Name: Splątanie molekularne i elektrowirowalność biopolimerów (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-09-03T15:45:00.000+00:00
Duration: 7 min 59 s
Description: Poznaj metodę oceny elektrowirowalności biopolimerów skrobi i pullulanu przy użyciu reologii. Protokół obejmuje przygotowanie dyspersji, testy lepkości oraz korelację właściwości reologicznych z zdolnością do elektrowłóknienia.

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

Ta praca jest częściowo finansowana przez USDA National Institute for Food and Agriculture, National Competitive Grants Program, National Research Initiative Program 71.1 FY 2007 jako Grant No. 2007-35503-18392, oraz National Institutes of Health, Institute for Allergy and Infectious Disease, R33AI94514-03.

1. Przygotowanie roztworu przędzalnego
<ol>
	<li>Przygotować zakres stężeń biopolimeru do badania (od 0,1% do 30%, w/v), pamiętając o uwzględnieniu zawartości wilgoci w proszku biopolimerowym w tych obliczeniach. Dla każdego stężenia odważyć proszek biopolimerowy (skrobię lub pullulan) do probówki o pojemności 50 ml. Dodać wodny roztwór dimetylosulfotlenku (DMSO) oraz mieszadło magnetyczne.</li>
	<li>Umieścić probówkę w wrzącej wodzie, zapewniając stałe mieszanie za pomocą grzejnika z mieszadłem magnetycznym.</li>
	<li>Po około 1 hr wyłączyć ogrzewanie i pozwolić dyspersji ostygnąć do temperatury pokojowej. Dyspersja jest następnie gotowa do badań reologicznych oraz elektroprzędzenia.</li>
</ol>
2. Reologia ścinania stacjonarnego
<ol>
	<li>Rozgrzej reometr i ustaw temperaturę platformy na 20 °C. Skalibruj przerwę między sondą (użyty stożek 25 mm) a platformą (płytką).</li>
	<li>Nanieś 0,41 ml dyspersji biopolimeru na środek platformy i obniż sondę, aby ustawić pozycję (przerwa 0,053 mm dla stożka 25 mm). Upewnij się, że dyspersja równomiernie rozprzestrzeniła się w przerwie.</li>
	<li>Przeprowadź test reologiczny z następującymi parametrami eksperymentalnymi: tryb sweep: log, prędkość początkowa: 100 sec-1, prędkość końcowa: 0,1 sec-1, punkty na dekadę: 10, opóźnienie przed pomiarem: 5 sec, czas pomiaru: 10 sec oraz kierunki pomiaru: dwa (zarówno zgodnie, jak i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara).</li>
	<li>Przeanalizuj dane reologiczne, aby oszacować odpowiednie stężenia dyspersji dla prób elektrowypKadzania.
	<ol>
		<li>Przedstaw zależność pozornych lepkości ścinania od szybkości ścinania w funkcji stężeń polimeru. Dla każdej krzywej przepływu przybliż lepkości przy zerowym ścinaniu, η0, wartościami rzeczywistymi lub ekstrapolowanymi (np. przy niskich stężeniach, gdzie dane dla niskich szybkości ścinania są niewiarygodne) dla lepkości pozornej przy 0,1 sec−1.</li>
		<li>Oblicz lepkość specyficzną: ηsp = (η0− ηs)/ηs, gdzie ηs to lepkość rozpuszczalnika.</li>
