Name: Electrospinning schrijven van driedimensionale Poly(ε-caprolactone) steigers met controleerbare Morphologies voor Tissue Engineering toepassingen smelten (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-12-23T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 28 s
Description: Leer elektrospinnen met polymeersmelten in directe schrijfmodus voor het fabriceren van driedimensionale Poly(ε-caprolactone) steigers met controleerbare morfologieën. Deze methode biedt richtlijnen voor goed geordende architecturen in weefselengineering.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Dit werk is financieel ondersteund door het Cooperative Research Centre CRC voor cel therapie Manufacturing, de Australische Raad ARC onderzoekscentrum in Biomanufacturing van het toevoegingsmiddel en het Institute for Advanced Study van de Technische Universiteit van München. Dit onderzoek werd uitgevoerd door het Australische onderzoek Raad industriële transformatie Training Centre in additief Biomanufacturing http://www.additivebiomanufacturing.org (IC160100026). Bezoek de site voor artikelen, boeken, radio- of televisieprogramma's, elektronische media of elke andere literaire werken in verband met het Project. Verder, de auteurs nogmaals mijn dankbaarheid uitspreken Maria Flandes Iparraguirre voor ondersteuning bij filmen, Philip Hubbard voor de voice over en Luise Grossmann voor het filmen en bewerken.

