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

Dit protocol rapporteerde de transformatie van traditionele elektrospun nanovezelmembranen van 2D naar 3D, via depressurisatie van subkritische CO2-vloeistof die niet eerder werd gerealiseerd. Deze methode elimineert veel problemen in verband met eerdere benaderingen, met inbegrip van het gebruik van waterige oplossingen en chemische reacties, meerdere stapprocessen, verlies van activiteit van ingekapselde biologische moleculen, en beperkingen van hydrofobe polymeren. Het aantonen van deze procedure is Shixuan Chen, een postdoc van mijn lab.

Los in een 20 mililitre glazen buis twee gram PCL op in een oplosmiddelmengsel van dichloormethaan en DMF, met een vier-tegen-een verhouding bij een concentratie van 10 procent. Plaats de glazen buis in een lab rotator totdat de oplossing duidelijk wordt. De oplossing kan mengen 's nachts.

Om het elektrospiningapparaat op te zetten, voegt u eerst de PCL-oplossing toe aan een spuit van 20 milliliter met een 21-meter stompe naald. Zorg ervoor dat er geen lucht in de spuit, en gescheiden buizen. Plaats een roterende stalen trommel met de grondcollector 12 centimeter van de naaldpunt.

Sluit met behulp van alligatorclips de gelijkstroom hoogspanningsvoeding aan op de naald en zorg ervoor dat de collector aan de grond wordt gegrond. Voor de 20 milliliter pcl-oplossing, stel de parameter van de spuitpomp met behulp van een diameter van 20,27 millimeter, en een stroomsnelheid van 0,5 milliliter per uur. Controleer of de druppels zich op het puntje van de naald vormen.

Breng een elektrisch potentieel van 20 kilovolt aan tussen de spinneret en een grondcollector op 20 centimeter afstand van de spinneret. Verzamel de uitgelijnde nanovezelmatten in een trommel en draai bij 2.000 RPM. Verzamel de PCL nanofiber matten zodra ze een dikte van ongeveer een millimeter bereiken.

Dompel de PCL nanofibermatten gedurende vijf minuten onder in vloeibare stikstof. Houd de PCL nanofibermatten in vloeibare stikstof en punch PCL nanofibermatten met een punch met een diameter van 0,5 millimeter. Plaats de PCL nanofibermatten gedurende vijf minuten in vloeibare stikstof.

Snijd de matten in een centimeter door een centimeter vierkanten met behulp van scherpe chirurgische schaar, terwijl ondergedompeld in vloeibare stikstof om vervorming van de randen te voorkomen. Doe de snijmat in een 30 milliliter centrifugebuis met ongeveer een gram droogijs. Sluit het deksel goed af en laat het droge ijs veranderen in vloeibare kooldioxide.

Zodra de vloeistof zich in de buis heeft gevormd, laat u de druk snel los door de dop te openen. Verwijder en observeer de opgeblazen steiger van de buis. Plaats de steiger in een nieuwe centrifuge buis met droog ijs, en herhaal util de wens dikte wordt bereikt.

Steriliseren van de uitgebreide nanovezel steigers in ethyleenoxide voorafgaand aan incubatie met cellen. De effectiviteit van het uitbreiden van traditionele 2D electrospun nanofiber matten in 3D steigers via depressurisatie van subkritische CO2-vloeistof wordt getoond aan de linkerkant na de tweede behandeling. De dikte van het schavot steeg van één millimeter wanneer onbehandeld tot 2,5 millimeter met één CO2-behandeling, tot 19,2 millimeter met twee CO2-behandelingen.

De porositeit van de steigers steeg van 79,5 procent voor de onbehandelde matten, naar 92,1 procent na de eerste behandeling, tot 99,0 procent na de tweede behandeling. Dit is belangrijk omdat de mate van celpenetratie in een steiger, en dus de werkzaamheid ervan om regeneratie te induceren, grotendeels afhankelijk is van de porositeit. SEM-beelden laten zien dat de dichtbevolkte kuitbeenstructuur van onbehandelde 2D-matten werd omgezet in geordende, gelaagde structuren met uitgelijnde nanovezels na uitbreiding met CO2.

In Vevo studies werden uitgevoerd door onderhuidse implantatie van CO2-uitgebreide nano vezel steigers met vierkante arrayed gaten aan ratten. Dit zorgt voor cellulaire migratie en proliferatie in de gaten, evenals verdere infiltratie binnen de nanovezellagen die zijn ontstaan tijdens de uitbreiding. Van week een tot vier na de implantatie, de uitgebreide steigers toonde een aanzienlijke toename van het aantal bloedvaten gevormd, en multinucleated gigantische cellen in vergelijking met een traditionele nano vezel mat.

Na deze procedure kunnen verschillende moleculen, waaronder groeifactoren, aminomodulerende verbindingen, hemostatische middelen en antimicrotubaire middelen, in de nanovezelmatten worden opgenomen en worden uitgebreid in subkritische CO2-vloeistof. Dergelijke gefunctionaliseerde geëxfunctioneerde nanovezelsteigers zouden kunnen worden gebruikt om nieuwe vragen op andere wetenschappelijke gebieden te onderzoeken, zoals hemostase, preventie en behandeling van infectie, immunologie en weefselregeneratie en reparatie. Organische oplosmiddelen zijn giftig en moeten worden behandeld in een chemische kap.

Bovendien moet een container die de hoge druk van subkritische CO2-vloeistof kan verdragen, worden gebruikt voor de uitzetting.