		<li>Przedstaw lepkości specyficzne w funkcji stężenia. Zidentyfikuj reżimy półrozcieńczone niesplątane i splątane. Reżim półrozcieńczony niesplątany rozpoczyna się od strony niskich stężeń z małym nachyleniem, a reżim półrozcieńczony splątany wykazuje większe nachylenie po reżimie niesplątanym. Dopasuj modele regresji potęgowej dla obu reżimów. Wartości potęg odpowiadają nachyleniom (zależności od stężenia) w reżimach półrozcieńczonych niesplątanych i splątanych na wykresie log-log. Punkt przecięcia dwóch dopasowanych linii stanowi stężenie splątania, ce.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
3. Zmienność parametrów elektroprzędzenia
<ol>
	<li>Zmontuj układ do elektroprzędzenia zgodnie z Rysunkiem 1. Napełnij strzykawkę dyspersją o odpowiednim składzie, np. 15% (w/v) skrobi lub pullulanu w 100% DMSO, i zamocuj ją w pompie strzykawkowej. Przymocuj przewód wysokiego napięcia (dodatni) do igły. Podłącz kąpiel koagulacyjną zawierającą czysty etanol doziemnie, zanurzając przewód uziemiający (ujemny) w kąpieli. Użyj podnośnika laboratoryjnego, aby wyregulować odległość między igłą strzykawki a kąpielą koagulacyjną. Zanurz metalową siatkę w kąpieli, aby zebrać matę włókien po elektroprzędzeniu.</li>
	<li>Przeprowadź przędzenie biopolimeru w następnych zakresach parametrów: szybkość podawania od 0,1 do 0,4 ml/hr, odległość przędzenia od 5 do 10 cm oraz napięcie od 0 do 15 kV.
	<ol>
		<li>Zacznij od odległości przędzenia wynoszącej 5 cm. Dla pierwszej szybkości podawania (0,1 ml/hr) powoli zwiększaj napięcie od 0 V. Zwróć uwagę na kształt dyspersji wypływającej z końcówki igły i odnotuj moment, w którym kapiąca dyspersja zostaje przyspieszona, a następnie wydłużona.</li>
		<li>Odnotuj napięcie, przy którym z powierzchni kropli zainicjowany zostanie niewielki strumień, co wskazuje na zdolność roztworu do elektroprzędzenia. Zapisz napięcie, przy którym tworzy się ciągły strumień, jeśli taki wystąpi.</li>
		<li>Przebadaj pełny zakres dla każdego z trzech parametrów i odnotuj warunki skutecznego przędzenia. Zbieraj włókna tylko wtedy, gdy z końcówki wydobywa się ciągły strumień.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Po kilku minutach zbierania opłucz matę włókien czystym etanolem. Umieść matę włókien w deskryktorze z substancją osuszającą pod próżnią.</li>
	<li>Powtórz procedurę dla każdego stężenia biopolimeru w celu pełnej charakterystyki.</li>
</ol>
<img alt="Schemat elektroprzędzenia z pompą strzykawkową, źródłem wysokiego napięcia i układem kąpieli koagulacyjnej." fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51933/51933fig1highres.jpg" width="500" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1. Schematyczny rysunek układu elektroprzędzenia na mokro. Dyspersja biopolimeru jest wyciskana za pomocą pompy strzykawkowej. Zasilacz DC wysokiego napięcia dostarcza wysokie napięcie do tępej igły i uziemia kąpiel koagulacyjną. Strumień polimeru z końcówki igły porusza się po linii prostej, a następnie przechodzi w gwałtowny ruch poskrętny (znany jako niestabilność whipping).
4. Charakterystyka morfologiczna
<ol>
	<li>Wytnij fragment wysuszonej maty włóknistej i unieruchom go na holderze do SEM za pomocą taśmy węglowej.</li>
	<li>Włóż holder z próbką do mikroskopu SEM i wykonaj zdjęcia do analizy.</li>
</ol>