1. materiële voorbereiding
<ol>
	<li>Vul 2 g van PCL in een plastic 3 mL-spuit met een trechter en invoegen van een zuiger in het open uiteinde.</li>
	<li>Plaats de spuit in een voorverwarmde oven van 65 ° C gedurende 8 h. punt het puntje naar boven zodat de luchtbellen aan statistische dicht bij de opening.</li>
	<li>Duw de zuiger met een dunne object om de opgesloten lucht in de gesmolten materiaal vrij te geven.</li>
	<li>Laat het afkoelen tot kamertemperatuur, die wordt bereikt wanneer het polymeer niet transparant meer na 10 minuten is.</li>
	<li>De PCL-voorgeladen spuit bij kamertemperatuur worden opgeslagen in een droge en donkere omgeving totdat het wordt gebruikt.</li>
</ol>
2. hardware- en Software-instellingen
<ol>
	<li>Een platte omver te werpen naald 23G (spinneret) sluit aan op de spuit en een vat adapter aan de andere kant de spuit verbinden met de lucht druk systeem.</li>
	<li>Plaats de injectiespuit in de printerkop en ingedrukt totdat de spinneret tip 1 mm uit het messing deel aan de onderzijde van het hoofd opvalt.</li>
	<li>Monteren van een verzamelaar in het werkgebied en reinig de oppervlakte evenals de printerkop met 70% (vol/vol) ethanol om stof of residuele polymeer te verwijderen.</li>
	<li>Stel de afstand door een object 12 mm hoog tussen de spinneret en de verzamelaar en de printerkop verlagen totdat de spinneret tip alleen het raakt.</li>
	<li>Pas de regelgevers van de temperatuur op de elektrakast tot 82 ° C en 65 ° C voor de spinneret regio en de spuit, respectievelijk en macht hen op smelt de PCL.</li>
	<li>Ten minste 10 min. wachten totdat het polymeer gesmolten is en de luchtdruk te starten door de toezichthouder op 1,8 bar.</li>
	<li>De G-Code om te bepalen van de grootte en vorm, Inter gloeidraad afstand en het aantal lagen van de steiger en de snelheid van de collectie van het proces voor te bereiden. Opmerking: Een gedetailleerde sjabloon voor het fabriceren van plat en tubulaire steigers worden verstrekt in het hoofdstuk van de discussie (tabel 2).</li>
	<li>Controleer of handmatig dat alle grond kabels stevig zijn aangesloten op de behuizing en de stekker.</li>
	<li>Start de software (zoalsMACH 3) op de computer en upload de bereid G-code.</li>
</ol>
3. steiger fabricage
<ol>
	<li>Sluit de voordeur van de behuizing, die de veiligheid van de vergrendeling verbindt en activeert de hoge voedingsspanning tot de spinneret. Opmerking: Zodra de deur wordt geopend, bijvoorbeeld wanneer een afdruk is voltooid of in noodgevallen, daalt de hoogspanning en de steiger kunnen worden verwijderd veilig.</li>
	<li>Verhoog de hoogspanning geleidelijk in 0.2 kV stappen totdat een kegel Taylor wordt gevormd en een vezel wordt uitgeworpen naar de collector (Zie voorbeeldige Taylor kegel in Figuur 1 d).</li>
	<li>Laat de polymeer smelt te worden geëxtrudeerd op de plaat nog verzamelaar te stabiliseren van de jet zonder beweging gedurende 5 minuten. De stapel van materiaal verwijderen voordat je begint met een nieuwe afdruk.</li>
	<li>Gebruik de cursors op het toetsenbord te verplaatsen van de printerkop boven het punt waar de G-codes zullen beginnen.</li>
	<li>De G-Code vanuit de software op de computer.</li>
</ol>
4. fiber Diameter aanpassing
<ol>
	<li>Houd de afstand (12 mm) en de temperatuurregelaars (82 ° C en 65 ° C gedurende de spinneret regio en de spuit, respectievelijk) op een constant niveau, zoals beschreven in stappen 2.4 en 2.5. Opmerking: Een samenvatting van de aanpassing van verschillende diameters is gegeven in tabel 3.</li>
	<li>Afdrukken van vezels met kleine formaat diameters (3-10 µm). Verminderen de lucht druk naar 0.8 bar, aanpassen van de toegepaste spanning tot en met 8 kV en reeks de verzamelaar snelheid tot 1700 mm/min.</li>
	<li>Print vezels met medium formaat diameters (10-20 µm). Aanpassen van de luchtdruk op 1.5 bar, ingestelde spanning tot en met 11 kV en lager de collectie snelheid tot 1200 mm/min.</li>
	<li>Afdrukken van vezels met een grote diameter (20-30 µm). De lucht druk verhogen naar 2.6 bar, veranderen de toegepaste spanning tot en met 12 kV en daling van de collectie sneller aan 700 mm/min.</li>
</ol>
5. jet optimalisatie
<ol>
	<li>Verlicht de jet met een sterke LED licht van buiten de behuizing voor betere zichtbaarheid.</li>
	<li>Observeren van het gedrag van de vezel gedurende 1 minuut en aanpassen van de systeemparameters voor het optimaliseren van het proces in kleine stappen, d.w.z. 0.1 kV voor toegepaste spanning, 100 mm/min voor collectie snelheid en 0,1 bar voor luchtdruk. Opmerking: Een samenvatting is gegeven in tabel 4.</li>
	<li>Stabiliseren periodiek afbuigspiegel gedrag door daalt de luchtdruk, het verhogen van de snelheid en het minimaliseren van de spanning tot het pad van de vlucht van de vezel op een stabiele bovenleiding curve gedurende meer dan 3 minuten lijkt.</li>
	<li>Corrigeer de vliegroute van een achterblijvende achter jet door de verhoging van de spanning, het terugdringen van de luchtdruk en het verminderen van de snelheid van de verzamelaar. Deze maatregelen worden toegepast totdat de vliegroute van de vezel naar de vorm van een bovenleiding curve terugverplaatst.</li>
	<li>Vermijd vezels reizen verticaal naar de collector door de toegepaste spanning afneemt, het verhogen van de snelheid van de verzamelaar en het vergroten van de luchtdruk totdat het pad van de vlucht van de jet de vorm van een bovenleiding curve weer behoudt.</li>
</ol>
6. steiger collectie
<ol>
	<li>Open de deur als het afdrukken is voltooid en gebruik de cursor om het verplaatsen van de verzamelaar plaat naar de deur voor betere toegankelijkheid.</li>
	<li>Spray het schavot met ethanol 70% (vol/vol) mix en wacht 10 seconden totdat het zichtbaar losgekoppeld van de verzamelaar.</li>
	<li>Het verzamelen van de afgewerkte steiger door grijpen een van de randen met pincet en tillen uit de behuizing.</li>
</ol>
7. problemen oplossen
<ol>
	<li>De toegepaste spanning te verminderen of de deur onmiddellijk open als er een vonk tussen de spinneret zichtbaar of een krakend geluid hoorbaar.</li>
	<li>Verwijder alle gevaarlijke materialen en vloeistoffen zoals ethanol 70% (vol/vol) vanaf de binnenkant van de behuizing, zoals een brand in het geval van de potentiële vonken kan ontbranden.</li>
	<li>Programma van de G-Code dienovereenkomstig dat de spinneret beweegt uit de buurt van het gebied waar de steiger wordt afgedrukt nadat alle lagen klaar bent. Dit vermijdt materiële accumulatie boven het punt waar de spinneret eindelijk stopt.</li>
	<li>Controleer de spinneret onder een vergrootglas en dat er geen schade aan de spinneret is, zoals dit aanzienlijk invloed op de homogeniteit van de kegel van Taylor uitoefenen zal.</li>
</ol>

