Abstract
Superhydrophobic materialen, met oppervlakken bezitten permanente of metastabiele niet nat staten, van belang zijn voor een aantal biomedische en industriële toepassingen. Hier beschrijven we hoe elektrospinnen of Electrospraying een polymeer mengsel dat een biologisch afbreekbare, biologisch verenigbare alifatische polyester (bijvoorbeeld polycaprolacton en poly (lactide- co -glycolide)) als de belangrijkste component, gedoteerd met een hydrofoob copolymeer bestaande uit polyester en een stearate- gemodificeerde poly (glycerol carbonaat) levert een superhydrofoob biomateriaal. De vervaardigingstechnieken van electrospinning of electrospraying over een verhoogde oppervlakteruwheid en de porositeit en zich binnen de vezels of deeltjes, respectievelijk. Het gebruik van een lage oppervlakte-energie copolymeer doteringsmiddel dat combineert met de polyester en stabiel kan worden electrospun of electrospray levert deze superhydrophobic materialen. Belangrijke parameters zoals vezelgrootte, copolymeer doteerstof samenstelling en / of concentration, en de effecten daarvan op bevochtigbaarheid worden besproken. Deze combinatie van polymeerchemie en procestechniek verschaft een veelzijdige benadering toepassingsspecifieke materialen te ontwikkelen met behulp schaalbaar technieken, die waarschijnlijk zijn generalizable een bredere klasse polymeren voor diverse toepassingen.
Introduction
Superhydrophobic oppervlakken zijn over het algemeen gecategoriseerd als vertonen duidelijk water contact hoeken groter dan 150 ° met een lage contact hoek hysteresis. Deze oppervlakken zijn vervaardigd door de invoering van hoge oppervlakteruwheid op lage oppervlakte-energie materialen om een resulterende lucht-vloeistof-vaste stof interface die weerstaat bevochtiging 1-6 vast te stellen. Afhankelijk van de fabricagemethode, dun of meerlaagse superhydrofobe oppervlakken meerlagige superhydrophobic substraatbekledingen, of zelfs bulk superhydrophobic structuren worden bereid. Deze permanente of semi-permanente waterafstotendheid is een handige eigenschap die wordt gebruikt om zelfreinigende oppervlakken 7, microfluïdische apparaten 8, anti-fouling cel / eiwitoppervlakken 9,10, drag-reducerende oppervlakken 11 en drug delivery apparaten bereiden 12- 15. Recentelijk zijn stimuli-responsieve superhydrophobic materiaal beschreven waarbij de niet-bevochtigd bevochtigde toestand wordt veroorzaakt door chemische, fysischeOf omgevingsfactoren (bv licht, pH, temperatuur, echografie, en toegepaste elektrische potentiaal / stroom) 14,16-20, en deze materialen vinden gebruik voor andere toepassingen 21-25.
De eerste synthetische superhydrofobe oppervlakken werden bereid door behandeling materiaaloppervlakken met methyldihalogenosilanes 26 en waren beperkt bruikbaar voor biomedische toepassingen, zoals de gebruikte materialen niet geschikt voor in vivo gebruik. Hierin beschrijven we de bereiding van oppervlak en bulk superhydrofobe materialen uit biocompatibele polymeren. Onze benadering bevat electrospinning of Electrospraying een polymeer mengsel dat een biologisch afbreekbare, biologisch verenigbare alifatische polyester als hoofdcomponent, gedoteerd met een hydrofoob copolymeer bestaande uit polyester en een stearaat-gemodificeerde poly (glycerol carbonaat) 27-30. De vervaardigingstechnieken over een verhoogde oppervlakteruwheid en de porositeit en zich binnen de fibers of deeltjes, respectievelijk, terwijl het gebruik van een copolymeer doteermiddel verschaft een lage oppervlakte energie polymeer dat past bij het polyester en stabiel kan worden electrospun of electrospray 27,31,32.
Alifatische bioafbreekbare polyesters zoals poly (melkzuur) (PLA), poly (glycolzuur) (PGA), poly (melkzuur zuur co -glycolic acid) (PLGA) en polycaprolacton (PCL) polymeren toegepast in klinisch goedgekeurde apparaten en prominent in biomedisch materiaalonderzoek vanwege hun niet-toxiciteit, biologische afbreekbaarheid, en het gemak van de synthese 33. PGA en PLGA debuteerde in de kliniek als biologisch resorbeerbare hechtingen in 1960 en begin 1970, respectievelijk 34-37. Sindsdien hebben deze poly (hydroxyzuren) verwerkt tot een verscheidenheid van andere toepassingsspecifieke vormfactoren, zoals micro- en nanodeeltjes 40,41 38,39, wafers / discs 42, mazen 27,43, 44 schuimen en films 45
Alifatische polyesters, evenals andere polymeren van biomedisch belang, kan worden electrospun op nano- of microfiber maasstructuren bezit een hoge oppervlaktegebied en de poreusheid en treksterkte. Tabel 1 vermeldt de synthetische polymeren electrospun voor diverse biomedische toepassingen en hun overeenkomstige gevonden. Electrospinning en electrospraying zijn snelle en commercieel-schaalbare technieken. Deze twee soortgelijke betekenis berust op het toepassen van hoogspanning (elektrostatische afstoting) op oppervlaktespanning van een polymeeroplossing overwinnen / smelten in een opstelling spuitpomp wanneer het is gericht naar een geaarde doelwit 46,47. Wanneer deze techniek wordt gebruikt in combinatie met lage oppervlakte energie polymeren (hydrofobe polymeren zoals poly (caprolactone- co-glycerol monostearaat)), de resulterende materialen vertonen superhydrophobicity.
Om deze algemene synthetische en materialen verwerken aanpak illustrerenhet construeren superhydrophobic materiaal van biomedische polymeren beschrijven we de synthese van superhydrofobe polycaprolactone- en poly (lactide- co -glycolide) gebaseerde materialen als representatieve voorbeelden. De respectievelijke copolymeer doteerstoffen poly (caprolactone- co-glycerol monostearaat) en poly (lactide- co-glycerol monostearaat) eerst gesynthetiseerd en vervolgens gemengd met polycaprolacton en poly (lactide- co -glycolide), respectievelijk, en tenslotte electrospun of electrospray. De resulterende materialen worden gekenmerkt door SEM beeldvorming en contacthoek goniometrie, en getest op in vitro en in vivo biologische verenigbaarheid. Tenslotte wordt bulk bevochtiging door middel van driedimensionale superhydrophobic mazen onderzocht met behulp van contrast-versterkte Microcomputed tomografie.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Synthesizing Functionalizable poly (1,3- glycerol carbonaat- co-caprolacton) 29 en de poly (1,3- glycerol carbonaat- co -lactide) 27,28.
- Monomeer synthese.
- Los cis-2-fenyl-1,3-dioxaan-5-ol (50 g, 0,28 mol, 1 eq.) In 500 ml droog tetrahydrofuran (THF) en roeren op ijs onder stikstof. Voeg kaliumhydroxide (33,5 g, 0,84 mol, 3 eq.), Fijngemalen met een vijzel en stamper. Plaats de kolf in een ijsbad.
- Voeg 49,6 ml benzylbromide (71,32 g, 0,42 mol, 1,5 eq.) Druppelsgewijs onder roeren op ijs. Laat de reactie opwarmen tot kamertemperatuur onder roeren gedurende 24 uur onder stikstof.
- Voeg 150 ml gedestilleerd water aan kaliumhydroxide lossen en te verwijderen van de THF door rotatieverdamping.
- Extraheer het overgebleven materiaal met 200 ml dichloormethaan (DCM) in een 1-L scheitrechter. Herhaal de extractie tweemaal.
- Droog de organische fase over natriumsulfaat.
- Kristalliserenhet product door toevoeging van 600 ml absolute ethanol aan de oplossing goed te mengen en opslaan gedurende de nacht bij -20 ° C. Het product kan worden opgeslagen bij -20 ° C gedurende enkele dagen voordat verdere stappen.
- Isoleer het product door vacuüm-filtratie door een Büchner-trechter en drogen op hoog vacuüm. Het product kan worden bewaard gedurende enkele dagen voordat verdere stappen. Een typische opbrengst van deze stap is ~ 80%.
- In een 1 L rondbodemkolf, schorsen verkregen in stap 1.1.7 product. in methanol (300 ml). Voeg 150 ml van 2 N zoutzuur. Reflux bij 80 ° C gedurende 2 uur.
- Verdamp het oplosmiddel en plaats onder hoog vacuüm gedurende 24 uur. De opbrengst van deze stap is gewoonlijk> 98%.
- Los product van 1.1.9 in THF (650 ml) overgebracht in een 2-L rondbodemkolf. Plaats kolf op een ijsbad en roer onder stikstof. Voeg 22,4 ml ethylchloorformiaat (25,6 g, 0,29 mol, 2 eq.) Aan kolf onder stikstof.
- Voeg 32,8 ml triethylamine (0,29 mol, 2 eq.) To een toevoegtrechter. Mengen met een gelijk volume van THF. Plaats toevoegtrechter on rondbodem kolf en houd onder stikstof.
- Onder krachtig roeren voorzichtig afgeven triethyamine / THF mengsel druppelsgewijs aan de rondbodemkolf op ijs. WAARSCHUWING: Dit is een exotherme reactie. Om snelle stijging van de temperatuur te voorkomen, voeg de triethylamine / THF oplossing niet sneller dan 1 druppel per seconde. Na het toevoegen van het volledige volume, roer de reactie gedurende 4 uur, opwarmen tot kamertemperatuur en gedurende 24 uur.
