Abstract
Materiali superhydrophobic, con superfici possiedono stati non a contatto col permanenti o metastabili, sono di interesse per un numero di applicazioni biomediche e industriali. Qui si descrive come electrospinning o electrospraying una miscela polimerica contenente un biodegradabile, biocompatibile poliestere alifatico (ad esempio, policaprolattone e poli (-glycolide co lactide-)), come componente principale, drogato con un copolimero composto idrofobico del poliestere e un stearate- poli modificato (carbonato di glicerolo) offre un biomateriale superhydrophobic. Le tecniche di fabbricazione di electrospinning o electrospraying forniscono la rugosità superficiale e porosità maggiore su e all'interno delle fibre o particelle, rispettivamente. L'uso di un copolimero a bassa energia superficiale drogante che si fonde con il poliestere e può essere stabilmente elettrofilate o electrosprayed offre questi materiali superhydrophobic. Parametri importanti quali la dimensione delle fibre, composizione del copolimero drogante e / o concentration, ei loro effetti sulla bagnabilità sono discussi. Questa combinazione di chimica dei polimeri e di processo offre un approccio versatile per sviluppare materiali specifici dell'applicazione utilizzando tecniche scalabili, che possono generalizzabile ad una classe più ampia di polimeri per una varietà di applicazioni.
Introduction
Superfici superidrofobiche sono generalmente classificati come espositrici contatto con l'acqua apparente angoli superiori a 150 ° con un basso angolo di contatto isteresi. Queste superfici sono fabbricati introducendo elevata rugosità superficiale su materiali a bassa energia superficiale di stabilire un conseguente interfaccia aria-liquido-solido che resiste bagnare 1-6. A seconda del metodo di fabbricazione, superfici sottili o multistrato superhydrophobic, multistrato rivestimenti substrato superhydrophobic, o strutture superhydrophobic anche sfusi può essere preparato. Questo idrorepellenza permanente o semi-permanente è una proprietà utile che viene impiegato per la preparazione delle superfici autopulenti 7, dispositivi microfluidici 8, antivegetativa superfici cellule / proteine 9,10, superfici-trascinare la riduzione di 11, e dispositivi di somministrazione dei farmaci 12- 15. Recentemente, stimoli-responsive materiali superhydrophobic sono descritti in cui la non bagnato allo stato bagnato è attivata da chimici, fisici, O stimoli ambientali (ad esempio, la luce, pH, temperatura, ultrasuoni, e applicato il potenziale elettrico / corrente) 14,16-20, e questi materiali trovano impiego per applicazioni aggiuntive 21-25.
Le prime superfici superhydrophobic sintetici sono stati preparati trattando le superfici di materiali con methyldihalogenosilanes 26, ed erano di valore limitato per applicazioni biomediche, come i materiali utilizzati non erano adatti per l'uso in vivo. Qui si descrive la preparazione di superfici e materiali superhydrophobic rinfusa da polimeri biocompatibili. Il nostro approccio comporta electrospinning o electrospraying una miscela polimerica contenente un biodegradabile, biocompatibile poliestere alifatico come componente principale, drogato con un copolimero composto idrofobico del poliestere e un poli (carbonato di glicerolo) stearato modificato 27-30. Le tecniche di fabbricazione forniscono la rugosità superficiale maggiore e porosità acceso e all'interno della FIBErs o particelle, rispettivamente, mentre l'uso di un drogante copolimero fornisce un polimero a bassa energia superficiale che si fonde con il poliestere e può essere stabilmente elettrofilate o electrosprayed 27,31,32.