<ol><li>Muerza-Cascante, M. L., Haylock, D., Hutmacher, D. W., Dalton, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Melt+Electrospinning+and+Its+Technologization+in+Tissue+Engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+B+Rev%22%5BJournal%5D)">Melt Electrospinning and Its Technologization in Tissue Engineering.</a> Tissue Eng Part B Rev. 21 (2), 187-202 (2015).</li>
<li>Brown, T. D., Dalton, P. D., Hutmacher, D. W. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079670016000022">Melt electrospinning today: An opportune time for an emerging polymer process.</a> Prog. in pol Sci. , (2015).</li>
<li>Brown, T. D., Dalton, P. D., Hutmacher, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+writing+by+way+of+melt+electrospinning%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater%22%5BJournal%5D)">Direct writing by way of melt electrospinning.</a> Adv Mater. 23 (47), 5651-5657 (2011).</li>
<li>Farrugia, B. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dermal+fibroblast+infiltration+of+poly%28%CE%B5-caprolactone%29+scaffolds+fabricated+by+melt+electrospinning+in+a+direct+writing+mode%5BTitle%5D)+AND+%22Biofabrication%22%5BJournal%5D)">Dermal fibroblast infiltration of poly(ε-caprolactone) scaffolds fabricated by melt electrospinning in a direct writing mode.</a> Biofabrication. 5 (2), 025001(2013).</li>
<li>Brown, T. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Melt+electrospinning+of+poly+%28%CE%B5-caprolactone%29+scaffolds%3A+Phenomenological+observations+associated+with+collection+and+direct+writing%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Sci.+Eng.+C%22%5BJournal%5D)">Melt electrospinning of poly (ε-caprolactone) scaffolds: Phenomenological observations associated with collection and direct writing.</a> Mater. Sci. Eng. C. 45, 698-708 (2014).</li>
<li>Jungst, T., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pi.4948/abstract">Melt electrospinning onto cylinders: effects of rotational velocity and collector diameter on morphology of tubular structures.</a> Polym Int. 64 (9), 1086-1095 (2015).</li>
<li>Brown, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+Fabrication+of+Tubular+Scaffolds+via+Direct+Writing+in+a+Melt+Electrospinning+Mode%5BTitle%5D)+AND+%22Biointerphases%22%5BJournal%5D)">Design and Fabrication of Tubular Scaffolds via Direct Writing in a Melt Electrospinning Mode.</a> Biointerphases. 7 (1), 1-16 (2012).</li>
<li>Woodruff, M. A., Hutmacher, D. W. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079670010000419">The return of a forgotten polymer-Polycaprolactone in the 21st century.</a> Prog. in pol Sci. 35 (10), 1217-1256 (2010).</li>
<li>Hutmacher, D. W., Dalton, P. D. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/asia.201000436/abstract">Melt electrospinning.</a> Chem Asian J. 6 (1), 44-56 (2011).</li>
<li>Wei, C., Gang, T. Q., Chen, L. J., Zhao, Y. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1674-1056/23/6/064702">Critical condition for the transformation from Taylor cone to cone-jet.</a> Chin. Phys. B. 23 (6), 064702(2014).</li>
<li>Mikl, B., et al. <a target="_blank" href="http://dl.acm.org/citation.cfm?id=1778853">Discrete viscous threads.</a> ACM Trans. Graph. 29 (4), 1-10 (2010).</li>
<li>Hochleitner, G., et al. <a target="_blank" href="https://www.degruyter.com/view/j/biomat.ahead-of-print/bnm-2015-0022/bnm-2015-0022.xml">Fibre pulsing during melt electrospinning writing.</a> BioNanoMaterials. 17 (3-4), 159(2016).</li>
<li>Poh, P. S. P., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27492211">Polylactides in additive biomanufacturing.</a> Adv Drug Del Rev. 107, 228-246 (2016).</li>
<li>Vaquette, C., Cooper-White, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Increasing+electrospun+scaffold+pore+size+with+tailored+collectors+for+improved+cell+penetration%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Increasing electrospun scaffold pore size with tailored collectors for improved cell penetration.</a> Acta Biomater. 7 (6), 2544-2557 (2011).</li>