<ol><li>Greiner, A., Wendorff, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+self-assembled+nanofibers+by+electrospinning%5BTitle%5D)+AND+%22Self-aseembled+nanomaterials%22%5BJournal%5D)">Functional self-assembled nanofibers by electrospinning.</a> Self-aseembled nanomaterials. 1, 107-171 (2008).</li>
<li>Ramakrishna, S., Fujihara, K., Teo, W. E., Lim, T. C., Ma, Z. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRamakrishna%2C+S+%22An+Introduction+to+Electrospinning+and+Nanofibers%22">An Introduction to Electrospinning and Nanofibers</a>. , World Scientific. Singapore. (2005).</li>
<li>Klossner, R. R., Queen, H. A., Coughlin, A. J., Krause, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlation+of+Chitosan%E2%80%99s+Rheological+Properties+and+Its+Ability+to+Electrospin%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Correlation of Chitosan’s Rheological Properties and Its Ability to Electrospin.</a> Biomacromolecules. 9 (10), 2947-2953 (2008).</li>
<li>McKee, M. G., Wilkes, G. L., Colby, R. H., Long, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Correlations+of+Solution+Rheology+with+Electrospun+Fiber+Formation+of+Linear+and+Branched+Polyesters%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Correlations of Solution Rheology with Electrospun Fiber Formation of Linear and Branched Polyesters.</a> Macromolecules. 37 (5), 1760-1767 (2004).</li>
<li>McKee, M. G., Hunley, M. T., Layman, J. M., Long, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solution+rheological+behavior+and+electrospinning+of+cationic+polyelectrolytes%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Solution rheological behavior and electrospinning of cationic polyelectrolytes.</a> Macromolecules. 39 (2), 575-583 (2006).</li>
<li>Kong, L., Ziegler, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+pure+starch+fibers+by+electrospinning%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Hydrocolloids%22%5BJournal%5D)">Fabrication of pure starch fibers by electrospinning.</a> Food Hydrocolloids. 36, 20-25 (2014).</li>
<li>Singh, R. S., Saini, G. K., Kennedy, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pullulan%3A+microbial+sources%2C+production+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Carbohydrate+Polymers%22%5BJournal%5D)">Pullulan: microbial sources, production and applications.</a> Carbohydrate Polymers. 73 (4), 515-531 (2008).</li>
<li>Leathers, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biotechnological+production+and+applications+of+pullulan%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Microbiology+and+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Biotechnological production and applications of pullulan.</a> Applied Microbiology and Biotechnology. 62 (5), 468-473 (2003).</li>
<li>Karim, M. R., Lee, H. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+characterization+of+electrospun+pullulan%2Fmontmorillonite+nanofiber+mats+in+aqueous+solution%5BTitle%5D)+AND+%22Carbohydrate+Polymers%22%5BJournal%5D)">Preparation and characterization of electrospun pullulan/montmorillonite nanofiber mats in aqueous solution.</a> Carbohydrate Polymers. 78 (2), 336-342 (2009).</li>
<li>Stijnman, A. C., Bodnar, I., Hans Tromp, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospinning+of+food-grade+polysaccharides%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Hydrocolloids%22%5BJournal%5D)">Electrospinning of food-grade polysaccharides.</a> Food Hydrocolloids. 25 (5), 1393-1398 (2011).</li>
<li>Kong, L., Ziegler, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+molecular+entanglements+in+starch+fiber+formation+by+electrospinning%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Role of molecular entanglements in starch fiber formation by electrospinning.</a> Biomacromolecules. 13 (8), 2247-2253 (2012).</li>
<li>Kong, L., Ziegler, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rheological+aspects+in+fabricating+pullulan+fibers+by+electro-wet-spinning%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Hydrocolloids%22%5BJournal%5D)">Rheological aspects in fabricating pullulan fibers by electro-wet-spinning.</a> Food Hydrocolloids. 38, 220-226 (2014).</li>
<li>Han, C. D. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHan%2C+CD+%22Fiber+Spinning+Rheology+and+Processing+of+Polymeric+Materials%3A+Volume+2%3A+Polymer+Processing%22">Fiber Spinning Rheology and Processing of Polymeric Materials: Volume 2: Polymer Processing</a>. , 257-304 (2007).</li>
<li>Morris, E. R., Cutler, A. N., Ross-Murphy, S. B., Rees, D. A., Price, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concentration+and+shear+rate+dependence+of+viscosity+in+random+coil+polysaccharide+solutions%5BTitle%5D)+AND+%22Carbohydrate+Polymers%22%5BJournal%5D)">Concentration and shear rate dependence of viscosity in random coil polysaccharide solutions.</a> Carbohydrate Polymers. 1 (1), 5-21 (1981).</li>
<li>Thompson, C. J., Chase, G. G., Yarin, A. L., Reneker, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+parameters+on+nanofiber+diameter+determined+from+electrospinning+model%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Effects of parameters on nanofiber diameter determined from electrospinning model.</a> Polymer. 48 (23), 6913-6922 (2007).</li>
</ol>