- Filteren op de triethylaminehydrochloride zout met behulp van een Büchner trechter. Damp het oplosmiddel in een rotatieverdamper.
- Dichloormethaan (200 ml) toe te voegen aan de kolf en verwarm zachtjes tot het residu wordt opgelost. Voeg 120 ml diethylether terwijl het wervelen. Bewaar bij -20 ° C gedurende de nacht om het product te kristalliseren.
- Filter monomeer kristallen en opnieuw kristalliseren vóór polymerisatie. Het monomeer product kan worden opgeslagen afgedicht bij kamertemperatuur gedurende 2 weken bij -206; C oneindig. Bevestig product met 1H NMR, massaspectrometrie en elementanalyse. Een typische opbrengst van deze laatste stap in de synthese monomeer ligt tussen 40-60%.
- Copolymerisatie van D, L-lactide / ε-caprolacton met 5-benzyloxy-1,3-dioxaan-2-on.
- Verhit silicone oliebad tot 140 ° C.
- Meet 2,1 g 5-benzyloxy-1,3-dioxaan-2-on (bereid in 1,1) toevoegen aan een droge 100-ml rondbodemkolf. Als copolymeriseren D, L -lactide, afmeten 5,7 g en toe te voegen aan de kolf nu. Voeg een magnetische roerstaaf en sluit de kolf met een rubberen stop.
- Ook het meten van 240 mg (een overmaat) van tin (II) ethylhexanoaat in een kleine peervormige kolf. Deze polymerisatie resulteert in een 20 mol% glycerol carbonaat monomeersamenstelling. Pas de massa van monomeren verschillende monomeersamenstellingen bereiken.
- Spoel beide kolven met stikstof op een Schlenk spruitstuk gedurende 5 minuten en voeg 4,24 ml ε-caprolactoon onder stikstof. Evacueren sfeer flessen 'door toepassing van high-vacuüm (300 mTorr) gedurende 15 minuten om sporen water te verwijderen.
- Laad de atmosfeer van de flessen 'met stikstof; tweemaal herhalen deze cyclus.
- Meng 500 pl droog tolueen met tinkatalysator onder stikstof.
- Plaats het monomeer kolf in de 140 ° C oliebad en voeg katalysator zodra alle vaste stoffen zijn gesmolten. Het totaal volume katalysator mengsel geleverd moeten ~ 100 ul worden. Houd bij 140 ° C gedurende maximaal 24 uur, koel daarna de gesmolten polymeer tot kamertemperatuur. Voer de volgende stappen onmiddellijk of uiterlijk 24 uur later.
- Los het polymeer in dichloormethaan (50 ml) en neerslaan in koude methanol (200 ml). Giet supernatant en droog onder hoog vacuüm. De volgende stappen kunnen direct of op elk moment worden uitgevoerd. Store polymeren in de diepvries tot verder gebruik. De typische polymerisatie rendement / conversie is tussen de 80-95%.
- Voeren 1H NMR analyse om de co-monomeer molverhoudingen bepalen. Los polymeer in gedeutereerd chloroform (CDCI3) en integreren benzyl proton verschuiving van het carbonaat monomeren bij 4,58-4,68 ppm; Vergelijk deze piek met die van de methyleen piek bij 2,3 ppm (PCL) en methine piek bij 5,2 ppm (PLGA).
- Polymeermodificatie: ontscherming en enten.
- Los polymeer (~ 7 g) in 120 ml tetrahydrofuran (THF) bij een hogedruk hydrogeneringsvat. Weeg en voeg palladium-kool katalysator (~ 2 g).
- Waterstof toe te voegen aan het schip met behulp van een hydrogenering apparaat. Hydrogeneer bij 50 psi gedurende 4 uur. LET OP: waterstofgas is zeer licht ontvlambaar. Zoeken hulp van personen die vertrouwd zijn met deze procedure en altijd inspecteren de aanvoerlijnen voor mogelijke lekken voordat dit experiment.
- Filteren palladium-kool katalysator gebruik van een gepakt bed van diatomeeënaarde. Concentreer het polymeer ~ 50 ml onder roterende verdamping en precipitate in koud methanol. LET OP: Droog palladium deeltjes kunnen spontaan ontbranden. Houd een natte handdoek in de buurt in het geval van een flare-up voor verstikking de vlammen. Water toe te voegen aan het palladium / koolstoffilter cake te houden samengeklonterd en haar ontsteking te voorkomen. Zoeken hulp van personen die vertrouwd zijn met deze procedure.
- Giet het supernatant en droog onder hoog vacuüm. Bevestig totale omschakeling naar vrije hydroxyl door op te merken de piek verdwijnen bij 4,65 ppm (1H NMR in CDCI3). Deze polymeren kunnen direct worden gebruikt of opgeslagen voor later gebruik. De opbrengsten van deze stap is> 90%.
- Los het polymeer en stearinezuur (1,5 eq.) In 500 ml droge dichloormethaan (DCM). Voeg N, N'-dicyclohexylcarbodiimide (DCC, 2,0 eq.) En 3 vlokken van 4-dimethylaminopyridine. Roer onder stikstof bij kamertemperatuur gedurende 24 uur.
- Verwijder onoplosbare N, N'-dicyclohexylcarbourea door een reeks van herhaalde filtraties en concentraties. Aan het einde, het concentrerenoplossing 50 ml.
- Neerslaan polymeer in koude methanol (~ 175 ml) en decanteer het supernatant. Droog het polymeer onder hoog vacuüm overnacht. Daaropvolgend gebruik van deze polymeren kunnen worden uitgevoerd op elk moment, maar houd polymeren in de vriezer voor langdurige opslag. De opbrengst van deze laatste modificatiestap in het algemeen tussen 85-90%.
2. karakteriseren de gesynthetiseerde copolymeren
- Weeg ~ 10 mg polymeer (opnemen van de werkelijke massa) en toe te voegen aan aluminium monster pan, dan hermetisch af te dichten. Load monster pan en een ongeladen (referentie) pan in de differentiële scanning calorimeter.
- Programmeer een temperatuurverhoging en koeling ("verwarmen / koelen / verwarmen") cyclus: 1) verwarmen van 20 ° C tot 225 ° C bij 10 ° C / min, 2) afkoelen tot -75 ° C bij 5 ° C / min, 3) verwarmen tot 225 ° C bij 10 ° C / min.
- Bepaal smeltpunt (Tm), kristallisatie (<em> Tc) en de glasovergangstemperatuur (Tg) en smeltwarmte (AH f) vanaf het thermale sporen (indien van toepassing).
- Los elk copolymeer gesynthetiseerd in THF (1 mg / ml) en filtreren door een 0,02 urn PTFE filter. Spuit de oplossing in een gelpermeatiechromatografie systeem wensen retentietijd versus verschillende polystyreenstandaards.
3. Voorbereiding Polymer Oplossingen voor Electrospinning / electrospraying 27,31
- Los polymeer (polymeren) en 10-40 gew% in geschikt oplosmiddel, zoals chloroform / methanol (5: 1) voor PCL of tetrahydrofuran / N, N-dimethylformamide (7: 3) voor PLGA, overnacht. De massa van polymeer vereist deze stap hangt af van de afmetingen van de gewenste mesh.
Opmerking: Bijvoorbeeld, een 10 cm x 10 cm mesh van ongeveer 300 micron dik te produceren, wordt 1 gram typisch vereist. Vermeldenswaard is dat de materiële schadees optreden in volgende stappen van dit protocol, zoals tijdens oplossingspolymerisatie overdracht naar de spuit (vooral voor visceuze oplossingen) en van dode volumes in de optionele connector buis en naald behuizing zelf, die de opbrengst van het elektrospinproces vermindert . Deze verminderingen van de opbrengst kan tot maximaal 20% materiaalverlies en wordt aanbevolen opschalen 1,5-voudig tot anticiperen verliezen, en ook deze verliezen geassocieerd met optimalisatie van het elektrospinnen parameters bij een poging deze procedure voor het eerst.- Controle vezelgrootte door het variëren van de totale polymeerconcentratie, met grotere vezels verwacht meer geconcentreerde oplossingen. Voor een bescheiden verhoging van de hydrofobiciteit, gebruikt 10% (van de totale polymeer massa) superhydrophobic dotering. Voor extreem hydrofobe / superhydrophobic materialen, gebruiken 30-50% dotering en / of vermindering van de totale polymeerconcentratie (bijv., Te verminderen fiber grootte). Latere werken met deze oplossingen kunnen worden performed de volgende dag of binnen een week daarna.
- Voor electrospraying, worden de oplossingen bij lagere concentraties (dat wil zeggen 2-10%) in een geschikt oplosmiddel zoals chloroform. Zoals electrospinning, moduleren deeltjesgrootte door het variëren van de polymeerconcentratie.
- Vortex polymeeroplossing om grondig te mengen. Sta grote luchtbellen te laten verdwijnen (5 min).
- Oplossing lading in een glazen injectiespuit. Afhankelijk van de viscositeit in oplossing kan het gemakkelijkst zijn om de plunjer te verwijderen en giet de oplossing direct in de injectiespuit. Een stuk van inerte, flexibele slang kan wendbaarheid steun in de electrospinning setup. Keer de spuit om de lucht te verplaatsen door de slang / naald montage.
4. Electrospinning / electrospraying Polymeeroplossingen
- Load spuit aan spuitpomp, ingesteld totale volume (bijvoorbeeld 4,5 ml) en de kosten (bijvoorbeeld 5 ml / uur) waarbij deze oplossing doseren.
- Bedek de collector plaat met eenluminum folie om daarop volgende verwijdering en het vervoer te vergemakkelijken. Zet de folie met plakband langs de buitenste randen.