<li>Thibaudeau, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+tissue-engineered+humanized+xenograft+model+of+human+breast+cancer+metastasis+to+bone%5BTitle%5D)+AND+%22Dis+Model+Mech%22%5BJournal%5D)">A tissue-engineered humanized xenograft model of human breast cancer metastasis to bone.</a> Dis Model Mech. 7 (2), 299-309 (2014).</li>
<li>Holzapfel, B. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Species-specific+homing+mechanisms+of+human+prostate+cancer+metastasis+in+tissue+engineered+bone%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Species-specific homing mechanisms of human prostate cancer metastasis in tissue engineered bone.</a> Biomaterials. 35 (13), 4108-4115 (2014).</li>
<li>Bas, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0014305715003821">Enhancing structural integrity of hydrogels by using highly organised melt electrospun fibre constructs.</a> Eur. Polym. J. 72, 451-463 (2015).</li>
<li>Visser, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reinforcement+of+hydrogels+using+three-dimensionally+printed+microfibres%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Commun%22%5BJournal%5D)">Reinforcement of hydrogels using three-dimensionally printed microfibres.</a> Nat. Commun. 6, 6933(2015).</li>
<li>Haigh, J. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hierarchically+Structured+Porous+Poly%282-oxazoline%29+Hydrogels%5BTitle%5D)+AND+%22Macromol.+Rapid+Commun%22%5BJournal%5D)">Hierarchically Structured Porous Poly(2-oxazoline) Hydrogels.</a> Macromol. Rapid Commun. 37 (1), 93-99 (2016).</li>
<li>Wagner, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+validated+preclinical+animal+model+for+primary+bone+tumor+research%5BTitle%5D)+AND+%22JBJS%22%5BJournal%5D)">A validated preclinical animal model for primary bone tumor research.</a> JBJS. 98 (11), 916-925 (2016).</li>
<li>Baldwin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Periosteum+tissue+engineering+in+an+orthotopic+in+vivo+platform%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Periosteum tissue engineering in an orthotopic in vivo platform.</a> Biomaterials. 121, 193-204 (2017).</li>
<li>Tourlomousis, F., Chang, R. C. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212827117305176">Dimensional Metrology of Cell-matrix Interactions in 3D Microscale Fibrous Substrates.</a> Procedia CIRP. 65, 32-37 (2017).</li>
<li>Muerza-Cascante, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Endosteal-like+extracellular+matrix+expression+on+melt+electrospun+written+scaffolds%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Endosteal-like extracellular matrix expression on melt electrospun written scaffolds.</a> Acta Biomater. 52, 145-158 (2017).</li>
<li>Delalat, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+printed+lattices+as+an+activation+and+expansion+platform+for+T+cell+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">3D printed lattices as an activation and expansion platform for T cell therapy.</a> Biomaterials. 140, 58-68 (2017).</li>
<li>Bas, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biofabricated+soft+network+composites+for+cartilage+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Biofabrication%22%5BJournal%5D)">Biofabricated soft network composites for cartilage tissue engineering.</a> Biofabrication. 9 (2), 025014(2017).</li>
<li>Hansske, F., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/tb/c7tb00165g#!divAbstract">Via precise interface engineering towards bioinspired composites with improved 3D printing processability and mechanical properties.</a> J. Mater. Chem. B. , (2017).</li>
<li>Melchels, F. P. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Additive+manufacturing+of+tissues+and+organs%5BTitle%5D)+AND+%22Prog.+in+pol+Sci%22%5BJournal%5D)">Additive manufacturing of tissues and organs.</a> Prog. in pol Sci. 37 (8), 1079-1104 (2012).</li>
<li>Hochleitner, G., et al. <a target="_blank" href="https://www.degruyter.com/view/j/biomat.ahead-of-print/bnm-2015-0022/bnm-2015-0022.xml">Fibre pulsing during melt electrospinning writing.</a> BioNanoMaterials. 17, 159(2016).</li>