Autorzy oświadczają, że nie mają nic do ujawnienia.

Reologia jest podstawowym narzędziem do badania przetwarzania polimerów, w tym konwencjonalnego przędzenia włókien i elektroprzędzenia13. Na podstawie badań reologicznych przy stałym ścinaniu można ustalić konformację polimerów i ich interakcje w różnych rozpuszczalnikach (rysunki 2 i 3). Przy stężeniach niewystarczająco wysokich, aby cząsteczki biopolimeru nakładały się na siebie, ich zależność od stężenia wynosiła około 1,4 (ryc. 3), co było zgodne z podawan...

Elektroprzędzenie to technika, która jest w stanie wytwarzać ciągłe włókna na mikro- i nanoskalę z szerokiej gamy materiałów. Cieszy się rosnącym zainteresowaniem akademickim i przemysłowym1. Chociaż konfiguracja i praktyka elektroprzędzenia wydają się proste, zdolność do przewidywania elektroprzędzalności i kontrolowania właściwości włókien pozostaje wyzwaniem. Przyczyna może leżeć w fakcie, że istnieje wiele czynników wpływających na proces elektroprzędzenia2 i proces, a zwłaszcza droga, jaką przebywa światłowód, jest chaotyczny1. Często stosuje się empiryczne podejście "gotuj i patrz" do badania przesiewowego potencjalnych materiałów elektroprzędzalnych. Jednak, aby uzyskać lepszą kontrolę nad procesem elektroprzędzenia i wynikającymi z niego właściwościami włókien, konieczne jest pełniejsze zrozumienie mechanizmów rządzących elektroprzędzalnością. Kilku badaczy odkryło, że molekularne splątanie polimerów w przędzalniczym domieszku jest niezbędnym warunkiem wstępnym udanego elektroprzędzenia3-5.
Reologia to potężne narzędzie do badania konformacji molekularnej i interakcji w dyspersjach polimerowych. Na przykład McKee i wsp. Zbadano konformację molekularną liniowych i rozgałęzionych kopolimerów poli(tereftalanu etylenu-ko-izoftalanu etylenu) w rozpuszczalniku zawierającym chloroform/tereftalan dimetylu (7/3, V/V) i ustalono, że stężenie polimeru musi być 2-2,5 razy większe niż stężenie splątania, aby możliwe było udane elektroprzędzenie4.
Obecnie ponownie obserwuje się zainteresowanie włóknami z biopolimerów ze względu na ich zalety w zakresie biodegradowalności, biokompatybilności i odnawialności w porównaniu z ich syntetycznymi odpowiednikami. Praktycy stoją jednak przed wieloma wyzwaniami wynikającymi głównie z ich złożoności strukturalnej, trudności w obróbce termicznej i gorszych właściwości mechanicznych. Skrobia, znajdująca się w tkankach roślinnych, jest jednym z najobficiej występujących i najtańszych biopolimerów na ziemi. Niedawno opisano czyste włókna skrobiowe wytwarzane przy użyciu elektrycznego aparatu do przędzenia na mokro6. Pullulan jest liniowym polisacharydem wytwarzanym pozakomórkowo przez niektóre bakterie. Uważa się, że regularna naprzemienność wiązań glukozydowych (1→4) i (1→6) jest odpowiedzialna za kilka charakterystycznych właściwości pullulanu, w tym doskonałą zdolność do tworzenia włókien i filmu7,8. Elektroprzędzenie włókien pullulanu z dyspersji wodnej zostało zgłoszone przez wielu badaczy9,10. W naszych poprzednich publikacjach omówiono elektroprzędzalność dwóch biopolimerów, skrobi11 i pullulanu12. Niniejszy raport koncentruje się na zademonstrowaniu protokołu wykorzystania zasad reologii w badaniu elektroprzędzowalności tych dwóch biopolimerów.