- Bevestig de hoogspanning gelijkstroom (HVDC) supply draad naald. De afstand van de naaldpunt met de collector is een belangrijke variabele te overwegen omdat 1) het elektrisch veld beïnvloedt bij een gegeven spanning, en 2) effecten verdamping van het oplosmiddel en daaropvolgende drogen van vezels tijdens hun collectie.
- Als een eerste poging, gebruik maken van een tip-to-verzamelaar afstand van 15 cm. LET OP: De hoge spanningen en brandbare oplosmiddelen zijn betrokken bij electrospinning / electrospraying. Zorg voor voldoende ventilatie om buiten uitlaat, en nooit de spuit / naald aanraakt of open de behuizing, totdat er absoluut zeker van de HVDC-aanbod is uitgeschakeld.
- Als electrospinning / Electrospraying een groot gebied van de dekking, zet het roteren en vertalen van verzamelaar trommel. Anders gaat u naar de volgende stap.
- Start de injectiepomp.
- En pas de hoge voltleeftijd bron tot een aanvaardbaar Taylor kegel bereiken. Als de oplossing bij de naald is te buigen, te verhogen van de spanning. Als er meerdere jets zijn vormen, het verminderen van de spanning. Naast deze aanpassingen, kan het nodig zijn om de punt-tot-verzamelaar afstand aan te passen wanneer de vezels / deeltjes zichtbaar natte of aanpassen van de spanning onvoldoende opgelost een slepende druppel aan de naaldtip.
Opmerking: Voor gedetailleerde probleemoplossing, zie de uitgebreide electrospinning optimalisatie proces door Leach en medewerkers 47. Electrospraying zal in het algemeen te betrekken hogere spanningen en lagere oplossing concentraties dan elektrospinnen. - Schakel de hoogspanningsbron en dan de spuit pomp en gemotoriseerde trommel (indien van toepassing). Laat de electrospinning behuizing te blijven ventileren gedurende 30 min.
- Verwijder mazen / coatings van de collector. Sta trace oplosmiddelen om 's nachts verdampen in een kap. Materialen kunnen worden bewaard bij kamertemperatuur gedurende ten minste twee weken (PLGA) of tweemaanden (PCL). Stappen 4,5-4,8 kan worden uitgevoerd in elke volgorde.
5. Kenmerkend Fiber en deeltjesgrootte door Licht en Scanning Electron Microscopy
- Lichtmicroscopie
- Bij het produceren van een electrospun mesh, gesneden en zet dunne gedeelten van het op een glasplaatje.
- Observeren vezeldiameter, knooppunt kenmerken (blobs of discrete), en vezels vorm (dat wil zeggen, kralen, vlakke, rechte / golvend). Ideaal electrospun mesh vezels zijn uniform, recht of golvend, en kralen gratis.
- Scanning elektronenmicroscopie (SEM)
- Knippen en monteren mazen of gecoate oppervlakken op aluminium SEM stompjes met geleidende koperen tape. Electrospun vezels en electrospray coatings kunnen ook worden waargenomen door SEM door rechtstreeks storten van vezels / deeltjes op de band van tevoren.
- De vacht van de mazen / coatings met een dunne (~ 4 nm) laag van Au / Pd door middel van sputter coating.
- Stubs lading in SEM kamer en acht op 1-2 keV. Een 250X magnificatie een algemene topografische beoordeling van het materiaal, terwijl hogere vergrotingen onthullen extra vezels en deeltjes functies zoals hiërarchische patronen voor zeer superhydrofobe vezels en interconnectiviteit van deeltjescoatings.
6. Bepalen Non-wetting Properties
- Oprukkende en terugwijkende watercontacthoek metingen met behulp van de volume variatie methode
- Snijd dun (0,5 cm x 5 cm) stroken gaas of beklede materiaal (indien mogelijk) en de plaats op het podium van een contact hoek goniometer.
- Vastleggen van de waterdruppel profiel terwijl doseren is (van een 24 AWG injectienaald) op het materiaal oppervlak.
- Om dit te doen, te beginnen met een ongeveer 5-ul druppel, en contact maken met het materiaal oppervlak. Blijven druppel beeld, die de oprukkende watercontacthoek vertegenwoordigt langzaam toe te voegen volume (20-25 pi) en vast te leggen. De naald moet klein zijn in vergelijking met de druppel en The capillaire lengte moet groter zijn dan de druppel verstoring van de druppelvorm minimaliseren.
- Trekken deze zelfde daling, terwijl tegelijkertijd het vangen van de daling van het profiel. Herhaal aan discrete oppervlak locaties van de verschillende monsters te rapporteren een gemiddelde waarde-typisch, 10 metingen van zowel de voortschrijdende en terugtrekkende contacthoeken voldoende zijn om deze materialen te karakteriseren.
- Bepaal kritische oppervlaktespanning van materialen door het wijzigen van indringende vloeistoffen.
- Bereid oplossingen variërend in ethanol, propyleenglycol of ethyleenglycol gehalte, omdat deze mengsels oppervlaktespanningen 99-101 gekend.
- Alternatief oplosmiddelen met variërende oppervlaktespanningen, bijvoorbeeld, water (72 mN / m), glycerol (64 mN / m), dimethylsulfoxide (44 mN / m), benzylalcohol (39 mN / m), 1,4 dioxaan (33 mN / m), 1-octanol (28 mN / m) en aceton (25 mN / m). Het is belangrijk om oplosmiddelen die de polymeren niet oplost gebruiken, omdat dezeverwarren resultaten. Bovendien is het belangrijk op te merken dat, naast de oppervlaktespanning deze vloeistoffen met verschillende viscositeiten, die contacthoekmetingen kunnen beïnvloeden en een beperking van deze techniek.
- Meet de contacthoek van deze oplossingen probed op het materiaaloppervlak. Plot contacthoek als een functie van de oppervlaktespanning.
- Bereid oplossingen variërend in ethanol, propyleenglycol of ethyleenglycol gehalte, omdat deze mengsels oppervlaktespanningen 99-101 gekend.
7. Opsporen Bulk Wetting mazen 31
- Observeren water infiltratie in 3D mazen met behulp van micro-computertomografie (μCT).
- Bereid een 80 mg / ml oplossing van IOXAGLAAT (een jodiumhoudend contrastmiddel) in water.
- Dompel mazen in deze oplossingen en incubeer bij 37 ° C; periodiek meten contrastmiddel (water) infiltratie door μCT (18 micrometer 3 voxel resolutie) met een 70 KVP buisspanning, 114 uA huidige, en een 300 msec integratie tijd.
- Met behulp van software voor beeldverwerking, meet pixel intensity gehele dikte van de maas, waarbij heldere pixels vertegenwoordigen waterinfiltratie. Selecteer een pixel drempelwaarde (~ 1500) waarvoor een hogere intensiteit vertegenwoordigt waterinfiltratie.
8. Het testen van de mechanische eigenschappen van Mazen
- Cut mazen tot 1 cm x 7 cm en tussen de greep van een treksterkte testapparatuur. Meet de exacte breedte, lengte en dikte.
- Voer een ramp test van de uitbreiding op drie monsters. Maak een kracht-rek curve met behulp van deze gegevens aan de elastische modulus, treksterkte en rek bij breuk bepaald.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Door middel van een reeks van chemische omzettingen wordt de functionele monomeer carbonaat 5-benzyloxy-1,3-dioxaan-2-on bereid als een witte kristallijne vaste stof (Figuur 1A). 1 H NMR bevestigt de structuur (Figuur 1B) en massaspectrometrie en elementaire analyse bevestigt de samenstelling. Deze vaste stof wordt vervolgens gecopolymeriseerd met ofwel D, L -lactide of ε-caprolacton onder toepassing van een tin-gekatalyseerde ringopeningsreactie bij 140 ° C. Na zuivering door precipitatie, wordt de polymeersamenstelling bepaald met 1H-NMR analyse door integratie van de benzylische proton chemische verschuiving bij 4,58-4,68 ppm en de karakteristieke piek van methyleen caprolacton of methine piek van lactide (2,3 of 5,2 ppm respectievelijk). Selectieve verwijdering van de beschermende benzylgroep wordt bereikt door Pd / C-gekatalyseerde hydrogenolyse. Volledige ontscherming wordt bevestigd door het opmerken het verdwijnen van de benzylgroep piek in het 1 H-NMR-spectra. Subsequent enten van stearinezuur naar de vrije hydroxylgroep maakt de uiteindelijke hydrofobe polymeren. Deze copolymeren zijn witte vaste stoffen bij kamertemperatuur (Figuur 1C), en ze kunnen tot films, electrospun mazen en electrospray coatings (figuur 1D) verwerkt zijn.
De copolymeersamenstelling (dwz lactide / caprolacton glycerol carbonaat) wordt afgestemd door variatie van de overeenkomstige monomeervoeding verhoudingen. Het variëren van de samenstelling een middel om copolymeren te synthetiseren met verschillende thermische en / of mechanische eigenschappen. Bijvoorbeeld, thermische analyse met gebruikmaking van differentiële scanning calorimetrie (DSC) laat zien dat de PLA-PGC 18 polymeren bevattende 10, 20, 30, of 40 mol% PGC 18 monomeer geleidelijk meer kristallijne met verhoogde PGC mol%. De thermische eigenschappen van PCL-PGC 18 en PLA-PGC 18 copolymeren worden samengevat in Tabel 2.