Poliesteri alifatici biodegradabili come il poli (acido lattico) (PLA), poli (acido glicolico) (PGA), poli (lattico co acido acido -glycolic) (PLGA) e policaprolattone (PCL) sono polimeri utilizzati in dispositivi clinicamente approvati e prominente in materiali Ricerca Biomedica a causa della loro non-tossicità, biodegradabilità, e la facilità di sintesi 33. PGA e PLGA debuttato nella clinica come suture riassorbibili nel 1960 e 1970, rispettivamente primi anni 34-37. Da allora, questi poli (idrossiacidi) sono stati trasformati in una serie di altri fattori di forma per applicazioni specifiche, come ad esempio micro- e nanoparticelle 40,41 38,39, wafer / dischi 42, maglie 27,43, schiume 44, e 45 film
Poliesteri alifatici, nonché altri polimeri di interesse biomedico, possono essere elettrofilate per produrre nano o maglie microfibra strutture che possiedono elevata area superficiale e porosità e resistenza alla trazione. Tabella 1 elenca i polimeri sintetici elettrofilate per varie applicazioni biomediche e loro corrispondenti riferimenti. Electrospinning e electrospraying sono tecniche rapide e commercialmente scalabili. Queste due tecniche simili si basano sull'applicazione di alta tensione (repulsione elettrostatica) per superare la tensione superficiale di una soluzione polimerica / fondere in una configurazione pompa a siringa è diretto verso un bersaglio a terra 46,47. Quando questa tecnica viene utilizzata in combinazione con polimeri a bassa energia superficiale (polimeri idrofobi come poli (monostearato co caprolactone- -glycerol)), il conseguente superhydrophobicity materiali per mostre.
Per illustrare questo approccio generale sintetico e trattamento dei materialialla costruzione di materiali superhydrophobic da polimeri biomedici, si descrive la sintesi di polycaprolactone- superhydrophobic e poli (lactide- co -glycolide) materiali basati su come esempi rappresentativi. Il rispettivo poli droganti copolimero (Monostearato co caprolactone- -glycerol) e poli (Monostearato co lactide- -glycerol) vengono prima sintetizzate, poi mescolato con policaprolattone e poli (lactide- co -glycolide), rispettivamente, e infine elettrofilate o electrosprayed. I materiali risultanti sono caratterizzati da SEM imaging e angolo di contatto goniometry, e testati in vitro e in vivo biocompatibilità. Infine, bagnatura massa attraverso tridimensionali maglie superhydrophobic viene esaminato con mdc tomografia microcomputed.
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Protocol
1. Synthesizing Functionalizable poli (1,3-glicerolo carbonate- co caprolattone) 29 e poli (1,3-glicerolo carbonate- co -lactide) 27,28.
- Sintesi monomero.
- Sciogliere cis -2-fenil-1,3-diossano-5-olo (50 g, 0,28 moli, 1 eq.) In 500 ml di tetraidrofurano anidro (THF) e mescolate in ghiaccio sotto azoto. Aggiungere idrossido di potassio (33,5 g, 0,84 mol, 3 eq.), Finemente tritato con un mortaio e pestello. Mettere pallone in bagno di ghiaccio.
- Aggiungere 49,6 ml di benzil bromuro (71.32 g, 0,42 mol, 1,5 eq.) Goccia a goccia, agitando su ghiaccio. Lasciare la reazione a temperatura ambiente sotto agitazione per 24 ore, sotto azoto.
- Aggiungere 150 ml di acqua per sciogliere idrossido di potassio e rimuovere il THF per evaporazione rotante distillata.
- Estrarre il materiale rimanente con 200 ml di diclorometano (DCM) in un 1-L separatore imbuto. Ripetere l'estrazione due volte.
- Essiccare la fase organica su solfato di sodio.
- Cristallizzareil prodotto aggiungendo 600 ml di etanolo assoluto alla soluzione, mescolando bene, e conservare una notte a -20 ° C. Il prodotto può essere conservato a -20 ° C per diversi giorni prima di eseguire i passi successivi.
- Isolare prodotto sottovuoto filtrazione attraverso un imbuto Buchner e secca in alto vuoto. Il prodotto può essere conservato per diversi giorni prima di eseguire i passi successivi. Un rendimento tipico per questa fase è ~ 80%.
- In un 1-L pallone a fondo tondo, sospendere il prodotto ottenuto nel passaggio 1.1.7. in metanolo (300 ml). Aggiungere 150 ml di acido cloridrico 2 N. Reflux a 80 ° C per 2 ore.
- Evaporare solvente e posto sotto alto vuoto per 24 ore. La resa per questa fase è tipicamente> 98%.
- Sciogliere prodotto 1.1.9 in THF (650 ml) e portarlo in un pallone a fondo rotondo 2-L. Posizionare pallone su bagno di ghiaccio e mescolare sotto azoto. Aggiungere 22,4 ml di etile cloroformiato (25,6 g, 0,29 mol, 2 eq.) A pallone sotto azoto.