<table><tbody><tr><td>Gelose 80 skrobia</td><td>Ingredion</td><td></td><td>Używany w takiej postaci, w jakiej jest</td></tr><tr><td>Pullulan</td><td>Hayashibara Co., Ltd</td><td></td><td>Używany w takiej postaci, w jakiej jest</td></tr><tr><td>Dimetylosulfotlenek</td><td>BDH Chemikalia</td><td>BDH1115-4LP</td><td></td></tr><tr><td>Etanol</td><td>VWR International</td><td>89125-172</td><td>200 proof</td></tr><tr><td>Reometr</td><td>TA Instruments</td><td>ARES&nbsp;</td><td>Geometria stożka i płyty 50 mm</td></tr><tr><td>Strzykawka (10 ml)</td><td>Becton, Dickinson and Company</td><td>309604</td><td>Strzykawka z Luer-Lok&reg; Wskazówka</td></tr><tr><td>Generator wysokiego napięcia</td><td>Gamma High Voltage Research, Inc.</td><td>ES40P</td><td></td></tr><tr><td>Pompa strzykawkowa</td><td>Hamilton Company</td><td>81620</td><td></td></tr><tr><td>Środowiskowy skaningowy mikroskop elektronowy</td><td>FEI Firma Quanta</td><td>200</td><td>do włókien skrobiowych</td></tr><tr><td>Środowiskowy skaningowy mikroskop elektronowy</td><td>Phenom-World</td><td>Phenom G2 Pro</td><td>do włókien pullulanowych</td></tr></tbody></table>

splątanie molekularne i elektrowirowalność biopolimerów

Molecular Entanglement and Electrospinnability of Biopolymers

Elektroprzędzenie to fascynująca technika wytwarzania włókien na mikro- i nanoskalę z szerokiej gamy materiałów. W przypadku biopolimerów stwierdzono, że splątanie molekularne polimerów składowych w przędzalniczym domieszku jest niezbędnym warunkiem wstępnym udanego elektroprzędzenia. Reologia jest potężnym narzędziem do badania konformacji molekularnej i interakcji biopolimerów. W tym raporcie demonstrujemy protokół wykorzystania reologii do oceny elektroprzędzowalności dwóch biopolimerów, skrobi i pullulanu, na podstawie ich dyspersji dimetylosulfotlenku (DMSO) / wody. Otrzymano dobrze uformowane włókna skrobiowe i pullulan o średnich średnicach w zakresie od submikronów do mikronów. Elektroprzędzalność oceniano poprzez obserwację wzrokową i mikroskopową powstałych włókien. Poprzez korelację właściwości reologicznych dyspersji z ich elektrowirowalnością, wykazujemy, że konformacja molekularna, splątanie molekularne i lepkość ścinania wpływają na elektroprzędzenie. Reologia jest przydatna nie tylko w doborze systemu rozpuszczalnikowego i optymalizacji procesu, ale także w zrozumieniu mechanizmu powstawania włókien na poziomie molekularnym.

Wyznaczono krzywe przepływu dyspersji biopolimerów w zależności od stężenia biopolimeru oraz stężenia DMSO w rozpuszczalniku. Dwie reprezentatywne ryciny przedstawiają krzywe przepływu skrobi (Rycina 2A) i pullulanu (Rycina 2B) w zależności od ich stężenia w czystym rozpuszczalniku DMSO. Lepkości specyficzne wykreślono w funkcji stężenia biopolimeru (Rycina 3A dla skrobi oraz Rycina 3B dla pullulanu). Z tych wykresów wyznaczono stężenia splątania jako pu...

Elektroprzędzenie to fascynująca technika używana do wytwarzania włókien na mikro- i nanoskalę z szerokiej gamy materiałów. Splątanie molekularne polimerów składowych w przędzalniczym domieszku jest niezbędne do udanego elektroprzędzenia. Przedstawiamy protokół wykorzystania reologii do oceny elektroprzędzowalności dwóch biopolimerów, skrobi i pullulanu.

Splątanie molekularne i elektrowirowalność biopolimerów

Electrospinning is a fascinating technique to fabricate micro- to nano-scale fibers from a wide variety of materials. For biopolymers, molecular ...