De poly (glycerol-monostearaat) -gebaseerde copolymeren hebben een lagere oppervlakte-energie dan hun overeenkomstige PCL of PLGA tegenhangers, zoals bepaald via de contactgegevens hoek metingen op gladde gegoten films (Figuur 2A). Terwijl PCL bezit een oprukkende water contact hoek van 84 °, de oprukkende contact hoek voor PCL-PGC 18 (80:20) is ~ 120 °. Ook PLGA bezit een voortschrijdende contact hoek van 71 °, terwijl de PLA-PGC 18 (90:10) en PLA-PGC 18 (60:40) vertonen voortschrijdende contact hoek van 99 ° en 105 °, respectievelijk. Mengen PCL of PLGA met hun bijbehorende copolymeer doteringsmiddelen resultaten bij het bevorderen van contact tussen hoek waarden die verkregen voor zuivere polymeren en copolymeren, en biedt een gemakkelijke manier om af te stemmen hydrofobiciteit (Figuur 2B). In dit geval, zowel copolymeer doteringsconcentratie (dwz, 10% of 30% wt / wt) en copolymeersamenstelling (dwz PLA-PGC 18 (90:10) of PLA-PGC 18 (60: 40) soorten) van invloed hydrofobiciteit, met een grotere PGC 18 inhoud waardoor hogere contact hoeken.
Doping de gesynthetiseerde polymeren in een oplossing van PCL of PLGA vervolgens elektrospinning de mengsels behaalt vezelige grijpt afstembare hydrofobiciteit. Figuur 3A illustreert hoe doping in 30% PCL-PGC 18 of PLA-PGC 18 overgangen mazen van hydrofoob superhydrophobic. Superhydrophobicity wordt gedefinieerd als een schijnbare watercontacthoek ≥ 150 ° met een lage contact hoek hysteresis-gedefinieerd als het verschil tussen de oprukkende en terugwijkende watercontacthoek metingen. De toegenomen oppervlakteruwheid van elektrogesponnen mazen verhoogt ook de schijnbare water contacthoek van deze materialen in vergelijking met films glad. Bevochtigbaarheid wordt afgestemd door het variëren van de concentratie van doteermiddel copolymeer. Bijvoorbeeld electrospun pure PCL mazen met ~ 7 micrometer diameter vezels bezitten een schijnbare contact angle van 123 °, terwijl de mazen gedoteerd met 10, 30 en 50% (wt / wt) PCL-PGC 18 vertonen schijnbare contacthoek van 143 °, 150 ° en 160 ° in vergelijkbare vezel diameters, respectievelijk (Figuur 3B). Bevochtigbaarheid wordt eveneens door de keuze copolymeer doteermiddel species. In dit geval, 6,5-7,5-um vezel PLGA mazen gedoteerd met 30% PLA-PGC 18 (90:10) of 30% PLA-PGC 18 (60:40) vertonen schijnbare contacthoek van 133 ° of 154 °, respectievelijk ( Figuur 3C). Het veranderen (dwz effect) de vezelgrootte verbetert ook hydrofobiciteit onafhankelijk doteringsmiddel selectie en / of concentratie. Deze afhankelijkheid van schijnbare contact hoek op vezeldiameter wordt getoond voor zowel PCL en PLGA in figuur 3D. Vergelijkbaar met electrospinning, electrospray PCL en gedoteerde-PCL coatings ook contact hoeken die toenemen met doping percentage, en zelfs hoger contact hoeken weer te geven dan die verkregen door electrospinning zijnbereikt met deze techniek (figuur 3E). Door probing het gaas oppervlak met verschillende vloeistoffen (die verschillende oppervlaktespanningen bezitten) en rapporteren van de contacthoek, een kritische oppervlaktespanning waarde waarbij de mazen snel nat wordt bepaald. Figuur 3F is een gemodificeerde Zisman curve illustreert de kritische oppervlaktespanning studies PLGA mazen gedoteerd met 30% PLA-PGC 18 (60:40) en PCL mazen gedoteerd met 30% PCL-PGC 18.
SEM beeldvorming blijkt dat de mazen zijn het gevolg van verstrengelde microvezels. Deze techniek is ook bruikbaar voor het bepalen van vezel of deeltjesgrootte, homogeniteit en interconnectiviteit. Figuur 4A toont PCL + 30% PCL-PGC 18 grijpt vezel diameters van 1-2 urn en 4-5 pm, terwijl figuur 4B PLGA + 10 % PLA-PGC 18 mazen variërend vezelgrootte van ~ ~ 3 urn tot 7 urn. Electrospray coatings van PCL en PCL + 50% PCL-PGC 18 worden weergegeven in figuur 4C, terwijl electrospray bekledingen van PCL + 30% PCL-PGC 18 van verschillende deeltjesgrootte zijn weergegeven in Figuur 4D.
Superhydrofobe PCL- en PLGA-gebaseerde mazen niet-cytotoxisch NIH / 3T3-fibroblasten (Figuur 5A) en worden goed verdragen in C57BL / 6-muizen, met een bescheiden vezelachtige inkapseling. Vergeleken met niet-poreuze folies (niet getoond), mazen vertonen een grotere mate van cellulaire infiltratie (bijvoorbeeld macrofagen) na 4 weken implantatie (figuur 5B-E) 27. Terwijl de cytocompatibility / biocompatibiliteit van superhydrophobic mazen is vergelijkbaar met non-superhydrophobic mazen, kan de in vitro prestaties van superhydrophobic mazen superieur in drug delivery toepassingen. Door hun langzame bevochtiging, superhydrophobic mazen in staat zijn om het behoud van geneesmiddelafgifte voor aanzienlijk langere duur dan niet-superhydrofobische mazen, aangezien geneesmiddelafgifte niet kan optreden zonder water contact. De in vitro geneesmiddelafgifte werkzaamheid studies tonen dit principe worden elders 12,13 beschreven.
De bevochtiging van de electrospun mazen kunnen niet-destructief worden gevolgd in de tijd met behulp van Microcomputed tomografie en de handel verkrijgbare jodiumhoudend contrastmiddel IOXAGLAAT. Het gaas wordt in een waterige oplossing die het contrastmiddel en afgebeeld in de tijd. Zoals getoond in figuur 6A de zuivere PCL gaas snel bevochtigt water infiltreert het stortgoed in de eerste dagen. In tegenstelling, de mazen gedoteerd met 30% PCL-PGC 18 nog niet bevochtigd gedurende> 75 dagen, met lucht die in de bulkstructuur (figuur 6B). Deze resultaten illustreren het belang van superhydrophobic bulk materialen voor niet-wetting toepassingen.
Tenslotte, de mechanische eigenschappen van elektrogesponnen mazen worden bepaald uittrekproef. Tabel 3 toont representatieve mechanische gegevens voor PCL, PLGA, en hun respectieve gedoteerde mazen (vezelgrootte = 7 urn voor alle mazen) verkregen uit de kracht-rek krommen. Als het percentage doping toeneemt, de elastische moduli (E) en uiteindelijke treksterkte mazen hebben de neiging te dalen.
. Figuur 1. monomeer / polymeer synthese, karakterisering en verdere verwerking tot films, electrospun mazen en electrospray coatings (A) Gezuiverd monomeer een witte kristallijne vaste stof bij kamertemperatuur; (B) gevonden 1H NMR spectra monomeer; (C) foto van gezuiverde polymeren PLA-PGC 18 (links) en PCL-PGC 18 (rechts); (D) foto van PCL gedoteerd met 30% (wt / wt) PCL-PGC 18 en verwerkt tot een (van links naar rechts): film, electrospun mesh en electrospray coating.
