Podstawy elektroprzędzenia: optymalizacja parametrów roztworu i aparatury

Eksperyment ten demonstruje elektroprzędzenie rusztowań z nanowłókien dla zewnątrzkomórkowych struktur wsparcia komórek in vitro i in vivo. Zacznij od wyboru rozpuszczalnika polimerowego i geometrii kolektora odpowiedniej dla pożądanego rodzaju nanowłókien. Najważniejszym etapem tego procesu jest określenie krytycznego stężenia splątania, powyżej którego możliwe jest tworzenie włókien.

Kolejnym krokiem jest dostosowanie systemu do pomiaru średnicy, gęstości i wyrównania włókien. Pożądana mikroskopia elektronowa wskazuje różne rodzaje włókien, które można przędzić. Wykazano, że te elektro przędzone rusztowania z nanowłókien przyspieszają dojrzewanie, poprawiają wzrost i kierują migracją komórek gotowych do in vitro.

Ogólnie rzecz biorąc, osoby, które są nowe w tej metodzie, będą miały problemy, ponieważ elektroprzędzenie może być wybrednym procesem. Wizualne demonstracje tej metody mają kluczowe znaczenie, ponieważ etapy optymalizacji aparatury są trudne do zrozumienia bez wcześniejszego doświadczenia w elektroprzędzeniu. Wybierając polimer i rozpuszczalnik do przędzenia elektrycznego, weź pod uwagę takie cechy, jak biodegradowalność, tworzywo termoplastyczne i możliwość sieciowania z myślą o ostatecznym zastosowaniu.

Następnie określ odpowiednie wymagane środki ochrony osobistej na podstawie swoich wyborów. Następnie wybierz podłoże, na którym chcesz zebrać nanowłókna, takie jak szkło, plastik, metal lub wafel krzemowy. Teraz wybierz geometrię kolektora.

Losowo ułożone włókna są zbierane na nieruchomych płytkach. Podczas gdy wyrównane włókna mogą być zbierane na szybko obracających się kołach, bębnach, prętach lub równoległych płytach zapewniają, że kolektor przewodzi prąd i pozostaje odizolowany w taki sposób, że można go uziemić bez uziemiania sąsiednich obiektów. W przypadku kolektorów obrotowych koło powinno być odizolowane od swojej osi.

Aby w przybliżeniu określić krytyczne stężenie splątania, należy empirycznie przygotować kilka stężeń polimeru kandydującego, z których należy wybrać stężenie, które płynie. Roztwór powinien być lepką cieczą, ale nie żelem. Teraz ustaw urządzenie do wirowania elektrycznego.

Strzykawkę należy umieścić w odległości 20 centymetrów od kolektora, aby rozpocząć, załadować pompę strzykawkową wybranym roztworem i ustawić prędkość pompy tak, aby każda kropla roztworu wytarta z końcówki została natychmiast wymieniona. Uziemić kolektor i przypiąć przewód wysokiego napięcia do płyty przewodu. Upewnij się, że zasilanie jest ustawione na zero przed rozpoczęciem obracania się koła, jednocześnie zwiększając napięcie, powoli obserwuj rytm roztworu na końcówce igły i obserwuj strumień.

Kontynuuj regulację napięcia, aby uzyskać długi i stały strumień. Jeśli nie można uzyskać stałego strumienia, należy najpierw wyregulować stężenie roztworu polimeru. Jeśli strumień jest słabo widoczny, użyj ciemnego matowego tła i umieść jednokierunkowe źródło światła między widzem a strumieniem.

Czasami roztwór polimeru kapie prosto z końcówki strzykawki, nie przyciągając go do koła. W takim przypadku należy upewnić się, że płytka przewodu styka się z końcówką igły i czy kolektor styka się z masą. Jeśli kropla roztworu polimeru na końcówce strzykawki pochyla się w kierunku koła, ale nie tworzy strumienia, zwiększ napięcie.

Dokonaj regulacji, zmieniając odległość i napięcie, aż widoczny będzie stały strumień. Gdy na końcówce strzykawki utworzą się duże kulki polimerowe, odsuń kulkę ręcznikiem papierowym przymocowanym do nieprzewodzącego patyczka. Aby skorygować oscylujące lub kołyszące się strumienie, zmniejsz napięcie lub zwiększ odległość między końcówką strzykawki a kołem.

Jeśli strumień nadal drga, użyj polimeru o wyższym stężeniu lub dodaj do roztworu trochę rozpuszczalnika o wolniejszym parowaniu. Widoczny. Stałe strumienie, które nawiązują obserwowalny kontakt z kołem ustawionym na dużą prędkość obrotową, zapewniają najwyższą jakość jednorodności i wyrównania, aby poprawić długość i stabilność strumienia, który jest krótki i nieciągły. Zwiększ roztwór polimeru.

Dodaj więcej wolno odparowującego rozpuszczalnika lub dostosuj napięcie. Czasami podczas zbierania losowych włókien na nieruchomej płycie, włókna zaczną tworzyć arkusze lub przędze w powietrzu. Oznacza to, że napięcie jest ustawione zbyt wysoko.

Po odkryciu koralików we włóknach zwiększ roztwór polimeru i upewnij się, że płytka przewodząca stale styka się z igłą i że uziemiona szczotka druciana ma ciągły kontakt z kołem. Dodatkowo powinieneś starać się osiągnąć stały strumień. Plujące strumienie często wskazują na tworzenie się włókien z koralików.

Jeśli włókna tworzą się jako wstęgi lub krwawią razem, użyj polimeru o wyższym stężeniu lub rozpuszczalnika o większej szybkości parowania, aby skorygować włókna, które tworzą fale lub wskazówki lokówki. Zwiększ prędkość koła lub przesuń końcówkę igły dalej od kolektora. Sprawdź również, czy płyta przewodu i kolektor nie wibrują.

Czasami zatrzymaj żądane, w takim przypadku po prostu użyj szybko odparowującego rozpuszczalnika. Jeśli jednak pory nie są pożądane, spróbuj dodać niewielką ilość rozpuszczalnika cos, który jest mniej lotny niż główny rozpuszczalnik. Gdy kolektor porusza się z niskimi obrotami lub w spoczynku, jakość wyrównania jest słaba.

Zwiększ wyrównanie, zwiększając prędkość koła. Nanowłókna przędzone elektronicznie są skuteczne w hodowli i badaniu różnych typów komórek. Na przykład pierwotne neurony szczura mogą być barwione na beta-tubulinę i jądrowe przeciwbarwienie dpi.

Co ważne, włókna można również uwidocznić, gdy barwnik, taki jak żab siarkowy, zostanie zawarty w roztworze przędzalniczym po jego rozwinięciu. Technika ta umożliwiła naukowcom zajmującym się biomateriałami i biologią komórki zbadanie interakcji między komórkami oraz różnych nanocech topograficznych i geometrii. Nie zapominaj, że praca z wysokim napięciem może być niezwykle niebezpieczna i zawsze należy podjąć środki ostrożności w celu odizolowania operatora od aparatu podczas wykonywania tej procedury.