 해결책, 화학 반응 및 동결의 사용을 필요로 적합 하지 않습니다. 사용 되는 첨가제 조직 재생8,9동안 부작용을 일으킬 수 있습니다. CO2 확장 방법 크게이 문서에 설명 된 처리 시간, 수성 솔루션에 대 한 필요성을 제거 및 금액 및 생물학적 활성 분자 보다 더 큰 범위를의 기능을 유지는 이전 설립된 방법9.
이전 연구, 항생제, 실버, 1α, 25 dihydroxyvitamin D3및 항균 성 펩 티 드에 LL-37 로드 nanofiber 건설 기계에 개별적으로 및 에이전트를 해제 이러한 장비의 잠재력을 조사 하는 조합 더 상처 치유9,10,,1213에 도움이. 시연 nanofiber 비 계 확장의이 방법, 목적 Coumarine 6, 형광 염료, 원하는 다양 한 화합물과 발판을 포함의 가능성을 입증을 발판으로 로드 됩니다. 캡슐화 된 생리 활성 분자와 함께에서 확장된 nanofiber 비 계 제조의이 방법은 조직 재생, 상처 치유, 3 차원 조직 모델의 생성 그리고 약물의 국 소 전달에 큰 잠재력을 보유 하고있다.

<table><tbody><tr><td>폴리 카프로 락톤</td><td>시그마 알드리치</td><td>440744</td><td></td></tr><tr><td>N, N- 디메 틀리 포름 아미드</td><td>피셔 화학</td><td>D-199-1</td><td></td></tr><tr><td>디클로로 메탄</td><td>피셔 화학</td><td>AC61093-1000</td><td></td></tr><tr><td>쿠마린 6</td><td>시그마 알드리치</td><td>546283</td><td></td></tr><tr><td>회전 스틸 드럼</td><td>사용자 정의</td><td></td><td>이것은 전기 방사 중 수집기 역할을합니다.</td></tr><tr><td>주사기 펌프</td><td>Fisher Scientific</td><td>14-831-200</td><td>동축 회전에는 두 개의 단일 주사기 펌프가 필요합니다.</td></tr><tr><td>Revolver</td><td>Lab Net International</td><td>H5600</td><td>혼합 용액을 위한 조절 가능한 실험실 회전 장치</td></tr><tr><td>피하 주사 바늘 (27G x 1 1/2")</td><td>EXCELINT International Co</td><td>26426</td><td>이것은 표시된 맞춤형 동축 노즐 예제의 일부입니다.</td></tr><tr><td>피하 주사 바늘 (21G x 1 1/2")</td> <td>EXCELINT International Co</td><td>26416</td><td>이것은 보여진 맞춤형 동축 노즐의 일부입니다.</td></tr><tr><td>고전압 DC 전원 공급 장치</td><td>감마 고전압 연구</td><td>ES30</td><td></td></tr><tr><td>주사 전자 현미경</td><td>FEI</td><td>Nova 2300</td><td></td></tr><tr><td>형광 현미경</td><td>Zeiss</td><td>Axio Imager 2</td><td></td></tr><tr><td>LL 37 ELISA 키트</td><td>Hycult Biotech</td><td>HK321-02</td><td></td></tr></tbody></table>

건설 기계 3-차원으로 2 차원 electrospun nanofiber 매트의 확장

Expansion of Two-dimension Electrospun Nanofiber Mats into Three-dimension Scaffolds

전기 생산 하는 합성, 기능성 비 계 세포 외 기질을 구성, 구조 및 섬유의 직경의 용이성 제어 biomimicry 때문에 선호 기술 되었습니다. 그러나, 이러한 장점에도 불구 하 고 건설 기계와 함께 제한 등 전통적인 electrospun nanofiber 무질서 nanofiber 방향, 낮은 다공성, 작은 숨 구멍 크기 및 주로 2 차원 매트. 따라서, 위의 한계를 극복할 수 있는 electrospun nanofiber 건설 기계 조작에 대 한 새로운 프로세스를 개발 하기 위한 훌륭한 필요가 하다. 여기, 소설 하 고 간단한 방법 설명입니다. 전통적인 2D nanofiber 매트는 원하는 두께, 간격 거리, 다공성와 셀 시드 및 덜한 CO2 의 depressurization 통해 확산에 대 한 허용 하도록 nanotopographic 신호 3D 발판으로 변환 됩니다. 발생 조직 재생에 대 한 비 계를 제공 하,이 메서드는 또한 지역 약물 전달에 대 한 항균 성 펩 티 드 등 생리 활성 분자를 캡슐화 하 기회를 제공 한다. CO2 확장 nanofiber 건설 기계 조직 재생, 상처 치유, 3 차원 조직 모델링 및 국 소 약물 전달에 큰 잠재력을 보유.