<li>Persano, L., Camposeo, A., Tekmen, C., Pisignano, D. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/mame.201200290/abstract">Industrial Upscaling of Electrospinning and Applications of Polymer Nanofibers: A Review.</a> Macromol. Mater. Eng. 298 (5), 504-520 (2013).</li>
<li>Wunner, F. M., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWunner%2C+FM+%22Comprehensive+Biomaterials+II%22">Comprehensive Biomaterials II</a>. , Elsevier. 217-235 (2017).</li>
<li>Loh, Q. L., Choong, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-Dimensional+Scaffolds+for+Tissue+Engineering+Applications%3A+Role+of+Porosity+and+Pore+Size%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+B+Rev%22%5BJournal%5D)">Three-Dimensional Scaffolds for Tissue Engineering Applications: Role of Porosity and Pore Size.</a> Tissue Eng Part B Rev. 19 (6), 485-502 (2013).</li>
<li>Ristovski, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+fabrication+of+melt+electrospun+tissue+engineering+scaffolds+using+direct+writing+and+advanced+electric+field+control%5BTitle%5D)+AND+%22Biointerphases%22%5BJournal%5D)">Improved fabrication of melt electrospun tissue engineering scaffolds using direct writing and advanced electric field control.</a> Biointerphases. 10 (1), 011006(2015).</li>
<li>Wei, C., Dong, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+fabrication+of+high-resolution+three-dimensional+polymeric+scaffolds+using+electrohydrodynamic+hot+jet+plotting%5BTitle%5D)+AND+%22J+Micromech+Microeng%22%5BJournal%5D)">Direct fabrication of high-resolution three-dimensional polymeric scaffolds using electrohydrodynamic hot jet plotting.</a> J Micromech Microeng. 23 (2), 025017(2013).</li>
<li>Hacker, C., et al. Electrospinning of polymer melt : steps towards an upscaled multi-jet process. Proceedings of the International Conference on Latest Advances in High Tech Textiles and Textile-Based Materials, , 71-76 (2009).</li>
<li>Nayak, R., Padhye, R., Kyratzis, I. L., Truong, Y. B., Arnold, L. <a target="_blank" href="http://journals.sagepub.com/doi/abs/10.1177/0040517511424524">Recent advances in nanofibre fabrication techniques.</a> Text. Res. J. 82 (2), 129-147 (2012).</li>
<li>Li, H., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/app.40515/abstract">Interjet distance in needleless melt differential electrospinning with umbellate nozzles.</a> J. Appl. Polym. Sci. 131 (15), (2014).</li>
<li>Liao, S., et al. <a target="_blank" href="https://www.degruyter.com/view/j/biomat.2016.17.issue-3-4/bnm-2016-0009/bnm-2016-0009.xml">Effect of humidity on melt electrospun polycaprolactone scaffolds.</a> BioNanoMaterials. 17, 173(2016).</li>
<li>Detta, N., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pi.2954/abstract">Melt electrospinning of polycaprolactone and its blends with poly(ethylene glycol).</a> Polym Int. 59 (11), 1558-1562 (2010).</li>
<li>Hochleitner, G., Hümmer, J. F., Luxenhofer, R., Groll, J. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386114007162">High definition fibrous poly(2-ethyl-2-oxazoline) scaffolds through melt electrospinning writing.</a> Polymer. 55 (20), 5017-5023 (2014).</li>
<li>Chen, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Additive+Manufacturing+of+a+Photo-Cross-Linkable+Polymer+via+Direct+Melt+Electrospinning+Writing+for+Producing+High+Strength+Structures%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Additive Manufacturing of a Photo-Cross-Linkable Polymer via Direct Melt Electrospinning Writing for Producing High Strength Structures.</a> Biomacromolecules. 17 (1), 208-214 (2016).</li>
<li>Hochleitner, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Additive+manufacturing+of+scaffolds+with+sub-micron+filaments+via+melt+electrospinning+writing%5BTitle%5D)+AND+%22Biofabrication%22%5BJournal%5D)">Additive manufacturing of scaffolds with sub-micron filaments via melt electrospinning writing.</a> Biofabrication. 7 (3), 035002(2015).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

