$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
De vervaardiging van driedimensionale (3D) biocompatibel structuren voor cellen is één van de belangrijkste bijdragen van additieve biomanufacturing aan weefsel engineering (TE), gericht op het herstellen van weefsels door toepassing van aangepaste biomaterialen, cellen, biochemische factoren, of een combinatie daarvan. Dus, de belangrijkste vereisten van steigers voor toepassingen TE omvatten: produceerbaarheid uit biocompatibel materiaal, beheersbare morfologische eigenschappen voor gerichte cel invasie en geoptimaliseerde oppervlakte-eigenschappen voor verbeterde cel interactie 1.
MEW is een oplosmiddelvrije productietechniek die de beginselen van additive manufacturing (vaak genoemd 3D printen) en electrospinning voor de productie van polymere mazen met zeer geordende uiterst dunne vezel morphologies2 combineert. Het is een directe benadering en nauwkeurig deposito's vezels volgens voorgeprogrammeerde codes3, hierna aangeduid als G-Codes. Smelt electrospun constructies momenteel zijn voorbereid met een platte4,-5 of een as6,7 verzamelaar te fabriceren poreuze plat en tubulaire steigers, respectievelijk.
Deze techniek biedt aanzienlijke voordelen voor de TE en de regeneratieve geneeskunde (RM) Gemeenschap te wijten aan de mogelijkheid om direct afdrukken van medisch-rang polymeren, zoals poly(ε-caprolactone) (PCL), waarin de uitstekende biocompatibiliteit8. Andere voordelen zijn de mogelijkheid voor het aanpassen van de grootte en de verdeling van de porositeit, door het storten van de vezels in een zeer georganiseerde wijze te fabriceren steigers van hoge oppervlakte-naar-volume verhoudingen. Voordat MEW kan worden uitgevoerd, vereist het polymeer eerste de toepassing van warmte9. Eenmaal in een vloeibare staat, een toegepaste luchtdruk dwingt doorheen kan stromen uit een metalen spinneret die is verbonden met een hoge spanningsbron. Het evenwicht van de kracht tussen de oppervlaktespanning en de aantrekkingskracht van de elektrostatisch geladen druppels aan de grond gezete verzamelaar leidt tot de vorming van een kegel van de Taylor gevolgd door het uitwerpen van een jet-10.
Beelden en een schematische tekening van de in-house build MEW apparaat dat wordt gebruikt voor dit protocol zijn afgebeeld in Figuur 1. Het toont bovendien aan de beginselen van het gebruik van isolerend tape om te voorkomen dat elektrische ontlading tussen de verwarmingselementen en het deel van de elektrisch geladen messing rond de spinneret. Onvoldoende isolatie zou leiden tot interne schade van de uitgevoerde hardware.
Afhankelijk van de aanpassing van de drie systeemparameters (temperatuur, snelheid en de bandenspanning van de collectie), MEW in staat stelt de fabricage van vezels met verschillende diameters, uitgelegd in de sectie discussie. In de meeste gevallen echter "fine-tuning"- en optimalisatie van de jet zullen vereist voordat een stabiele jet uitgeworpen. De visualisatie van de geëlektrificeerde reizende jet is een effectieve manier om te controleren of de samenhang en homogeniteit van het proces. In een ideaal geval, lijkt de vliegbaan op een bovenleiding curve verkregen als gevolg van een balans van de werking gecontroleerd door het systeem parameters11. Verder, de micro - en macro-structuur van de steigers is afhankelijk van de vliegroute van het polymeer jet12. Een gedetailleerd overzicht van de afbuiging van de verschillende gedragingen en maatregelen voor optimalisatie wordt gegeven in de sectie discussie.
In de huidige studie presenteren wij een protocol waarin de stappen van de fabricage bestemd voor de vervaardiging van sterk gecontroleerde vezelig steigers met behulp van MEW-technologie worden beschreven. In dit werk, medische kwaliteit PCL (moleculair gewicht 95-140 kg/mol) werd gebruikt, als deze medische kwaliteit PCL zuiverheid in technische kwaliteit is verbeterd, en de eigenschappen van de mechanische en verwerking uitstekend geschikt voor MEW zijn. Brede smelt verwerking bereik van PCL is afkomstig van haar lage smeltpunt (60 ° C) en hoge thermische stabiliteit. Bovendien, PCL is een slow-tarief biologisch afbreekbaar polymeer, waardoor het een uitstekend materiaal voor vele weefsel engineering toepassingen13.
Voor deze studie, de temperatuur en verzamelaar afstand blijft constant (65 ° C en 82 ° C voor de spuit en de spinneret temperaturen (respectievelijk) en 12 mm voor de verzamelaar afstand); toegepaste spanning, verzamelaar snelheid en de bandenspanning, zal echter worden gevarieerd om vezels met gerichte diameters. Een gedetailleerde lijst van gepubliceerde studies met behulp van MEW steigers vindt u in het gedeelte ' resultaten ' en toont de verschillende toepassingen voor de velden van TE en RM (tabel 1).