- Aggiungere 32,8 ml di trietilammina (0,29 mol, 2 eq.) To imbuto. Mescolare con un uguale volume di THF. Posizionare imbuto sul pallone a fondo tondo e tenere sotto azoto.
- Con vigorosa agitazione, dispensare accuratamente triethyamine / THF miscela goccia a goccia per il pallone a fondo tondo sul ghiaccio. ATTENZIONE: si tratta di una reazione esotermica. Per evitare un rapido aumento della temperatura, aggiungere la trietilammina / no più veloce di 1 goccia al secondo soluzione THF. Dopo aver aggiunto il volume totale, agitare la reazione per 4 ore, riscaldare a temperatura ambiente, o per 24 ore.
- Filtrare il sale cloridrato di trietilammina utilizzando un imbuto Buchner. Si evapora il solvente mediante evaporatore rotante.
- Aggiungere diclorometano (200 ml) al pallone e scaldate fino a quando il residuo è disciolto. Aggiungere 120 ml di etere etilico, mentre vorticoso. Conservare a -20 ° C durante la notte per cristallizzare il prodotto.
- Filtro cristalli monomero e ri-cristallizzare prima polimerizzazione. Il prodotto monomero può essere conservato sigillato a temperatura ambiente per 2 settimane oa -206; C a tempo indeterminato. Confermare prodotto 1H NMR, spettrometria di massa e analisi elementare. Un rendimento tipico per questo passaggio finale nella sintesi monomero è compreso tra 40-60%.
- La copolimerizzazione di D, L-lattide / ε-caprolattone con 5-benzilossi-1,3-diossan-2-one.
- Silicone termico in bagno di olio a 140 ° C.
- Misura 2,1 g di 5-benzilossi-1,3-diossan-2-one (preparato in 1.1) e inserirlo in un pallone a fondo rotondo da 100 ml secco. Se copolimerizzando D, L -lactide, misurare 5,7 g e aggiungere al pallone ora. Aggiungi un ancoretta magnetica e sigillare il pallone con un tappo di gomma.
- Anche misurare 240 mg (eccesso) di stagno (II) etilesanoato in un piccolo pallone a pera. Questa polimerizzazione comporta 20 mol% glicerolo composizione carbonato di monomero. Regolare le masse di monomeri per ottenere diverse composizioni monomeriche.
- Sciacquare entrambi i palloni con azoto su un collettore Schlenk per 5 minuti e aggiungere 4,24 ml di ε-caprolactono sotto azoto. Evacuare atmosfera fiaschi 'applicando alto vuoto (300 mTorr) per 15 minuti per eliminare l'acqua traccia.
- Ricaricare atmosfera i palloni 'con azoto; ripetere due volte questo ciclo.
- Miscelare 500 ml di toluene secco con il catalizzatore di stagno sotto azoto.
- Porre il pallone monomero nella C bagno d'olio a 140 ° e aggiungere catalizzatore una volta che tutti i solidi siano fusi. Il volume totale di catalizzatore miscela erogata dovrebbe essere ~ 100 microlitri. Mantenere a 140 ° C per non più di 24 ore, poi raffreddare il polimero fuso a temperatura ambiente. Eseguire immediatamente o almeno 24 ore dopo i passaggi successivi.
- Sciogliere il polimero in diclorometano (50 ml) e precipitare in metanolo freddo (200 ml). Decantare il surnatante e secco sotto alto vuoto. Le fasi successive possono essere eseguite immediatamente o in qualsiasi punto. Conservare polimeri nel congelatore fino a nuovo uso. Il tipico polimerizzazione rendimento / conversione è tra il 80-95%.
- Eseguire 1H NMR per determinare i rapporti molari comonomero. Sciogliere polimero in cloroformio deuterato (CDCl 3) e integrare lo spostamento protonica benzilico del monomero carbonato a 4,58-4,68 ppm; confrontare questa area del picco con quella del picco di metilene a 2.3 ppm (PCL) e il picco a 5,2 ppm methyne (PLGA).
- Modifica dei polimeri: deprotezione e l'innesto.
- Sciogliere polimero (g ~ 7) in 120 ml di tetraidrofurano (THF) in un recipiente di idrogenazione ad alta pressione. Pesare e aggiungere catalizzatore di palladio-carbonio (~ 2 g).