AM te integreren om het vinden van innovatieve oplossingen voor de uitdagingen in de medische sector, presenteert een nieuw paradigma voor de 21st -eeuw. Het zogenaamde gebied van "Bio-fabricage" is in opkomst en innovaties in fabricage technologieën de productie van zeer geavanceerde platforms voor TE toepassingen mogelijk. De electrospinning van polymeer smelt in een directe modus (hier MEW) wordt gezien als één van de meest veelbelovende kandidaten van de productie te voldoen aan de behoeften van de Gemeens...

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).

<table><tbody><tr><td>Kunststof spuit</td><td>Nordson Australia Pty Ltd</td><td>7012072</td><td>EFD BARREL O 3mL Clear 50</td></tr><tr><td>Medisch kwaliteit Poly (&epsilon;-caprolactone) (mPCL)</td><td>Corbion Purac, The Netherlands</td><td>PURASORB PC12</td><td></td></tr><tr><td>23 GA naald</td><td>Nordson Australia Pty Ltd</td><td>7018302</td><td>#23GP.013 X.25 ORANGE 50 PC</td></tr><tr><td>Zuiger</td><td>Nordson Australia Pty Ltd</td><td>7012166</td><td>PISTON O 3mL WH WIPER 50</td></tr><tr><td>Drukadapter</td><td>Nordson Australia Pty Ltd</td><td>7012059</td><td>ADAPTER ASM O 3mL BL 1.8M</td></tr><tr><td>Aluminium collector</td><td>Action Aluminium, Australia</td><td>SHP2</td><td>Sheet 5005 H34</td></tr><tr><td>Acrylglas</td><td>Mulford Plastics Pty Ltd</td><td>ACC6-13094</td><td></td></tr><tr><td>Mach 3 software</td><td>Art Soft</td><td></td><td>Gekocht online</td></tr><tr><td>Veiligheidsschakelaar</td><td>RS components Pty Ltd</td><td>12621330</td><td></td></tr><tr><td>Hoogspanningsgenerator</td><td>EMCO High Voltage Co.</td><td>DX250R</td><td></td></tr><tr><td>Temperatuurregelaar</td><td>WATLOW</td><td>PM9R1FJ</td><td></td></tr><tr><td>X en Y positioneringsschuif</td><td>VELMEX Inc.</td><td>XN-10-0020-M011</td><td></td></tr></tbody></table>

electrospinning schrijven van driedimensionale poly(ε-caprolactone) steigers met controleerbare morphologies voor tissue engineering toepassingen smelten

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

Deze tutorial reflecteert over de fundamentele beginselen en richtsnoeren voor electrospinning schrijven met polymeer smelt, een additieve productie-technologie met een groot potentieel voor biomedische toepassingen. De techniek vergemakkelijkt de directe afzetting van biocompatibel polymeer vezels te fabriceren van welgeordende steigers in de sub micron op micro schaal bereik. De oprichting van een stabiele, Visco, polymeer jet tussen een spinneret en een verzamelaar wordt gerealiseerd via een toegepaste spanning en kan direct-geschreven. Een significant voordeel van een typische poreuze steiger is een hoge verhouding van oppervlakte-naar-volume dat verhoogde effectieve hechting sites voorziet in cel gehechtheid en groei. Beheersing van het drukproces door "fine-tuning"-de systeemparameters kunt hoge reproduceerbaarheid in de kwaliteit van de afgedrukte steigers. Het biedt ook een flexibele productie platform voor gebruikers op maat van de morfologische structuur van de steigers aan hun specifieke behoeften. Voor dit doel presenteren wij een protocol om te verkrijgen van verschillende vezels diameters smelt electrospinning schrijven (MEW) gebruiken met een begeleide wijziging van de parameters, met inbegrip van flow rate, spanning en collectie snelheid. Bovendien laten we zien hoe optimaliseren van de jet, vaak ervaren technische problemen bespreken, technieken voor probleemoplossing uitleggen en demonstreren van een breed scala van afdrukbare steiger architecturen.