Ogólnym celem tej procedury jest wykorzystanie badań radiologicznych do oceny zdolności biopolimerów do wirowania elektro. Osiąga się to poprzez uprzednie przygotowanie dyspersji biopolimerowych w rozpuszczalniku. Drugim krokiem jest przeprowadzenie czystych testów radiologicznych dyspersji.Następnie dyspersje poddawane są elektrowirowaniu i obserwuje się ich zdolność do elektrowirowania. Ostatnim krokiem jest skorelowanie danych dotyczących samej lepkości ze zdolnością do elektrowirowania. Ostatecznie mapa zdolności elektrospinowych może być skonstruowana jako funkcja stężenia biopolimeru i składu rozpuszczalnika.Chociaż metoda ta może dostarczyć informacji na temat wpływu oddziaływań molekularnych na zdolność elektroprzędzenia skrobi i zanieczyszczeń, można ją również zastosować do elektroprzędzenia innych układów polimerowych. Rozpocznij protokół od przygotowania zakresu stężeń masowych biopolimeru. Wyprodukuj próbki o stężeniach masowych od 0,1 do 30%, najpierw ważąc proszek biopolimerowy do 50-mililitrowej probówki.W tym filmie używana jest pokazana tutaj skrobia lub polan, należy wziąć pod uwagę zawartość wilgoci w proszku przed dodaniem wodnego roztworu dimetylosulfotlenku. Gdy to zrobisz, umieść mieszadło w roztworze biopolimeru. Umieść probówkę w zlewce zawierającej wystarczającą ilość wody, aby zanurzyć próbkę.Umieść to na mieszadle magnetycznym lub płycie grzejnej i rozpocznij ciągłe mieszanie, doprowadzając wodę do wrzenia. Utrzymuj to przez około godzinę. Po upływie godziny wyłącz ogrzewanie i pozwól dyspersji ostygnąć do temperatury pokojowej.Po osiągnięciu temperatury pokojowej dyspersja jest gotowa do badań radiologicznych i elektroprzędzenia. Przed badaniem radiologicznym należy rozgrzać TER i ustawić temperaturę stage na 20 stopni Celsjusza. Ustaw sondę stożkową o średnicy 25 milimetrów i skalibruj odstęp między nią a stolikiem.Kiedy będzie gotowy. Załaduj 0,41 mililitra dyspersji biopolimerowej na środek stolika. Upewnij się, że dyspersja znajduje się w środku sceny.Opuść sondę, aby ustawić pozycję. Upewnij się, że dyspersja rozprowadza się równomiernie w szczelinie. Wykonaj badanie radiologiczne w trybie logarytmicznym, zaczynając od szybkości ścinania 100 na sekundę, a kończąc na 0,1 na sekundę.Wykonuj pomiary zarówno zgodnie z ruchem wskazówek zegara, jak i przeciwnie do ruchu wskazówek zegara po przetestowaniu różnych stężeń polimerów. Wykreśl pozorną lepkość czystą w funkcji szybkości ścinania dla każdego stężenia na tym samym wykresie, co na tym wykresie dla skrobi Jellos 80 w czystym DMSO w temperaturze 20 stopni Celsjusza. To jest analogiczny wątek dla Polana.Na podstawie tych danych można w przybliżeniu określić lepkość zerową przy ścinaniu, określić i wykreślić lepkość właściwą rozpuszczalnika w funkcji stężenia, korzystając z wykresu skrobi JELLOS 80. Na przykład region o mniejszym nachyleniu to reżim półrozcieńczony bez splątania. Obszar o większym nachyleniu to reżim częściowo rozcieńczony splątany.Przecięcie dwóch dopasowanych linii to stężenie splątania skrobi w czystym DMSO wynosi 6,88%Stężenie splątania w Polan w czystym DMSO wynosi 4,3%Następnym krokiem jest zmontowanie zestawu do przędzenia elektrycznego, co dla bezpieczeństwa odbywa się w dygestorium. Składa się z pompy