- Aggiungere l'idrogeno nel recipiente utilizzando un'apparecchiatura di idrogenazione. Idrogenare a 50 psi per 4 ore. ATTENZIONE: l'idrogeno è estremamente infiammabile. Chiedere l'aiuto da parte di persone che hanno familiarità con questa procedura e sempre ispezionare le linee di alimentazione per eventuali perdite prima di effettuare questo esperimento.
- Filtrare catalizzatore di palladio-carbonio con un letto impaccato di terra di diatomee. Concentrare il polimero ~ 50 ml sotto evaporazione rotante e precipitate in metanolo freddo. ATTENZIONE: le particelle di palladio asciutti possono prendere fuoco spontaneamente. Tenere un asciugamano bagnato vicina in caso di un flare-up per soffocando le fiamme. Aggiungere acqua il panello di filtrazione palladio / carbonio per tenerlo raggruppata e per impedire la sua accensione. Chiedere l'aiuto da parte di persone che hanno familiarità con questa procedura.
- Decantare il surnatante e secco sotto alto vuoto. Conferma conversione totale a idrossile libero osservando la scomparsa picco a 4,65 ppm (1H NMR in CDCl 3). Questi polimeri possono essere utilizzati immediatamente o salvati per un uso successivo. I rendimenti di questo passo sono> 90%.
- Sciogliere il polimero e l'acido stearico (1,5 eq.) In 500 ml di diclorometano anidro (DCM). Aggiungere N, N'-dicicloesilcarbodiimide (DCC, eq 2.0.) E 3 scaglie di 4-dimetilamminopiridina. Mescolare sotto azoto a temperatura ambiente per 24 ore.
- Rimuovere N insolubile, N'-dicyclohexylcarbourea attraverso una serie di filtrazioni e concentrazioni utilizzate. Alla fine, il concentratosoluzione a 50 ml.
- Precipitare polimero in metanolo freddo (~ 175 ml) e decantare il surnatante. Essiccare il polimero sotto overnight alto vuoto. L'utilizzo successivo di questi polimeri può essere effettuata in qualsiasi momento, ma mantenere polimeri nel congelatore per la conservazione a lungo termine. La resa per questo passaggio modifica finale è generalmente compreso tra 85-90%.
2. Caratterizzare i copolimeri sintetizzati
- Pesare ~ 10 mg di polimero (registrare la massa reale) e aggiungere al piatto per campioni in alluminio, quindi ermeticamente sigillarlo. Piatto per campioni di carico e scarico di una (di riferimento) in padella calorimetro a scansione differenziale.
- Programmare un rampa di temperatura e di raffreddamento ("caldo / freddo / calore") ciclo: 1) il calore da 20 ° C a 225 ° C a 10 ° C / min, 2) freddo a -75 ° C a 5 ° C / min, 3) di calore a 225 ° C a 10 ° C / min.
- Determinare il punto di fusione (Tm), cristallizzazione (<em> T c), e temperature di transizione vetrosa (Tg), e calore di fusione (d H f) dalle tracce termiche (se applicabile).
- Sciogliere ogni copolimero sintetizzato in THF (1 mg / ml) e filtrata attraverso un filtro PTFE 0,02 micron. Iniettare la soluzione in un sistema di cromatografia a permeazione di gel e confrontare il tempo di ritenzione contro una serie di standard di polistirene.
3. Preparazione Soluzioni polimeriche per Electrospinning / electrospraying 27,31
- Sciogliere polimero (s) al 10-40% in peso in un solvente adatto, come il cloroformio / metanolo (5: 1) per PCL o tetraidrofurano / N, N-dimetilformammide (7: 3) per PLGA, overnight. La massa di polimero richiesto per questo passaggio dipenderà dalle dimensioni della maglia desiderata.