Figuur 2. Het bevorderen en terugtrekkende water contact hoeken op polymeer / copolymeer films (A) Bevorderen en terugwijkende watercontacthoek metingen voor ongedoopt PCL en PLGA gladde films in vergelijking met die voor pure PCL-PGC 18 en zuivere PLA-PGC 18 soepele films.; (B) het bevorderen en terugwijkende contacthoek metingen voor gedoteerde PCL en PLGA films. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 3. De processen van electrospinningen electrospraying genereren ruwe oppervlakken die verdere verbetering van de hydrofobiciteit van PCL en PLGA (A) Contact hoek voor electrospun PCL en PCL mazen gedoteerd met 30% PCL-PGC 18 (80:20) mazen (vezeldiameter ≈ 2,5 micrometer).; PLGA mazen en PLGA mazen gedoteerd met 30% PLA-PGC 18 (60:40) mazen (vezeldiameter ≈ 6,5 pm), met beide systemen die een overgang van hydrofoob naar superhydrofoob; (B) contacthoeken voor PCL mazen als functie van toenemende doteermiddel copolymeerconcentratie; (C) contacthoeken voor PLGA mazen van ~ 6,5 micrometer diameter als een functie van copolymeersamenstelling; (D) bevochtigbaarheid als functie van vezeldiameter te PCL (600 nm en 2,5 um) en PLGA-gebaseerde mazen (2,5 en 6,5 pm); (E) contacthoeken voor electrospray PCL-coatings als functie copolymeer doteringsconcentratie; (F) gewijzigd Zisman curvestonen kritische oppervlaktespanning studies voor PLGA mazen gedoteerd met 30% PLA-PGC 18 (60:40) (cirkels met onderbroken verbindingslijn) en PCL mazen gedoteerd met 30% PCL-PGC 18 (vierkanten met stevige verbindingslijn). Klik hier voor een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 4. SEM beeldvorming van elektrogesponnen mazen en electrospray coatings onthult vezels / deeltjes- grootte en morfologie. (A) PCL kleine diameter + 30% PCL-PGC 18 vezels (1-2 pm) en bijbehorende microvezels grote diameter (4-5 pm) mesh (links en rechts, respectievelijk), schaal bar = 10 micrometer; (B) met een kleine diameter PLGA + 10% PLA-PGC 18 (90:10) (2,5-3,5 micrometer) microfiber en grote diameter (6,5-7,5 urn) Microfiber mazen (links en rechts, respectievelijk; schaal bar = 10 micrometer); (C) van electrospray deeltjes bestaande uit pure PCL (links), PCL + 50% PCL-PGC 18 (rechts), schaal bar = 20 micrometer; (D) van electrospray PCL + 30% PCL-PGC 18 deeltjes van kleine (links) en grote (rechts) radii (schaal bar = 2 pm). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 5. In vitro en in vivo cel levensvatbaarheid / biocompatibiliteit van elektrogesponnen superhydrophobic mazen (A) In vitro assay van cel NIH / 3T3 fibroblast de levensvatbaarheid na 24-uur incubatie met PCL, PLGA, en gedoteerde mazen.; (B en C) histologische (H & E) specimens van in vivo vreemd lichaam reactie op superhydrophobic PLGA + 30 gewichts% PLA-PGC 18 (60:40) electrospun mazen na 4 weken onderhuidse implantatie in C57BL / 6 muizen op 10X (B) en 40X (C) vergroting; (D en E) als reactie op geïmplanteerde pure PLGA electrospun mazen bij 10X (D) en 40x (E) vergroting. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 6. Contrast-versterkte Microcomputed tomografie (μCT) karakterisering van de bulk bevochtiging van superhydrophobic mazen. De jodiumhoudende CT contrastmiddel IOXAGLAAT (80 MGI / ml) in water dient als een niet-invasieve merker water infiltrerend (A) niet-superhydrofobe PCL mazen en (B) superhydrophobic PCL + 30% PCL-PGC 18 mazen. Kleur kaart geeft niet bevochtigd gaas als rood en overgang van geel naar groen naar blauw / paars als bevochtiging vordert. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
| Electrospun synthetische polymeren: | Referentie (s): |
| Poly (lactide-co-glycolide) | 27,36,43,48-52 |
| Polyglycolide | 52,53 |
| Poly (lactide-co-caprolacton) | 54-57 |
| Polycaprolacton | 13,58-66 |
| Polylactide | 52,67 |
| Poly (vinylalcohol) | 68-71 </ td> |
| Poly (ethyleenglycol) / blokcopolymeren | 72,73 |
| Poly (ester urethane) s | 74-78 |
| Poly (trimethyleencarbonaat) | 79 |
| Poly (dimethylsiloxaan) | 80,81 |
| Poly (ethyleen-co-vinylacetaat) | 82 |
| Polyvinylpyrrolidon | 83 |
| Polyamide (s) | 84-86 |
| Polyhydroxybutryate | 87,88 |
| Polyfosfazeen (s) | 89,90 |
| Poly (propyleencarbonaat) | 91-93 |
| Polyethyleenimine | 94,95 |
| Poly (γ-glutaminezuur) | 96 |
| Silicaat | 97,98 |
Tabel 1: Voorbeelden van synthetische biomedische polymeren diezijn electrospun voor biomedische toepassingen, met bijbehorende gevonden.
| Copolymeer | Conversie (%) | Lactide een | Glycerol een | Mn (g / mol) b | M w / M n | Tg (° C) c | Tm (° C) | Tc (° C) | F AH (J / g) |
| PLA-PGC 18 (90:10) | 92 | 89 | 11 | 12512 | 1.5 | 28 | - | - | - |
| PLA-PGC 18 (80:20) | 96 | 78 | 23 | 10979 | 1.5 | 17 | 33 | 11 | 3 |
| PLA-PGC 18 (70:30) | 90 | 66 | 34 | 17305 | 1.5 | * | 40 | 17 | 23 |
| PLA-PGC 18 (60:40) | 86 | 54 | 47 | 13.226 | 1.6 | * | 43 | 27 | 32 |
| PCL-PGC 18 (80:20) | 99 | (caprolacton) 81 | 19 | 21.100 | 1.7 | -53 | 31 | 19 | 55 |
Tabel 2: Karakterisering van gesynthetiseerde copolymeren een mol%; b Zoals bepaald door grootte-uitsluitingschromatografie (THF, 1,0 ml / min), Mn = aantalgemiddeld molecuulgewicht, Mw / Mn = dispersiteit c Tg = glas.. overgangstemperatuur; Tm = meltingtemperatuur; Tc = kristallisatietemperatuur; Δ H f = smeltwarmte. D geen Tg waargenomen deze semi-kristallijne polymeren in het temperatuurgebied van -75 ° C tot 225 ° C.
| Mesh Samenstelling | Elastische Modulus (E) (MPa) | Treksterkte (MPa) |
| PCL een | 15.3 | 1.5 |
| + 10% PCL-PGC 18 | 10.8 | 1.5 |
| + 30% PCL-PGC 18 | 3.5 | 0.8 |
| PLGA b | 84.9 | 2.6 |
| + 10% PLA-PGC 18 (60:40) | 40.3 | 0.8 |
| + 30% PLA-PGC <sub> 18 (60:40) | 10.1 | 0.3 |
Tabel 3:.. Vertegenwoordiger trekeigenschappen van elektrogesponnen mazen een Fiber grootte voor PCL en PCL-gebaseerde mazen ≈ 7 micrometer b Fiber grootte voor PLGA en PLGA-gebaseerde mazen ≈ 7 urn.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Onze benadering van het construeren superhydrophobic materiaal van biomedische polymeren combineert synthetische polymeerchemie met het polymeer verwerkingstechnieken van elektrospinnen en electrospraying. Deze technieken bieden ofwel vezels of deeltjes, resp. Concreet zijn polycaprolacton en poly (lactide- co -glycolide) gebaseerd superhydrophobic materialen bereid met behulp van deze strategie. Door het variëren van de hydrofobe polymeer samenstelling procent copolymeer in het eindpolymeermengsel, vezel / deeltjesgrootte totale polymeer gewichtsprocent en fabricage condities, de bevochtigbaarheid van het verkregen electrospun / electrospray materialen wordt geregeld. De gefabriceerd dit werk materialen uit niet-giftige en biologisch verenigbare polymeren en hebben een metastabiele luchtbarrière in aanwezigheid van water.
De kritische stappen in dit protocol te betrekken 1) synthetiseren copolymeren met ringopeningpolymerisatie, 2) elektrospinning of elektrospuiten deze copolymeren met een bijbehorende biomedisch polymeer zoals PCL of PLGA; en 3) de karakterisatie van de morfologie, niet-bevochtiging / hydrofobiciteit, mechanische eigenschappen, en in vitro / in vivo biologische verenigbaarheid. Als problemen met polymeersynthese, aanpassing, en / of electrospinning worden aangetroffen, wordt de volgende technieken helpen bij het identificeren en oplossen van deze problemen.
Het is belangrijk om de zuiverheid van de monomeren te verzekeren en dat zij geen sporen water, zoals uit de atmosfeer bevat. De aanwezigheid van water kunnen voorkomen of polymerisatie te beëindigen, resulteren in polymeren met laag molecuulgewicht of yield polymeren met zeer ruime molecuulgewichtsverdelingen. Evacueren altijd de inhoud van polymerisatie schepen en opnieuw vullen met droge stikstof en argon, en het uitvoeren van alle toevoegingen (monomeren en katalysatoren) onder droge, inerte atmosfeer. Als polymerisatie wordt onvolledig of mislukte, kan het noodzakelijk zijn te drogenreagentia door destillatie, of opnieuw kristalliseren de monomeren om de zuiverheid te verbeteren. Wanneer de-benzylering van het verkregen copolymeer wordt afgewezen (zoals waargenomen bij latere 1H NMR-analyse), kan het noodzakelijk zijn meer katalysator toe te voegen of een andere katalysator reagens. We merken hier dat specifiek ongelijk ontscherming is waargenomen bij bepaalde Pd / C-katalysatoren en het beste die in de Tabel vermelde materialen gebruiken.
Verschillende technische problemen kunnen optreden tijdens de electrospinning en electrospraying proces. Als de oplossing bij de naald is te buigen, te verhogen van de spanning. Als er meerdere jets zijn vormen, het verminderen van de spanning. Naast deze aanpassingen, kan het nodig zijn om de punt-tot-verzamelaar afstand aan te passen wanneer de vezels / deeltjes nat uitzien (in dit geval verhogen de verzamelingsafstand), of het aanpassen van de spanning onvoldoende oplossen van een slepen druppel op de naald, vermindering van de collectie distance. Als vezels niet vormt, kan het nodig zijn om de viscositeit van de oplossing te verhogen door verhoging van de polymeerconcentratie; Hetzelfde geldt wanneer de vezels blijken een bead-on-snaar morfologie. Als de problemen bestaan, dan kan het noodzakelijk zijn om naar een andere electrospinning oplosmiddel. Voor meer het oplossen van problemen, Leach en collega's 47 bieden een uitgebreide gids voor het oplossen van problemen electrospinning.