strzykawkowej na wsporniku, który można regulować w pionie. W pompie mieści się strzykawka z igłą ustawioną pionowo.Umieszcza się je nad kąpielą krzepiącą zawierającą czysty etanol. Zastosuj zasilacz prądu stałego wysokiego napięcia i podłącz przewód do jego zacisku uziemiającego i przedłuż go do kąpieli koagulacyjnej. Aby uziemić kąpiel krzepiącą.Zanurz drugi koniec drutu w etanolu i zabezpiecz go. Następnie wyjąć strzykawkę do pompy i napełnić ją kompozycją dyspersyjną powyżej zidentyfikowanego stężenia splątania. W przypadku eksperymentów radiologicznych należy zamontować strzykawkę na pompie.Następnie przedłuż przewód od dodatniego zacisku zasilacza wysokonapięciowego i przypnij go do igły strzykawki przed elektrowirowaniem. Włóż metalową siatkę do wanny, aby zebrać matę z włókna. Ustaw również odległość między końcówką igły a powierzchnią kąpieli krzepnięcia.Odległość wirowania zaczyna się od odległości wirowania wynoszącej siedem centymetrów. Ustaw szybkość podawania pompy strzykawki na 0,1 mililitra na godzinę. Następnie zaczynając od zera woltów, powoli zwiększaj napięcie do maksymalnie 15 kilowoltów.Zwróć uwagę na kształt dyspersji wytłaczanej na nutę końcówki igły, kiedy kapiąca dyspersja jest przyspieszana, a następnie wydłużana. Kontynuuj eksperyment, badając zakres prędkości zasilania napięciem od 0,1 do 0,4 mililitra na godzinę i odległości wirowania od pięciu do 10 centymetrów. Jeśli z końcówki zostanie zainicjowany ciągły strumień, osiągnięto wirowanie elektryczne, pozwól włóknom zebrać się w kąpieli.Pamiętaj, aby zapisać parametry i zebrać włókna. Zebraną matę włóknistą spłucz czystym etanolem. Następnie umieść go w osuszaczu zawierającym środek osuszający w próżni.Po zademonstrowaniu zdolności wirowania elektronów przejdź do innej dyspersji i powtarzaj kroki, aż każde stężenie biopolimeru zostanie przetestowane. Jest to obraz ze skaningowego mikroskopu elektronowego dobrze uformowanych włókien powstałych w wyniku elektroprzędzenia dyspersji Polski. Dyspersja utworzyła stabilny i ciągły strumień i dała gładkie włókna bez kropel.W przeciwieństwie do tego, są to słabo uformowane włókna spon. Zwróć uwagę na maleńkie kropelki, które powstają w wyniku dyspersji, która nie jest w stanie utworzyć stabilnego strumienia. Podobne wyniki uzyskano ze skrobią Jellos 80.Należy pamiętać, że grube włókna o szorstkiej powierzchni wynikają z dyspersji, która jest zbyt lepka, aby rozwinąć niestabilność ubijania. Próbowano przędzenia elektrycznego dla szeregu dyspersji polanu i skrobi. Wykresy te podsumowują ocenę zdolności wirowania elektros w funkcji DMSO, stężenia w rozpuszczalniku i stężenia biopolimeru w dyspersji.Dobra zdolność wirowania elektro jest oznaczona okręgami. Słaba zdolność wirowania elektro jest oznaczona diamentami. X oznacza dyspersje, dla których nie można było uzyskać wirowania elektrycznego.Stężenia splątania są w przybliżeniu oznaczone. Zacienione obszary z grubsza reprezentują obszary elektrospinowe. Nie zapominaj, że praca z wysokim napięciem elektroprzędzenia może być bardzo niebezpieczna.Dlatego podczas wykonywania procedury należy podjąć środki ostrożności, takie jak upewnienie się, że aplikacja jest prawidłowo uziemiona, praca z osłoną folii i unikanie krótkich pozycji wirowania.