Twee verschillende methoden van de collectie worden vaak gebruikt in MEW, die zijn flat collectie en as collectie. De resulterende platforms, is afhankelijk van de programmering van de G-Code (tabel 2), die door de software wordt uitgevoerd.
Platte collectie Toepassing van platte verzamelaars verwijst naar de meest voorkomende methode en vergemakkelijkt de directe afzetting van materiaal verw...

Dit protocol fungeert als een uitgebreide richtsnoer te fabriceren steigers via electrospinning met polymeer in een directe schrijven-modus smelt. Wij systematisch overzicht van het proces en de juiste parameterinstellingen definiëren voor het bereiken van gerichte steiger platforms.

Electrospinning schrijven van driedimensionale Poly(ε-caprolactone) steigers met controleerbare Morphologies voor Tissue Engineering toepassingen smelten

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

Deze videohandleiding reflecteert op electrospinning met polymeersmelten in een direct schrijfmodus en biedt de nodige richtlijnen voor het vervaardigen van scaffolds met goed geordende architecturen. Electrospinning verwijst naar een polymeerverwerkingstechniek waarbij een viskeus polymeer door een opening wordt geëxtrudeerd, terwijl de toepassing van een elektrisch veld het ontstaan van een jet veroorzaakt. Elektrostatische krachten versnellen de vezel naar een tegenovergesteld geladen of geaarde collector.Om een vereist viscositeitsniveau te bereiken, werden polymeren traditioneel vloeibaar gemaakt in oplosmiddelen. Deze verdampen tijdens de vluchtfase, wat in combinatie met het elektrische veld leidt tot sterke knikking van de vezels. Dit resulteert in polymere scaffolds waarvan de morfologische eigenschappen moeilijk te controleren, te karakteriseren en te reproduceren zijn.Dit experiment demonstreert electrospinning met polymeersmelten. In plaats van oplossen wordt het vereiste viscositeitsniveau bereikt door het toepassen van warmte op maagdelijke polymeren. De afwezigheid van oplosmiddelen verbetert de macromoleculaire verstrengeling van het polymeer en resulteert in een st

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Het proces van electrospinning polymeren voor tissue engineering en cel cultuur wordt behandeld in dit artikel. In het bijzonder, is de electrospinning van fotoreactieve macromers met extra verwerkingsmogelijkheden van photopatterning en multi-polymeer electrospinning beschreven.

Electrospinning Stapel-Polymer Stellingen voor Tissue Engineering en Cell Culture

Het doel van deze studie was om de inheemse drie gelaagde architectuur van de vaatwand na te bootsen. Om dit te bereiken, was electrospinning in dienst met het gebruik van een 3-1 (input-output) nozzle en mengsels van polycaprolacton, elastine en collageen.

Tri-gelaagde Electrospinning Native Arteriële Architectuur met behulp van polycaprolacton, Elastine en Collageen Mimic: Een voorbereidende studie

Electrospun steigers kunnen worden verwerkt post-productie voor tissue engineering toepassingen. Hier beschrijven we methoden voor het spinnen complexe steigers (door opeenvolgende spinnen), voor het maken van dikkere steigers (door meerdere lagen met behulp van warmte of damp gloeien), voor het bereiken van steriliteit (aseptische productie of sterilisatie post-productie) en zorgt voor een juiste biomechanische eigenschappen.