Terwijl electrospinning en electrospraying zijn nuttige technieken voor het vervaardigen van biomedische materialen, ze hebben wel beperkingen. Ten eerste, deze technieken vertrouwen op een geaarde doelstelling om vezels of deeltjes verzamelen, zodat de elektrische geleidbaarheid is een belangrijke parameter om te overwegen. Het kan moeilijk zijn om electrospin of elektrospray materialen die bijzonder goede elektrische isolatoren zijn, aangezien het polymeer jet meer kunnen worden aangetrokken gebieden rondom deze substraten. Een mogelijke oplossing bestaat vastzetten minder geleidende materialen conductive kopertape. Bovendien, terwijl wij erin geslaagd zijn de electrospinning mazen tot 1 mm, kan de fabricage van zeer dikke mazen worden belemmerd vanwege de isolerende karakter van de polymeerbekleding op de collector. Op dit punt kan mazen in oppervlakte te vergroten zonder veel toename van hun totale dikte. Ten tweede, afhankelijk van de grootte van de mazen gewenst een aanzienlijke hoeveelheid materiaal nodig om voldoende oplossingsviscositeit te bereiken (dat is vereist voor elektrospinnen, zoals ketenverstrengelingen nodig vorming vezels). Daarom kan electrospinning geen geschikte optie voor edele materialen; electrospraying maakt gebruik van het algemeen lagere concentraties en is minder veeleisend in termen van de benodigde hoeveelheid materiaal dus. Indien de monsterhoeveelheid zeer beperkt, kan het mogelijk zijn om het materiaal te verminderen door het weglaten connector buis (die anders draagt bij aan het dode volume). Ten slotte is de bepaling van de kritische oppervlaktespanning voerthet gebruik van verschillende indringende vloeistoffen, die ook verschillende viscositeiten bezitten. Als zodanig heeft deze methode een mogelijke beperking dat viscositeit ook een factor die bijdraagt aan deze resultaten.
Superhydrophobic materialen zijn een spannende klasse van biomaterialen, die vinden toegenomen gebruik voor een scala aan toepassingen in drug delivery, tissue engineering, wondgenezing, en anti-fouling. Verschillende technieken bestaan voor het verbeteren oppervlakteruwheid materialen voor biomimetische en non-wetting toepassingen, zoals laag-voor-laag assemblage 15, micropatterning / microtexturing 102, electrospinning 1,5,13 en 32 electrospraying. Van deze benaderingen, en elektrospinnen electrospraying werkwijzen zijn bijzonder aantrekkelijk vanwege hun schaalbaarheid en algemene compatibiliteit met onderliggende substraten. Kortom, deze strategie combinatie polymeerchemie en procestechniek is een veelzijdig en algemene die andere mogelijk maaktonderzoekers voor te bereiden, te karakteriseren en bestuderen nieuwe biomaterialen, waar bevochtigbaarheid van de materialen is een sleutelelement in het ontwerp.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Silicone oil | Sigma-Aldrich | 85409 | |
| Cis-2-Phenyl-1,3-dioxan-5-ol | Sigma-Aldrich | 13468 | |
| Benzyl bromide | Sigma-Aldrich | B17905 | Toxic, lacrymator/eye irritant, use in chemical fume hood |
| Potassium hydroxide | Sigma-Aldrich | 221473 | Corrosive |
| Rotary evaporator | Buchi | R-124 | |
| High-vacuum pump | Welch | 8907 | |
| Nitrogen, ultra high purity | Airgas | NI UHP300 | Compressed gas |
| Tetrahydrofuran, stabilized with BHT | Pharmaco-Aaper | 346000 | Flammable. Dried through column of XXX |
| Dichloromethane | Pharmaco-Aaper | 313000 | Flammable, toxic. |
| Separatory funnel (1 L) | Fisher Scientific | 13-678-606 | |
| Sodium sulfate | Sigma-Aldrich | 239313 | |
| Ethanol, absolute | Pharmaco-Aaper | 111USP200 | Flammable, toxic. |
| Buchner funnel | Fisher Scientific | FB-966-F | |
| Methanol | Pharmaco-Aaper | 339000ACS | Flammable, toxic. |
| Hydrochloric acid | Sigma-Aldrich | 320331 | Corrosive. Diluted to 2N in distilled water. |
| Ethyl chloroformate, 97% | Sigma-Aldrich | 185892 | Toxic, flammable, harmful to environment |
| Triethylamine (anhydrous) | Sigma-Aldrich | 471283 | Toxic, flammable, harmful to environment |
| Diethyl ether | Pharmaco-Aaper | 373ANHACS | Highly flammable. Purified through XXX column. |
| 3,6-Dimethyl-1,4-dioxane-2,5-dione (D,L-lactide) | Sigma-Aldrich | 303143 | |
| Tin (II) ethylhexanoate | Sigma-Aldrich | S3252 | Toxic. |
| ε-caprolactone (97%) | Sigma-Aldrich | 704067 | |
| Toluene, anhydrous | Sigma-Aldrich | 244511 | Flammable, toxic. |
| Glass syringe | Hamilton Company | 1700-series | |
| Deuterated chloroform | Cambridge Isotopes Laboratories, Inc. | DLM-29-10 | Toxic |
| Nuclear magnetic resonance instrument | Varian | V400 | |
| Palladium on carbon catalyst | Strem Chemicals, Inc. | 46-1707 | |
| Hydrogenator unit | Parr | 3911 | |
| Hydrogenator shaker vessel | Parr | 66CA | |
| Hydrogen | Airgas | HY HP300 | Highly flammable. |
| Diatomaceous earth | Sigma-Aldrich | 22140 | |
| 2H,2H,3H,3H-perflurononanoic acid | Oakwood Products, Inc. | 10519 | Toxic. |
| Stearic acid | Sigma-Aldrich | S4751 | |
| N,N’-dicyclohexylcarbodiimide | Sigma-Aldrich | D80002 | Toxic, irritant. |
| 4-(dimethylamino) pyridine | Sigma-Aldrich | 107700 | Toxic. |
| Hexanes | Pharmaco-Aaper | 359000ACS | Toxic, flammable. |
| Gel permeation chromatography (GPC) system | Rainin | ||
| GPC column | Waters | WAT044228 | |
| Differential scanning calorimeter | TA Instruments | Q100 | |
| Chloroform | Pharmaco-Aaper | 309000ACS | Toxic. |
| N,N-dimethylformamide | Sigma-Aldrich | 227056 | Toxic, flammable. |
| Polycaprolactone, MW 70-90 kg/mol | Sigma-Aldrich | 440744 | |
| Poly(lactide-co-glycolide), MW 136 kg/mol | Evonik Industries | LP-712 | |
| 10 ml glass syringe | Hamilton Company | 81620 | |
| 18 AWG blunt needle | BRICO Medical Supplies | BN1815 | |
| Electrospinner enclosure box | Custom-built | N/A | Made of acrylic panels |
| High voltage DC supply | Glassman High Voltage, Inc. | PS/EL30R01.5 | High voltages, electrocution hazard |
| Linear (translating) stage | Servo Systems Co. | LPS-12-20-0.2 | Optional |
| Programmable motor & power supply | Intelligent Motion Systems, Inc. | MDrive23 Plus | Optional |
| 24V DC motor & power supply | McMaster-Carr | 6331K32 | Optional |
| Aluminum collector drum | Custom-built | Optional | |
| Syringe pump | Fisher Scientific | 78-0100I | |
| Inverted optical microscope | Olympus | IX70 | |
| Scanning electron microscope | Carl Zeiss | Supra V55 | |
| Conductive copper tape | 3M | 16072 | |
| Aluminum SEM stubs | Electron Microscopy Sciences | 75200 | |
| Contact angle goniometer | Kruss | DSA100 | |
| Propylene glycol | Sigma-Aldrich | W294004 | Toxic. |
| Ethylene glycol | Sigma-Aldrich | 324558 | Toxic. |
| Ioxaglate | Guerbet | ||
| Fetal bovine serum | American Type Culture Collection | 30-2020 | |
| Micro-computed tomography instrument | Scanco | ||
| Image analysis software (Analyze) | Mayo Clinic | ||
| Tensile tester | Instron | 5848 | |
| Micrometer | Multitoyo | 293-340 | |
| Calipers | Fisher Scientific | 14-648-17 |
References
- Li, X. M., Reinhoudt, D., Crego-Calama, M. What do we need for a superhydrophobic surface? A review on the recent progress in the preparation of superhydrophobic surfaces. Chem. Soc. Rev. 36, 1350-1368 (2007).
- Crick, C. R., Parkin, I. P. Preparation and characterisation of super-hydrophobic surfaces. Chem. - Eur. J. 16, 3568-3588 (2010).
- Genzer, J., Efimenko, K. Recent developments in superhydrophobic surfaces and their relevance to marine fouling: a review. Biofouling. 22, 339-360 (2006).
- Marmur, A. Super-hydrophobicity fundamentals: implications to biofouling prevention. Biofouling. 22, 107-115 (2006).
- Sas, I., Gorga, R. E., Joines, J. A., Thoney, K. A. Literature review on superhydrophobic self-cleaning surfaces produced by electrospinning. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 50, 824-845 (2012).
- Zhang, X., Shi, F., Niu, J., Jiang, Y., Wang, Z. Superhydrophobic surfaces: from structural control to functional application. J. Mat. Chem. 18, 621-633 (2008).
- Xue, C. -H., Li, Y. -R., Zhang, P., Ma, J. -Z., Jia, S. -T. Washable and wear-resistant superhydrophobic surfaces with self-cleaning property by chemical etching of fibers and hydrophobization. ACS Appl. Mater. Interfaces. 6, 10153-10161 (2014).
- Ou, J., Perot, B., Rothstein, J. P. Laminar drag reduction in microchannels using ultrahydrophobic surfaces. Phys. Fluids. 16, 4635-4643 (2004).
- Ko, T. -J., et al. Adhesion behavior of mouse liver cancer cells on nanostructured superhydrophobic and superhydrophilic surfaces. Soft Matter. , (2013).
- Lourenco, B. N., et al. Wettability influences cell behavior on superhydrophobic surfaces with different topographies. Biointerphases. 7, (2012).
- Srinivasan, S., et al. Drag reduction for viscous laminar flow on spray-coated non-wetting surfaces. Soft Matter. 9, 5691-5702 (2013).
- Yohe, S. T., Colson, Y. L., Grinstaff, M. W. Superhydrophobic materials for tunable drug release: using displacement of air to control delivery rates. J. Am. Chem. Soc. 134, 2016-2019 (2012).