3D 건설 기계 덜한 CO2 유체의 depressurization 통해 전통적인 2D electrospun nanofiber 매트 확대의 효능 다른 용량에서 설명 되었다:는 장비의 두께 1 m m 2.5 m m 치료에서 증가 하 고 1 및 2 CO2 치료 19.2 m m 각각 (그림 3A-C). 셀 시드를 위한 중요 한 아키텍처의 다공성을 특징-해당 증가 두께 (그림 3C) 하는 방식에서 또한 증가 했다. 건설 기계 증가 치료 매트 79.5%에서 99.0%와 92.1 첫 번째와 두 번째 치료 후 각각 (그림 3D) 다공성. 이것이 중요 한 비 계 및 따라서 재생을 유도 하는 효능으로 세포 침투의 정도 다공성1</...

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

Electrospinning has been the preferred technology in producing a synthetic, functional scaffold due to the biomimicry to extracellular matrix and the ease ...

이 프로토콜은 이전에 실현되지 않은 극치 CO2 유체의 우울화를 통해 기존의 전기 스펀 나노 섬유 멤브레인을 2D에서 3D로 변환하는 것을 보고했습니다. 이 방법은 수성 용액 및 화학 반응, 다단계 공정, 캡슐화된 생물학적 분자의 활성 손실 및 소수성 폴리머의 한계를 포함하여 이전 접근법과 관련된 많은 문제를 제거합니다. 이 절차를 시연하는 것은 내 실험실에서 포스트 닥한 Shixuan 첸입니다.20 밀리리터 유리 튜브에서 디클로로메탄과 DMF의 용매 혼합물에 PCL 2그램을 녹이고, 4대 1의 비율로 10%의 농도로 용해합니다. 용액이 명확해질 때까지 유리 튜브를 실험실 회전기에 넣습니다. 용액은 밤에 혼합 할 수 있습니다.전기 방사 장치를 설정하려면 먼저 PCL 용액을 21 게이지 무딘 바늘이 부착된 20 밀리리터 주사기에 추가합니다. 주사기와 해리 된 튜브에 공기가 없는지 확인하십시오. 바늘 끝에서 12센티미터 떨어진 지상 수집가와 회전하는 강철 드럼을 놓습니다.악어 클립을 사용하여 직접 전류 고전압 전원 공급 장치를 바늘에 연결하고 수집기를 접지하도록 합니다. PCL 용액의 20밀리리터의 경우 직경 20.27밀리미터를 사용하여 주사기 펌프의 파라미터를 설정하고 시간당 0.5 밀리리터의 유량을 설정합니다. 바늘 끝에서 물방울이 형성되고 있는지 확인합니다.스피너렛과 스피너렛에서 20센티미터 떨어진 지상 컬렉터 사이에 20킬로볼트의 전기 전위도 적용합니다. 드럼에서 정렬된 나노 섬유 매트를 수집하여 2, 000 RPM에서 회전합니다. PCL 나노 섬유 매트는 약 1 mm의 두께에 도달하면 수집합니다.PCL 나노 섬유 매트를 액체 질소에 5분간 담급니다. PCL 나노 섬유 매트를 액체 질소에 보관하고 직경 0.5mm의 PCL 나노 섬유 매트를 펀치하십시오. PCL 나노 섬유 매트를 액체 질소에 5 분간 놓습니다.날카로운 수술 가위를 사용하여 1센티미터 로 매트를 잘라내고 액체 질소에 잠급하여 가장자리의 변형을 피하십시오. 30 밀리리터 원심분리기 튜브에 약 1그램의 드라이 아이스를 장착하여 잘라낸 매트를 놓습니다. 뚜껑을 단단히 덮어 드라이 아이스가 액체 이산화탄소로 바뀔 수 있도록 합니다.액체가 튜브에 형성되면 캡을 열어 압력을 신속하게 방출하십시오. 튜브에서 부풀어 오른 비계를 제거하고 관찰합니다. 비계를 드라이 아이스가 있는 새로운 원심분리기 튜브에 놓고 욕망 두께를 반복합니다.세포와 배양하기 전에 에틸렌 산화물로 확장 된 나노 섬유 스캐폴드를 살균. 기존의 2D 전기스펀 나노섬유 매트를 서브임계 CO2 유체의 우울화를 통해 3D 스캐폴드로 확장하는 효과는 제2처리 후 왼쪽에 나타난다. 스캐폴드의 두께는 치료되지 않은 경우 1밀리미터에서 CO2 치료 1개로 2밀리미터에서 19.2밀리미터로 증가했습니다.비계의 다공성은 치료되지 않은 매트의 79.5%에서 첫 번째 치료 후 92.1%로 두 번째 치료 후 99.0%로 증가했습니다. 이는 비계로 세포 침투의 정도가 재생을 유도하기 때문에, 크게 다공성에 의존하기 때문에 중요하다. SEM 이미지는 처리되지 않은 2D 매트의 조밀하게 포장된 fibular 구조가 CO2로 확장된 후 정렬된 나노 섬유와 정렬된 구조로 변형되었다는 것을 보여줍니다.Vevo 연구에서는 쥐에 사각형 배열 구멍이있는 CO2 확장 나노 섬유 스캐폴드의 피하 이식에 의해 수행되었다. 이를 통해 구멍 내의 세포 이동 및 증식뿐만 아니라 확장 중에 생성된 나노 섬유 층 내에서 추가 침투가 가능합니다. 1주일에서 4주 후, 확장된 비계는 전통적인 나노 섬유 매트에 비해 형성된 혈관의 수와 다핵거형 거대 세포의 수가 현저한 증가를 보였다.이 절차에 따라 성장 인자, 아미노 변조 화합물, 혈전성 제 및 항 미세 관제제와 같은 상이한 분자는 나노 섬유 매트에 통합되어 하위 임계 CO2 유체로 확장 될 수 있습니다. 이러한 기능성 확장된 나노 섬유 스캐폴드는 감염, 면역학 및 조직 재생 및 수리의 헤모스타증, 예방 및 치료와 같은 다른 과학적 분야에서 새로운 질문을 탐구하는 데 사용될 수 있습니다. 유기 용매는 독성이 있으며 화학 적 후드로 처리해야합니다.또한, 서브임계 CO2 유체의 고압을 견딜 수 있는 용기는 팽창에 사용되어야 한다.