Postproduction Verwerking van electrospun Vezels voor Tissue Engineering

Synthese en de fabricage van electrospun lange vezels verspreid over een grotere storting gebied via een nieuw ontworpen verzamelaar uit een roman biologisch afbreekbaar polymeer genoemd poly (glycerol-dodecanoaat) (PGD) werd gemeld. De vezels waren in staat de groei van cellen afkomstig van muizen pluripotente stamcellen ondersteunen.

Electrospun Stapel Stellingen van Poly (glycerol-dodecanedioate) voor Engineering zenuwweefsel Van muis embryonale stamcellen

Hier presenteren we een protocol om elektrogesponnen nanovezel steigers met gradated organisatie van vezels fabriceren en hun toepassingen verkennen in het reguleren van de cel morfologie / oriëntatie. Verlopen met betrekking tot fysische en chemische eigenschappen van de nanovezel scaffolds biedt een grote verscheidenheid aan toepassingen op biomedisch gebied.

Electrospun Nanovezel Steigers met gradaties in Fiber Organisatie

Scaffolds voor weefselengineering moeten het complexe biochemische en biofysische micro-omgeving van de cellulaire niche nabootsen. Hier laten we het gebruik van interfaciale polyelektrolytcomplexatievezels zien als een platform om samengestelde, meercomponenten polymeer scaffolds met aanhoudende biochemische afgifte te creëren.

Composiet Steigers van Interfacial Polyelectrolyte vezels voor stoffelijk Controlled Release van biomoleculen

Twee- en driedimensionale superhydrofobe polymere materialen worden bereid door middel van elektrospinnen of elektrosprayen van biologisch afbreekbare polymeren vermengd met een polymeer met een lagere oppervlakte-energie van vergelijkbare samenstelling.

Fabriceren superhydrophobic polymere materialen voor biomedische toepassingen

In dit werk werden poly(melkzuur)/polyethyleenglycol (PLA/PEG) scaffolds bereid door gebruik te maken van een combinatie van smeltmengen en selectieve uitloging. De hier besproken methode maakte het mogelijk om drie-laags scaffolds te ontwikkelen door zowel de porositeit als de poriëngrootte nauwkeurig te beheersen. De mechanische eigenschappen werden ook geëvalueerd in een fysiologische omgeving.

Een Facile en Eco-vriendelijke Route naar Poly (melkzuur) Steigers met Graded Pore Size Fabriceer

Dit artikel demonstreert de techniek van het uitbreiden van een traditionele, twee-dimensie (2D) electrospun nanofiber mat in een drie-dimensie (3D) steiger door de drukverlaging subkritische CO2 vloeistof. Deze augmented steigers zijn 3D, nauw mimic cellulaire nanotopographic signalen, en het behoud van de functies van biologische moleculen ingekapseld binnen de nanofibers.

Expansie van twee-dimensie Electrospun Nanofiber matten in de steigers van de drie-dimensie

Er wordt een reproduceerbare methode gepresenteerd om 3D-myocardiale weefsels te genereren die smelt-elektrospinnende schrijf- (MEW), polycaprolacton (PCL)-steigers en fibrinehydrogels combineren met hiPSC-afgeleide cardiomyocyten en fibroblasten. Deze techniek biedt nauwkeurige controle over de steigerarchitectuur en kan worden toegepast bij preklinische geneesmiddelentests en modellering van hartaandoeningen.

3D generatie van menselijk myocardweefsel met behulp van smeltelektrospinning schrijven van polycaprolactonsteigers en hiPSC-afgeleide hartcellen

Leer elektrospinnen met polymeersmelten in directe schrijfmodus voor het fabriceren van driedimensionale Poly(ε-caprolactone) steigers met controleerbare morfologieën. Deze methode biedt richtlijnen voor goed geordende architecturen in weefselengineering.

Electrospinning schrijven van driedimensionale Poly(ε-caprolactone) steigers met controleerbare Morphologies voor Tissue Engineering toepassingen smelten (Video) | JoVE Journal

Electrospinning schrijven van driedimensionale Poly(ε-caprolactone) steigers met controleerbare Morphologies voor Tissue Engineering toepassingen smelten

Meer video's verkennen