- Yohe, S. T., Herrera, V. L. M., Colson, Y. L., Grinstaff, M. W. 3D superhydrophobic electrospun meshes as reinforcement materials for sustained local drug delivery against colorectal cancer cells. J. Control. Release. 162, 92-101 (2012).
- Yohe, S. T., Kopechek, J. A., Porter, T. M., Colson, Y. L., Grinstaff, M. W. Triggered drug release from superhydrophobic meshes using high-intensity focused ultrasound. Adv. Healthcare Mater. 2, 1204-1208 (2013).
- Manna, U., Kratochvil, M. J., Lynn, D. M. Superhydrophobic polymer multilayers that promote the extended, long-term release of embedded water-soluble agents. Adv. Mater. 25, 6405-6409 (2013).
- Ju, G., Cheng, M., Shi, F. A pH-responsive smart surface for the continuous separation of oil/water/oil ternary mixtures. NPG Asia Mater. 6, e111 (2014).
- Lim, H. S., Han, J. T., Kwak, D., Jin, M., Cho, K. Photoreversibly switchable superhydrophobic surface with erasable and rewritable pattern. J. Am. Chem. Soc. 128, 14458-14459 (2006).
- Macias-Montero, M., Borras, A., Alvarez, R., Gonzalez-Elipe, A. R. Following the wetting of one-dimensional photoactive surfaces. Langmuir. 28, 15047-15055 (2012).
- Sun, T., et al. Reversible switching between superhydrophilicity and superhydrophobicity. Angew. Chem. Int. Ed. 43, 357-360 (2004).
- Verplanck, N., Coffinier, Y., Thomy, V., Boukherroub, R. Wettability switching techniques on superhydrophobic surfaces. Nanoscale Res. Lett. 2, 577-596 (2007).
- Deng, D., et al. Hydrophobic meshes for oil spill recovery devices. ACS Appl. Mater. Interfaces. 5, 774-781 (2013).
- Ebrahimi, A., et al. Nanotextured superhydrophobic electrodes enable detection of attomolar-scale DNA concentration within a droplet by non-faradaic impedance spectroscopy. Lab Chip. 13, 4248-4256 (2013).
- Guix, M., et al. Superhydrophobic alkanethiol-coated microsubmarines for effective removal of oil. ACS Nano. 6, 4445-4451 (2012).
- Korhonen, J. T., Kettunen, M., Ras, R. H. A., Ikkala, O. Hydrophobic nanocellulose aerogels as floating, sustainable, reusable, and recyclable oil absorbents. ACS Appl. Mater. Interfaces. 3, 1813-1816 (2011).
- Wu, Y., Hang, T., Komadina, J., Ling, H., Li, M. High-adhesive superhydrophobic 3D nanostructured silver films applied as sensitive, long-lived, reproducible and recyclable SERS substrates. Nanoscale. 6, 9720-9726 (2014).
- Waterproofing treatment of materials. US Patent. Norton, F. J. , 2386259 A (1945).
- Kaplan, J. A., et al. Imparting superhydrophobicity to biodegradable poly(lactide-co-glycolide) electrospun meshes. Biomacromolecules. 15, 2548-2554 (2014).
- Ray, W. C., Grinstaff, M. W. Polycarbonate and poly(carbonate−ester)s synthesized from biocompatible building blocks of glycerol and lactic acid. Macromolecules. 36, 3557-3562 (2003).
- Wolinsky, J. B., Ray, W. C., Colson, Y. L., Grinstaff, M. W. Poly(carbonate ester)s based on units of 6-hydroxyhexanoic acid and glycerol. Macromolecules. 40, 7065-7068 (2007).
- Wolinsky, J. B., Yohe, S. T., Colson, Y. L., Grinstaff, M. W. Functionalized hydrophobic poly(glycerol-co-ε-caprolactone) depots for controlled drug release. Biomacromolecules. 13, (2012).
- Yohe, S. T., Freedman, J. D., Falde, E. J., Colson, Y. L., Grinstaff, M. W. A mechanistic study of wetting superhydrophobic porous 3D meshes. Adv. Funct. Mater. 23, 3628-3637 (2013).
- Yohe, S. T., Grinstaff, M. W. A facile approach to robust superhydrophobic 3D coatings via connective-particle formation using the electrospraying process. Chem. Commun. 49, 804-806 (2013).
- Tian, H. Y., Tang, Z. H., Zhuang, X. L., Chen, X. S., Jing, X. B. Biodegradable synthetic polymers: Preparation, functionalization and biomedical application. Prog. Polym. Sci. 37, 237-280 (2012).
- Surgical sutures. US Patent. Emil, S. E., Albert, P. R. , 3297033 A (1967).
- Greenberg, J. A., Clark, R. M. Advances in suture material for obstetric and gynecologic surgery. Rev. Obstet. Gynecol. 2, 146-158 (2009).
- Weldon, C. B., et al. Electrospun drug-eluting sutures for local anesthesia. J. Control. Release. 161, 903-909 (2012).
- Wright, J., Hoffman, A. Chapter 2. Long Acting Injections and Implants. Advances in Delivery Science and Technology. Wright, J. C., Burgess, D. J. , Springer. 11-24 (2012).
- Wischke, C., Schwendeman, S. P. Principles of encapsulating hydrophobic drugs in PLA/PLGA microparticles. Int. J. Pharm. 364, 298-327 (2008).
- Xie, J. W., Tan, R. S., Wang, C. H. Biodegradable microparticles and fiber fabrics for sustained delivery of cisplatin to treat C6 glioma in vitro. J. Biomed. Mater. Res., Part A. 85A, 897-908 (2008).
- Danhier, F., et al. PLGA-based nanoparticles: An overview of biomedical applications. J. Control. Release. 161, 505-522 (2012).
- Korin, N., et al. Shear-activated nanotherapeutics for drug targeting to obstructed blood vessels. Science. 337, 738-742 (2012).
- Lee, J. S., et al. Evaluation of in vitro and in vivo antitumor activity of BCNU-Ioaded PLGA wafer against 9L gliosarcoma. Eur. J. Pharm. Biopharm. 59, 169-175 (2005).
- Liu, H., Wang, S. D., Qi, N. Controllable structure, properties, and degradation of the electrospun PLGA/PLA-blended nanofibrous scaffolds. J. Appl. Polym. Sci. 125, E468-E476 (2012).
- Ong, B. Y. S., et al. Paclitaxel delivery from PLGA foams for controlled release in post-surgical chemotherapy against glioblastoma multiforme. Biomaterials. 30, 3189-3196 (2009).
- Paun, I. A., Moldovan, A., Luculescu, C. R., Staicu, A., Dinescu, M. M. A. P. L. E. deposition of PLGA:PEG films for controlled drug delivery: Influence of PEG molecular weight. Appl. Surf. Sci. 258, 9302-9308 (2012).
- Reneker, D. H., Yarin, A. L., Zussman, E., Xu, H. Electrospinning of nanofibers from polymer solutions and melts. Advances in Applied Mechanics. Aref, H., Van der Giessen, E. 41, 43-195 (2007).
- Leach, M. K., Feng, Z. -Q., Tuck, S. J., Corey, J. M. Electrospinning fundamentals: optimizing solution and apparatus parameters. J. Vis. Exp. (2494), (2011).
- Oh, J. H., Park, K. M., Lee, J. S., Moon, H. T., Park, K. D. Electrospun microfibrous PLGA meshes coated with in situ cross-linkable gelatin hydrogels for tissue regeneration. Curr. Appl. Phys. 12, S144-S149 (2012).
- Kim, T. G., Park, T. G. Biomimicking extracellular matrix: cell adhesive RGD peptide modified electrospun poly(D,L-lactic-co-glycolic acid) nanofiber mesh. Tissue Eng. 12, 221-233 (2006).
- Stitzel, J., et al. Controlled fabrication of a biological vascular substitute. Biomaterials. 27, 1088-1094 (2006).
- Liang, D., et al. In vitro non-viral gene delivery with nanofibrous scaffolds. Nucleic Acids Res. 33, e170 (2005).
- You, Y., Min, B. -M., Lee, S. J., Lee, T. S., Park, W. H. In vitro degradation behavior of electrospun polyglycolide, polylactide, and poly(lactide-co-glycolide). J. Appl. Polym. Sci. 95, 193-200 (2005).
- Boland, E. D., Wnek, G. E., Simpson, D. G., Pawlowski, K. J., Bowlin, G. L. Tailoring tissue engineering scaffolds using electrostatic processing techniques: a study of poly(glycolic acid) electrospinning. J. Macromol. Sci., Part A: Pure Appl. Chem. 38, 1231-1243 (2001).
- Inoguchi, H., Tanaka, T., Maehara, Y., Matsuda, T. The effect of gradually graded shear stress on the morphological integrity of a huvec-seeded compliant small-diameter vascular graft. Biomaterials. 28, 486-495 (2007).
- Xu, C. Y., Inai, R., Kotaki, M., Ramakrishna, S. Aligned biodegradable nanofibrous structure: a potential scaffold for blood vessel engineering. Biomaterials. 25, 877-886 (2004).
- Mun, C. H., et al. Three-dimensional electrospun poly(lactide-co-varepsilon-caprolactone) for small-diameter vascular grafts. Tissue Eng. Part A. 18, 1608-1616 (2012).
- Inai, R., Kotaki, M., Ramakrishna, S. Deformation behavior of electrospun poly(L-lactide-co-ε-caprolactone) nonwoven membranes under uniaxial tensile loading. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 43, 3205-3212 (2005).