Nota: Ad esempio, per produrre un 10 cm x 10 cm maglia dello spessore di circa 300 micron, in genere richiesto 1 grammo. Vale la pena notare che la perdita di materialees possono verificarsi in successive fasi di questo protocollo, come ad esempio durante il trasferimento soluzione alla siringa (specialmente per soluzioni viscose), e da volumi morti presenti nel tubo connettore opzionale e l'alloggiamento dell'ago stesso, che ridurrà la resa del processo electrospinning . Queste riduzioni di resa può comportare fino al 20% la perdita di materiale, e si raccomanda di scalare fino 1,5 volte ad anticipare queste perdite, e anche le perdite connesse con l'ottimizzazione dei parametri electrospinning quando eseguire questa procedura per la prima volta.- Controllare le dimensioni fibra variando la concentrazione totale del polimero, con i più grandi fibre attesi da soluzioni più concentrate. Per un modesto aumento di idrofobicità, utilizzare il 10% (in massa totale del polimero) drogante superhydrophobic. Per i materiali estremamente idrofobici / superhydrophobic, utilizzare 30-50% drogante e / o ridurre la concentrazione totale di polimero (es., Ridurre la dimensione della fibra). Il lavoro successivo con queste soluzioni può essere perfoconfermate il giorno successivo o entro una settimana dopo.
- Per electrospraying, preparare soluzioni a concentrazioni più basse (cioè, 2-10%) in un solvente adatto come cloroformio. Come elettrofilatura, modulare la dimensione delle particelle, variando la concentrazione del polimero.
- Soluzione polimerica Vortex per mescolare accuratamente. Consentire grosse bolle d'aria a placarsi (5 min).
- Soluzione di carico in una siringa di vetro. A seconda soluzione viscosità, può essere più facile rimuovere il pistone e versare la soluzione direttamente nella siringa. Un pezzo di inerti, tubi flessibili può essere di aiuto manovrabilità all'interno della configurazione electrospinning. Capovolgere la siringa per spostare l'aria attraverso il gruppo tubo / ago.
4. elettrofilatura / electrospraying Polymer Solutions
- Siringa carico sulla pompa a siringa, volume totale impostato (ad esempio, 4,5 ml) e la velocità (ad esempio, 5 ml / h) a cui erogare questa soluzione.
- Coprire la piastra con un collettorestagnola luminum per facilitare la successiva rimozione e il trasporto. Fissare il foglio con nastro adesivo lungo i bordi esterni.
- Fissare la DC (HVDC) alimentazione legare ad alta tensione a punta dell'ago. La distanza di questo ago punta al collettore è una variabile importante da considerare in quanto 1) influenza il campo elettrico ad una data tensione, e 2) impatti l'evaporazione di solvente e conseguente essiccamento di fibre durante la raccolta.
- Come primo tentativo, usare una distanza punta-collettore di 15 cm. ATTENZIONE: tensioni elevate e solventi infiammabili sono coinvolti in electrospinning / electrospraying. Fornire una ventilazione adeguata a gas di scarico al di fuori, e non toccare mai la siringa / ago o aprire la custodia fino a quando assolutamente certo la fornitura HVDC è spento.
- Se electrospinning / electrospraying una vasta area di copertura, attivare la rotazione e la traduzione tamburo collettore. In caso contrario, passare alla fase successiva.
- Avviare la pompa a siringa.
- Accendere e regolare l'alta tensionefonte età per raggiungere un accettabile Taylor Cone. Se la soluzione sulla punta dell'ago è cadente, aumentare la tensione. Se getti multipli stanno formando, ridurre la tensione. In aggiunta a queste regolazioni, potrebbe essere necessario regolare la distanza punta-collettore se le fibre / particelle appaiono bagnati o se la regolazione della tensione non adeguatamente risolvere un droplet trascina sulla punta dell'ago.
Nota: Per la risoluzione dei problemi dettagliate, vedere il completo processo di ottimizzazione electrospinning da Leach e collaboratori 47. Electrospraying generalmente coinvolgerà alte tensioni e le concentrazioni di soluzioni inferiori rispetto electrospinning. - Spegnere la sorgente ad alta tensione e poi la pompa a siringa e il tamburo motorizzato (se applicabile). Lasciare che il recinto electrospinning di continuare ventilazione per 30 min.
- Rimuovere maglie / rivestimenti dal collettore. Consentire solventi traccia per evaporare in una cappa durante la notte. I materiali possono essere conservati a temperatura ambiente per almeno due settimane (PLGA) o duemesi (PCL). Passi 4,5-4,8 possono essere eseguite in qualsiasi ordine.
5. caratterizzante fibra e dimensione delle particelle da Light e microscopia elettronica a scansione
- La microscopia ottica
- Se producendo una mesh elettrofilate, tagliare e montare porzioni sottili su un vetrino.
