Elektroprzędzone nanowłókna mają wysoki stosunek powierzchni do masy, doskonałą integralność mechaniczną oraz wspierają wzrost i proliferację komórek. Te nanowłókna mają szeroki zakres zastosowań biomedycznych. Tutaj wytwarzamy nanowłókna keratynowe/PCL przy użyciu techniki elektroprzędzenia i charakteryzujemy włókna pod kątem możliwych zastosowań w inżynierii tkankowej.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Synteza nanowłókien na bazie keratyny w inżynierii biomedycznej
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Electrospinning, ze względu na swoją wszechstronność i potencjał do zastosowań w różnych dziedzinach, jest często używany do produkcji nanowłókien. Produkcja tych porowatych nanowłókien cieszy się dużym zainteresowaniem ze względu na ich unikalne właściwości fizykochemiczne. W tym miejscu omówimy wytwarzanie nanowłókien zawierających keratynę zawierającą nanowłókna poli(ε-kaprolakton) (PCL) (tj. Włókno kompozytowe PCL/keratyna). Keratyna rozpuszczalna w wodzie została po raz pierwszy wyekstrahowana z ludzkich włosów i zmieszana z PCL w różnych proporcjach. Zmieszany roztwór PCL/keratyny przekształcono w błony nanowłókniste za pomocą zaprojektowanego w laboratorium zestawu do elektroprzędzenia. Morfologię włókien oraz właściwości mechaniczne otrzymanego nanowłókna obserwowano i mierzono za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej i testera rozciągania. Ponadto za pomocą FTIR badano degradowalność i właściwości chemiczne nanowłókien. Obrazy SEM wykazały jednolitą morfologię powierzchni dla włókien PCL/keratynowych o różnym składzie. Te włókna PCL/keratynowe wykazały również doskonałe właściwości mechaniczne, takie jak moduł Younga i punkt uszkodzenia. Komórki fibroblastów były w stanie przyłączać się i namnażać się, co dowodzi dobrej żywotności komórek. Opierając się na cechach omówionych powyżej, możemy zdecydowanie argumentować, że mieszane nanowłókna polimerów naturalnych i syntetycznych mogą stanowić doskonały rozwój materiałów kompozytowych, które mogą być wykorzystywane do różnych zastosowań biomedycznych.
Wprowadzenie
Elektroprzędzenie jest uznawane za powszechną metodę uzyskiwania nanowłókien polimerowych. Włókna mogą być wytwarzane w nanoskali, a właściwości włókien można dostosować 1. Te osiągnięcia i charakterystyka elektroprzędzonych nanowłókien są szczególnie interesujące ze względu na ich zastosowania w inżynierii biomedycznej, zwłaszcza w inżynierii tkankowej. Elektroprzędzone nanowłókna wykazują podobieństwa do macierzy zewnątrzkomórkowej, a tym samym sprzyjają adhezji, migracji i proliferacji komórek2. Ze względu na to podobieństwo do macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM), włókna elektroprzędzone mogą być używane jako materiały wspomagające opatrywanie r....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Wszystkie protokoły są zgodne z wytycznymi Biura ds. Zgodności i Etyki Badań Uniwersytetu Stanowego Karoliny Północnej A&T.
1. Chemiczne przygotowanie do ekstrakcji keratyny 4
- Aby przygotować 1000 ml 2% wag./obj. roztworu kwasu nadoctowego (PAS), pod wyciągiem należy dodać 20 ml kwasu nadoctowego do 980 ml wody dejonizowanej (DI).
- Aby przygotować 1 000 ml 100 mM roztworu zasady Tris (TBS), dodaj 12,2 g zasady Tris do 1 000 ml wody demineralizowanej i mieszaj aż do całkowitego rozpuszczenia.
- Przygotować rozcieńczony roztwór kwasu solnego (DHAS) w dygestorium, wlewając 4 ml stężonego kwasu solnego do 30 ml wody demineral....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Morfologia włókien
Dla wszystkich składów włókien wykonano obrazy SEM. Patrz Rycina 3. Obraz włókien potwierdza, że są one zorientowane losowo.
Badania mechaniczne
W różnych zastosowaniach inżynierii tkankowej zazwyczaj wymagane są włókna o wysokiej wytrzymałości mechanicznej. Włókna te powinny zachować odpowiednią wytrzymałość i elastyczność w określonych warun.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Udało się wyekstrahować keratynę z ludzkich włosów. Kwas nadoctowy działał jako środek utleniający na ludzkie włosy, umożliwiając ekstrakcję keratyny przez Tris Base. Produkcja keratyny w proszku odbywała się na małą skalę ze względu na fakt, że odbywała się wyłącznie w celach badawczych. Procedura ta została już ustalona w przemyśle dla produkcji na dużą skalę. Celem ekstrakcji keratyny na małą skalę była kontrola zanieczyszczenia, zmienności partii i opłacalności.
Ekstrakcja keratyny jest et.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Autorzy oświadczają, że nie mają konkurencyjnych interesów finansowych.
Podziękowania
Autorzy chcieliby podziękować Narodowej Fundacji Nauki za pośrednictwem Centrum Badań Inżynieryjnych na rzecz Rewolucyjnego Metalowego Biomateriału (ERC-0812348) oraz Edukacji Licencjackiej Nanotechnologii (EEC 1242139) za wsparcie finansowe.
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Ludzkie włosy | Uzyskany z lokalnego salonu fryzjerskiego w Greensboro | ||
| Kwas nadoctowy | Sigma Aldrich | ||
| PCL (polimer e-kaprolaktonu) | Sigma Aldrich | 502-44-3 | Mn 70-90 kDa |
| Trifluoroetanol (TFE) | Sigma Aldrich | 75-89-8 | |
| Tris Base (TrizmaTM Base Powder) | Sigma Aldrich | >99.9% krystaliczny | |
| Kwas solny | Fischer Scientific | A144C-212 Lot 093601 | Waltham, MA |
| Kwik-Sil | World Precision Instruments | Sarasota, FL | |
| Membrana celulozowa | Sigma Aldrich | 12 - 14 kDa molekularny mikroskop optyczny odcinający | |
| Olympus BX51M | BX51M | Japonia | |
| Skaningowy mikroskop elektronowy | Hitachi SU8000 | SU8000 | Japonia |
| Maszyna stołowa Shimadzu | Ameryka Północna Przyrządy analityczne i pomiarowe Seria AGS-X | Seria AGS-X | Columbia, lekarz medycyny |
| Spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera | Instrument Bruker Tensor 2 | Billerica, MA | |
| Microcal Origin | Northampton, MA | ||
| Dyfrakcja rentgenowska (XRD) | Bruker AXS D8 Advance Dyfraktometr | Madison, WI | |
| Fibroblast 3T3 komórka | Amerykańska kolekcja | Manassas, | |
| zmodyfikowana pożywka Eagle's firmy VA Dulbecco (DMEM | Invitrogen | Grand Island, NY | |
| Spectra max Gemini XPS czytnik mikropłytek | molekularne | Sunnyvale, Kalifornia | |
| Student - test post hoc Newmana-Keulsa | SigmaPlot 12 |
Bibliografia
- Huang, Z. -M., Zhang, Y. Z., Kotaki, M., Ramakrishna, S. A review on polymer nanofibers by electrospinning and their applications in nanocomposites. Compos Sci Technol. 63, (2003).
- Li, W. J., Laurencin, C. T., Caterson, E. J., Tuan, R. S., Ko, F. K.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