- Cao, H., McHugh, K., Chew, S. Y., Anderson, J. M. The topographical effect of electrospun nanofibrous scaffolds on the in vivo and in vitro foreign body reaction. J. Biomed.Mater.Res.,PartA.. 93A, 1151-1159 (2010).
- Pham, Q. P., Sharma, U., Mikos, A. G. Electrospun poly(epsilon-caprolactone) microfiber and multilayer nanofiber/microfiber scaffolds: characterization of scaffolds and measurement of cellular infiltration. Biomacromolecules. 7, 2796-2805 (2006).
- Jiang, H., Zhao, P., Zhu, K. Fabrication and characterization of zein-based nanofibrous scaffolds by an electrospinning method. Macromol. Biosci. 7, 517-525 (2007).
- Zhang, Y. Z., Venugopal, J., Huang, Z. M., Lim, C. T., Ramakrishna, S. Characterization of the surface biocompatibility of the electrospun PCL-collagen nanofibers using fibroblasts. Biomacromolecules. 6, 2583-2589 (2005).
- Jiang, H., Hu, Y., Zhao, P., Li, Y., Zhu, K. Modulation of protein release from biodegradable core-shell structured fibers prepared by coaxial electrospinning. J. Biomed. Mater. Res., Part B: Appl. Biomat. 79, 50-57 (2006).
- Jiang, H., et al. A facile technique to prepare biodegradable coaxial electrospun nanofibers for controlled release of bioactive agents. J. Control. Release. 108, 237-243 (2005).
- Zhang, Y. Z., et al. Coaxial electrospinning of (fluorescein isothiocyanate-conjugated bovine serum albumin)-encapsulated poly(epsilon-caprolactone) nanofibers for sustained release. Biomacromolecules. 7, 1049-1057 (2006).
- Schnell, E., et al. Guidance of glial cell migration and axonal growth on electrospun nanofibers of poly-epsilon-caprolactone and a collagen/poly-epsilon-caprolactone blend. Biomaterials. 28, 3012-3025 (2007).
- Ma, Z., He, W., Yong, T., Ramakrishna, S. Grafting of gelatin on electrospun poly(caprolactone) nanofibers to improve endothelial cell spreading and proliferation and to control cell Orientation. Tissue Eng. 11, 1149-1158 (2005).
- Peesan, M., Rujiravanit, R., Supaphol, P.
- Jia, Y. -T., et al. Fabrication and characterization of poly (vinyl alcohol)/chitosan blend nanofibers produced by electrospinning method. Carbohydr. Polym. 67, 403-409 (2007).
- Kenawy, E. -R., Abdel-Hay, F. I., El-Newehy, M. H., Wnek, G. E. Controlled release of ketoprofen from electrospun poly(vinyl alcohol) nanofibers. Mater. Sci. Eng., A. 459, 390-396 (2007).
- Zhang, C., Yuan, X., Wu, L., Han, Y., Sheng, J. Study on morphology of electrospun poly(vinyl alcohol) mats. Eur. Polym. J. 41, 423-432 (2005).
- Hong, K. H. Preparation and properties of electrospun poly(vinyl alcohol)/silver fiber web as wound dressings. Polym. Eng. Sci. 47, 43-49 (2007).
- Bhattarai, S. R., et al. Novel biodegradable electrospun membrane: scaffold for tissue engineering. Biomaterials. 25, 2595-2602 (2004).
- Grafahrend, D., et al. Biofunctionalized poly(ethylene glycol)-block-poly(ε-caprolactone) nanofibers for tissue engineering. J. Mater. Sci.: Mater. Med. 19, 1479-1484 (2008).
- Riboldi, S. A., Sampaolesi, M., Neuenschwander, P., Cossu, G., Mantero, S. Electrospun degradable polyesterurethane membranes: potential scaffolds for skeletal muscle tissue engineering. Biomaterials. 26, 4606-4615 (2005).
- Gugerell, A., et al. Electrospun poly(ester-urethane)- and poly(ester-urethane-urea) fleeces as promising tissue engineering scaffolds for adipose-derived stem cells. PLoS ONE. 9, e90676 (2014).
- Nair, P. A., Ramesh, P. Electrospun biodegradable calcium containing poly(ester-urethane)urea: synthesis, fabrication, in vitro degradation, and biocompatibility evaluation. J. Biomed. Mater. Res., Part A. 101, 1876-1887 (2013).
- Caracciolo, P., Thomas, V., Vohra, Y., Buffa, F., Abraham, G. Electrospinning of novel biodegradable poly(ester urethane)s and poly(ester urethane urea)s for soft tissue-engineering applications. J. Mater. Sci.: Mater. Med. 20, 2129-2137 (2009).
- Hong, Y., et al. A small diameter, fibrous vascular conduit generated from a poly(ester urethane)urea and phospholipid polymer blend. Biomaterials. 30, 2457-2467 (2009).
- Pego, A. P., et al. Preparation of degradable porous structures based on 1,3-trimethylene carbonate and D,L-lactide (co)polymers for heart tissue engineering. Tissue Eng. 9, 981-994 (2003).
- Niu, H., Wang, H., Zhou, H., Lin, T. Ultrafine PDMS fibers: preparation from in situ curing-electrospinning and mechanical characterization. RSC Adv. 4, 11782-11787 (2014).
- Kim, Y. B., Cho, D., Park, W. H. Electrospinning of poly(dimethyl siloxane) by sol–gel method. J. Appl. Polym. Sci. 114, 3870-3874 (2009).
- Kenawy, E. -R., et al. Release of tetracycline hydrochloride from electrospun poly(ethylene-co-vinylacetate), poly(lactic acid), and a blend. J. Control. Release. 81, 57-64 (2002).
- Uykun, N., et al. Electrospun antibacterial nanofibrous polyvinylpyrrolidone/cetyltrimethylammonium bromide membranes for biomedical applications. J. Bioact. Compat. Polym. 29, 382-397 (2014).
- Panthi, G., et al. Preparation and characterization of nylon-6/gelatin composite nanofibers via electrospinning for biomedical applications. Fibers Polym. 14, 718-723 (2013).
- Pant, H. R., et al. Chitin butyrate coated electrospun nylon-6 fibers for biomedical applications. Appl. Surf. Sci., Part B. 285, 538-544 (2013).
- Pant, H. R., Kim, C. S. Electrospun gelatin/nylon-6 composite nanofibers for biomedical applications. Polym. Int. 62, 1008-1013 (2013).
- Correia, D. M., et al. Influence of electrospinning parameters on poly(hydroxybutyrate) electrospun membranes fiber size and distribution. Polym. Eng. Sci. 54, 1608-1617 (2014).
- Tong, H. -W., Wang, M. Electrospinning of poly(hydroxybutyrate-co-hydroxyvalerate) fibrous tissue engineering scaffolds in two different electric fields. Polym. Eng. Sci. 51, 1325-1338 (2011).
- Carampin, P., et al. Electrospun polyphosphazene nanofibers for in vitro rat endothelial cells proliferation. J. Biomed. Mater. Res., Part A. 80, 661-668 (2007).
- Lin, Y. -J., et al. Effect of solvent on surface wettability of electrospun polyphosphazene nanofibers. J. Appl. Polym. Sci. 115, 3393-3400 (2010).
- Zhang, J., et al. Engineering of vascular grafts with genetically modified bone marrow mesenchymal stem cells on poly (propylene carbonate) graft. Artif. Organs. 30, 898-905 (2006).
- Nagiah, N., Sivagnanam, U. T., Mohan, R., Srinivasan, N. T., Sehgal, P. K. Development and characterization of electropsun poly(propylene carbonate) ultrathin fibers as tissue engineering scaffolds. Adv. Eng. Mater. 14, B138-B148 (2012).
- Welle, A., et al. Electrospun aliphatic polycarbonates as tailored tissue scaffold materials. Biomaterials. 28, 2211-2219 (2007).
- Khanam, N., Mikoryak, C., Draper, R. K., Balkus, K. J. Electrospun linear polyethyleneimine scaffolds for cell growth. Acta Biomater. 3, 1050-1059 (2007).
- Xu, X., Zhang, J. -F., Fan, Y. Fabrication of cross-linked polyethyleneimine microfibers by reactive electrospinning with in situ photo-cross-linking by UV radiation. Biomacromolecules. 11, 2283-2289 (2010).
- Wang, S., et al. Fabrication and morphology control of electrospun poly(Γ-glutamic acid) nanofibers for biomedical applications. Colloids Surf. B. 89, 254-264 (2012).
- Sakai, S., Yamada, Y., Yamaguchi, T., Kawakami, K. Prospective use of electrospun ultra-fine silicate fibers for bone tissue engineering. Biotechnol. J. 1, 958-962 (2006).
- Yamaguchi, T., Sakai, S., Kawakami, K. Application of silicate electrospun nanofibers for cell culture. J. Sol-Gel Sci. Technol. 48, 350-355 (2008).
- Vazquez, G., Alvarez, E., Navaza, J. M. Surface-tension of alcohol plus water from 20-degrees C to 50-degrees. C. J. Chem. Eng. Data. 40, 611-614 (1995).
- Hoke, B. C., Patton, E. F. Surface tensions of propylene glycol water. J. Chem. Eng. Data. 37, 331-333 (1992).
- Azizian, S., Hemmati, M. Surface tension of binary mixtures of ethanol + ethylene glycol from 20 to 50. C. J. Chem. Eng. Data. 48, 662-663 (2003).
- Nayak, B. K., Caffrey, P. O., Speck, C. R., Gupta, M. C. Superhydrophobic surfaces by replication of micro/nano-structures fabricated by ultrafast-laser-microtexturing. Appl. Surf. Sci. 266, 27-32 (2013).