- Osservare diametro delle fibre, le caratteristiche dei nodi (blob o discrete), e la forma di fibre (ad esempio, in rilievo, piatte, diritto / ondulato). Fibre maglia elettrofilate ideali sono uniformi, dritto o ondulato, e senza tallone.
- Microscopia elettronica a scansione (SEM)
- Tagliare e montare mesh o superfici rivestite in alluminio stub SEM utilizzando nastro di rame conduttivo. Fibre elettrofilate e rivestimenti electrosprayed possono anche essere osservati al SEM depositando direttamente fibre / particelle sul nastro in anticipo.
- Rivestire le maglie / rivestimenti con un sottile (~ 4 nm) strato di Au / Pd con rivestimento sputtering.
- Stub di carico nella camera SEM e osservano a 1-2 keV. Una magnifica 250Xzione fornisce una valutazione topografica generale del materiale, mentre ingrandimenti maggiori rivelano caratteristiche delle fibre e delle particelle aggiuntivi come modelli gerarchici fibre estremamente superhydrophobic e interconnettività per i rivestimenti di particelle.
6. Determinazione delle proprietà non-bagnanti
- Avanzando e sfuggente contatto con l'acqua misure di angolo con il metodo variazione di volume
- Tagliare sottile (0,5 cm x 5 cm) strisce di maglia o materiale rivestito (se possibile) e posto sul palco di un goniometro angolo di contatto.
- Cattura il profilo goccia acqua mentre dispensazione (da una siringa ago 24 AWG) sulla superficie del materiale.
- Per fare questo, iniziare con un approssimativo goccia 5-microlitri, e prendere contatto con la superficie del materiale. Continuare la gocciolina immagine, che rappresenta l'angolo di contatto di avanzamento acqua da aggiungere lentamente il volume (20-25 ml) e catturare. La punta dell'ago deve essere piccolo rispetto alla goccia, e THe lunghezza del capillare deve essere maggiore della gocciolina di ridurre la distorsione di forma di goccia.
- Ritirare questa stessa caduta e contemporaneamente catturare il suo profilo goccia. Ripetere posizioni superficiali distinti di diversi campioni di segnalare un valore medio, in genere, 10 misure di entrambe angoli di contatto che avanzano e retrocedono sono sufficienti a caratterizzare questi materiali.
- Determinare tensione critica superficiale dei materiali modificando liquidi sondaggio.
- Preparare soluzioni diverse in etanolo, glicole propilenico, o etilene glicole, come queste miscele hanno conosciuto tensioni superficiali 99-101.
- In alternativa, utilizzare solventi con diversi tensioni per la superficie esempio, l'acqua (72 mN / m), glicerolo (64 mN / m), dimetil solfossido (44 mN / m), alcool benzilico (39 mN / m), 1,4 diossano (33 mN / m), 1-ottanolo (28 mN / m), e acetone (25 mN / m). È importante utilizzare solventi che non si dissolveranno i polimeri, come questi sarannoconfondere i risultati. Inoltre, è importante notare che, oltre alla tensione superficiale, questi liquidi hanno diverse viscosità, che possono influire misure di angolo di contatto ed è una limitazione di questa tecnica.
- Misurare l'angolo di contatto di queste soluzioni sondati sulla superficie del materiale. Plot angolo di contatto in funzione della tensione superficiale.
- Preparare soluzioni diverse in etanolo, glicole propilenico, o etilene glicole, come queste miscele hanno conosciuto tensioni superficiali 99-101.
7. Individuare bagnatura di massa di 31 maglie
- Osservare infiltrazioni d'acqua in mesh 3D con micro-tomografia computerizzata (μCT).
- Preparare una soluzione di 80 mg / ml di Ioxaglate (un agente di contrasto iodurato) in acqua.
- Immergere maglie in queste soluzioni e incubare a 37 ° C; misurare periodicamente mezzo di contrasto (acqua) infiltrazione da μCT (18 micron 3 risoluzione voxel) utilizzando un tubo 70 kVp di tensione, corrente 114 μA, e un tempo di integrazione 300 msec.