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Research

연구

JoVE Journal

Genetics

유전학

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

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

생체의 pH 응답 졸 - 겔 나노 센서는 폴리 (락트산 - 코 - 글리콜 산) (PLGA) 전기 방사 지지체에 혼입 될 수있다. 생성 된 자기보고 지지체는 지지체에 세포를 배양하는 동안 미세 환경 조건 인 시츄 모니터링에 사용될 수있다. 3D 셀룰러 구조는 실험을 방해하지 않고 실시간으로 모니터링 할 수있는 이는 유익하다.

3 차원 세포 배양을위한 자기보고 발판

이 프로토콜은 전기 방사와 마이크로 스피어를 결합하여 뉴런을 지시하는 조직 공학 골격을 개발합니다. 신경 성장 인자는 PLGA 미세구 내에 캡슐화되어 히알루론산(HA) 섬유 골격으로 전기 방사되었습니다.  단백질 생체 활성은 기본 병아리 Dorsal Root Ganglia를 골격에 파종하고 4-6일 동안 배양하여 테스트했습니다.

섬유 공사장 공중 발판으로 마이크로 스피어를 해제 전기 방사의 성장 인자

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

생체 재료 기술의 발전으로 3차원 다세포 유형의 구조를 개발할 수 있게 되었습니다. 우리는 기도의 주요 구조 세포를 배양하기 위해 3개의 개별 골격을 생산하여 기도 세기관지 벽의 3D 체외 모델을 제공하는 전기 방사 프로토콜을 개발했습니다.

전기 방사를 적응하는 것은 트라이 계층에 대한 세 가지 독특한 환경을 제공하기 위해<em&gt; 체외</em&gt;기도 벽의 모델

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

여기, 우리는 PCL 두꺼운 섬유와 큰 모 공, 혈관 이식 조작 및 복 부 대동맥 교체의 쥐 모델에서 vivo에서 성능을 평가 하기 위해 프로토콜을 설명 하는 수정 된 전기 방법을 제시.

쥐 모델에 최적화 된 구조를 가진 Electrospun 혈관 이식 술의 이식

상보적인 반응성 그룹을 갖는 마이크로겔 로드는 수용액에서 상호 연결될 수 있는 능력을 가진 마이크로유체공학을 통해 생산됩니다. 아니소메트릭 마이크로젤은 구형 기반 시스템에 비해 더 큰 기공을 가진 안정적인 구조물로 막히고 상호 연결됩니다. GRGDS-PC로 변형 된 마이크로 겔은 세포 배양에 사용할 수있는 거대 다공성 3D 구조물을 형성합니다.

마이크로젤 로드의 상호 연결된 거대 다공성 3D 스캐폴드

탐색하세요 아교전기방사 나노섬유 매트를 이산화탄소 감압을 통해 3차원 구조로 변환하는 방법을 배우세요. 이 기술은 생물학적 분자의 활성을 보존하며 생체재료 및 조직공학 연구에 활용됩니다.

건설 기계 3-차원으로 2 차원 Electrospun Nanofiber 매트의 확장

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