molecular-entanglement-and-electrospinnability-of-biopolymers

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Techniki elektroprzędzenia pozwalają na tworzenie różnorodnych rusztowań nanowłóknistych do inżynierii tkankowej lub innych zastosowań. Opisujemy tutaj procedurę optymalizacji parametrów roztworu i aparatury do elektroprzędzenia w celu uzyskania włókien o pożądanej morfologii i orientacji. Przedstawiono również typowe problemy oraz techniki rozwiązywania problemów.

Podstawy elektroprzędzenia: optymalizacja parametrów roztworu i aparatury

Opisano wydajne podejście do przygotowania nanowłókien udekorowanych grupami funkcyjnymi zdolnymi do specyficznych oddziaływań z białkami. Podejście to wymaga w pierwszej kolejności przygotowania polimeru funkcjonalizowanego odpowiednią grupą funkcyjną. Funkcjonalny polimer jest przekształcany w nanowłókna za pomocą elektroprzędzenia. Efektywność wiązania nanowłókien z białkiem jest badana za pomocą mikroskopii konfokalnej.

Procedura wytwarzania biofunkcjonalnych nanowłókien

Włókna pajęczego jedwabiu wykazują niezwykłe właściwości mechaniczne. Zmodyfikowany Araneus diadematus Fibroin 4 (eADF4) może być przetwarzany na siatki włókninowe za pomocą elektroprzędzenia. W tym przypadku siatki włókninowe eADF4 są stosowane w celu poprawy wydajności urządzeń filtrujących powietrze.

Urządzenia filtrujące powietrze, w tym siatki włókninowe z elektroprzędzonych rekombinowanych białek jedwabiu pajęczego

Dwu- i trójwymiarowe superhydrofobowe materiały polimerowe są przygotowywane przez elektroprzędzenie lub elektronatryskiwanie biodegradowalnych polimerów zmieszanych z polimerem o niższej energii powierzchniowej o podobnym składzie.

Wytwarzanie superhydrofobowych materiałów polimerowych do zastosowań biomedycznych

Opisane są protokoły wytwarzania degradowalnych termoresponsywnych hydrożeli opartych na sieciowaniu hydrazonów polimerowych oligomerów na skalę masową, mikroskalową i nanoskalę, przy czym ta ostatnia służy do przygotowania zarówno nanocząstek żelowych, jak i nanowłókien.

Wytwarzanie degradowalnych termoczułych hydrożeli w różnych skalach długości za pomocą wytłaczania reaktywnego, mikrofluidyki, samoorganizacji i elektroprzędzenia

Metoda indukowanej suszeniem samointegracji megamolekularnych biopolimerów na granicy powietrzno-ciekłokrystalicznej jest dostępna tutaj. Metodologia ta będzie przydatna nie tylko do zrozumienia makroskopowego potencjału biopolimerów, ale także jako metoda oceny materiałów miękkich w dziedzinach biomedycznych i środowiskowych.

Metody samointegracji biopolimerów megamolekularnych na granicy faz powietrze-LC

Półelastyczne polimery wykazują unikalne właściwości mechaniczne, które są szeroko stosowane przez żywe systemy. Jednak systematyczne badania nad biopolimerami są ograniczone, ponieważ właściwości takie jak sztywność polimeru są niedostępne. Niniejszy manuskrypt opisuje, w jaki sposób to ograniczenie jest obchodzone przez programowalne nanorurki DNA, umożliwiając eksperymentalne badania wpływu sztywności włókien.

Nanorurki DNA jako wszechstronne narzędzie do badania polimerów półelastycznych

Ten protokół służy jako kompleksowa wytyczna do wytwarzania rusztowań za pomocą elektroprzędzenia z polimerami stopionymi w trybie bezpośredniego zapisu. Systematycznie nakreślamy proces i definiujemy odpowiednie ustawienia parametrów w celu osiągnięcia docelowych architektur rusztowań.

Zapis elektroprzędzenia ze stopu trójwymiarowych rusztowań poli(ε-kaprolaktonu) z kontrolowanymi morfologiami do zastosowań w inżynierii tkankowej

Ten artykuł opisuje prostą technikę powlekania elektroprzędzonych nanowłókien PAN elektroaktywnymi polimerami za pomocą osadzania z fazy gazowej. Zbadano wpływ utleniacza FeCl₃ na osadzanie się powłok poli(3,4-etylenodioksytiofenowych) na PAN, aby zrozumieć i zoptymalizować wzrost polimeru, średnicę włókien i ogólną wytrzymałość mechaniczną mat z nanowłókien.

Osadzanie w fazie gazowej elektroaktywnego poli(3,4-etylenodioksytiofenu) na elektroprzędzonych nanowłóknach polimerowych

Obrazowanie czasu życia fluorescencji (FLIM) stało się kluczową techniką obrazowania środowiska i oddziaływań specyficznych białek oraz barwników w żywych komórkach. FLIM fluorescencyjnych rotorów molekularnych umożliwia mapowanie lepkości w żywych komórkach.

Obrazowanie czasu życia fluorescencji rotorów molekularnych w żywych komórkach

Poznaj metodę oceny elektrowirowalności biopolimerów skrobi i pullulanu przy użyciu reologii. Protokół obejmuje przygotowanie dyspersji, testy lepkości oraz korelację właściwości reologicznych z zdolnością do elektrowłóknienia.

Splątanie molekularne i elektrowirowalność biopolimerów

Przeglądaj więcej filmów