- Utilizzando il software di elaborazione delle immagini, misurare intens pixellità tutto lo spessore della rete, dove i pixel luminosi rappresentano infiltrazioni d'acqua. Selezionare un valore di soglia di pixel (~ 1500) per le quali maggiore intensità rappresenta infiltrazioni d'acqua.
8. prova delle proprietà meccaniche di maglie
- Tagliare maglie a 1 cm x 7 cm e tra le prese di un apparecchio di prove di trazione. Misurare l'esatta larghezza, lunghezza e spessore.
- Eseguire un test rampa di estensione su tre campioni. Tracciare una curva di sollecitazione-deformazione utilizzando questi dati per determinare il modulo elastico, carico di rottura e l'allungamento-at-break.
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Representative Results
Attraverso una serie di trasformazioni chimiche, il monomero funzionale carbonato di 5-benzilossi-1,3-diossan-2-one è sintetizzato come solido bianco cristallino (Figura 1A). 1 H NMR conferma la struttura (Figura 1B) e spettrometria di massa e analisi elementare confermare la composizione. Questo solido viene poi copolimerizzato sia con D, L o -lactide ε-caprolattone con una apertura di anello di reazione tin-catalizzata a 140 ° C. Dopo purificazione mediante precipitazione, la composizione polimerica è determinata mediante analisi 1 H NMR integrando protone chemical shift benzilico a 4,58-4,68 ppm e il picco caratteristico del caprolattone metilene o di picco methyne di lattide (2.3 o 5.2 ppm, rispettivamente). Rimozione selettiva del gruppo protettivo benzile si ottiene idrogenolisi Pd / C-catalizzata. Deprotezione completa è confermata osservando la scomparsa del picco benzilico negli spettri 1 H NMR. Collinnesto confluente di acido stearico sul gruppo idrossile libero rende i copolimeri finali idrofobo. Questi copolimeri sono solidi bianchi a temperatura ambiente (Figura 1C), e sono in grado di essere trasformati in film, maglie elettrofilate e rivestimenti electrosprayed (Figura 1D).
La composizione del copolimero (cioè, lattide / caprolattone al carbonato glicerolo) è sintonizzato variando i rapporti di alimentazione di monomero corrispondenti. Variando la composizione fornisce un mezzo per sintetizzare copolimeri con una gamma di proprietà termiche e / o meccanici. Per esempio, analisi termica calorimetria a scansione differenziale usando (DSC) rivela che PLA-PGC 18 polimeri contenenti 10, 20, 30, o 40% molare di monomero PGC 18 diventano gradualmente più cristallino con maggiore PGC mol%. Le proprietà termiche di PCL-PGC 18 e PLA-PGC 18 copolimeri sono riassunti nella Tabella 2.
Il poli (glicerolo-monostearato) -based copolimeri hanno energia di superficie inferiore al loro PCL corrispondente o controparti PLGA, come determinato mediante misure di angolo di contatto su film lisce fuse (Figura 2A). Mentre PCL possiede un avanzamento angolo di contatto dell'acqua di 84 °, l'angolo di contatto che avanza per PCL-PGC 18 (80:20) è ~ 120 °. Allo stesso modo, PLGA possiede un angolo di contatto di avanzamento dei 71 °, mentre il PLA-PGC 18 (90:10) e PLA-PGC 18 (60:40) mostra l'avanzamento degli angoli di contatto di 99 ° e 105 °, rispettivamente. Unendo PCL o PLGA con i loro corrispondenti droganti copolimero risultati in avanzamento valori di angolo di contatto tra quelli ottenuti per i polimeri puri e copolimeri, e offre una mezzi facili per sintonizzare idrofobicità (Figura 2B). In questo caso, sia la concentrazione di drogante copolimero (cioè, 10% o 30% peso / peso) e composizione del copolimero (cioè, PLA-PGC 18 (90:10) o PLA-PGC 18 (60: 40) specie) influenzano idrofobicità, con maggior contenuto PGC 18 cedendo angoli di contatto superiori.
Doping i copolimeri sintetizzati in una soluzione di PCL o PLGA e successivamente electrospinning miscele realizza maglie fibrosi con idrofobicità sintonizzabile. Figura 3A illustra come il doping nel 30% PCL-PGC 18 o PLA-PGC 18 transizioni maglie da idrofobica a superhydrophobic. Superhydrophobicity è definito come un apparente contatto acqua angolo ≥ 150 ° con un angolo di contatto a bassa isteresi, definito come la differenza tra avanzamento e retrocedere contatto dell'acqua misurazioni dell'angolo. La maggiore rugosità superficiale di maglie elettrofilate aumenta anche l'apparente angolo di contatto di acqua di questi materiali in confronto per lisciare film. Bagnabilità è sintonizzato variando la concentrazione di drogante copolimero. Ad esempio, elettrofilate puro PCL ingrana con ~ 7 micron di diametro fibre possiedono un contatto ang apparenteLe di 123 °, mentre le maglie drogati con 10, 30, e 50% (peso / peso) PCL-PGC 18 presentano angoli di contatto apparente di 143 °, 150 ° e 160 ° a diametri delle fibre comparabili, rispettivamente (Figura 3B). Bagnabilità è controllato anche dalla scelta delle specie droganti copolimero. In questo caso, 6,5-7,5 micron fibra PLGA maglie drogato con 30% PLA-PGC 18 (90:10) o 30% PLA-PGC 18 (60:40) presentano angoli di contatto apparente di 133 ° o 154 °, rispettivamente, ( Figura 3C). Alterare (cioè, riduzione) delle dimensioni fibra migliora anche idrofobicità dipende dalla selezione del drogante e / o la concentrazione. Questa dipendenza dell'angolo di contatto apparente sul diametro della fibra è indicata sia per PCL e PLGA nella figura 3D. Simile a elettrofilatura, electrosprayed PCL e rivestimenti drogato-PCL mostrano anche angoli di contatto che aumentano con percentuali doping, e angoli di contatto anche superiori a quelli ottenuti da elettrofilatura sonoottenuto con questa tecnica (Figura 3E). Sondando la superficie della maglia con differenti liquidi (che posseggono differenti tensioni superficiali) e reporting l'angolo di contatto, un valore critico tensione superficiale in cui le maglie rapidamente bagna è determinata. Figura 3F è una curva Zisman modificato illustrare gli studi critici tensione superficiale per PLGA maglie drogato con il 30% PLA-PGC 18 (60:40) e maglie PCL drogati con il 30% PCL-PGC 18.
Immagini SEM rivela che le maglie sono il risultato di microfibre aggrovigliati. Questa tecnica è anche utile per determinare fibra o granulometria, omogeneità, e interconnettività. La figura 4A mostra PCL + 30% PCL-PGC 18 ingrana con diametri delle fibre di 1-2 micron e 4-5 micron, mentre la figura 4B mostra PLGA + 10 % PLA-PGC 18 maglie di dimensioni variabili da fibra ~ 3 micron a 7 micron ~. Rivestimenti Electrosprayed di PCL e PCL + 50% PCL-PGC 18 sono presentati in figura 4C, mentre i rivestimenti electrosprayed di PCL + 30% PCL-PGC 18 di varia granulometria sono presentati nella Figura 4D.
PCL- superhydrophobic e mesh-based PLGA non sono citotossiche per NIH / 3T3 fibroblasti (Figura 5A) e sono ben tollerati in topi C57BL / 6, con modesto incapsulamento fibroso. Rispetto ai film non porosi (non mostrati), ingrana visualizzare un maggior grado di infiltrazione cellulare (cioè, macrofagi) dopo impianto 4 settimane (Figura 5B-E) 27. Mentre la citocompatibilità / biocompatibilità delle maglie superhydrophobic è simile a maglie non superhydrophobic, le prestazioni in vitro di maglie superhydrophobic può essere superiore nelle applicazioni di consegna della droga. Grazie alla loro bagnare lento, maglie superhydrophobic sono in grado di sostenere rilascio del farmaco per periodi significativamente più lunghi di non superhydrofobica maglie, dal momento che il rilascio del farmaco, non può avvenire senza contatto con l'acqua. Gli studi di efficacia in vitro di rilascio del farmaco dimostrano questo principio sono descritte altrove 12,13.
La bagnatura delle maglie elettrofilate può essere seguito in modo non distruttivo nel tempo utilizzando la tomografia microcomputed e il mezzo di contrasto iodato disponibile in commercio Ioxaglate. La maglia è collocato in una soluzione acquosa contenente l'agente di contrasto e ripreso nel tempo. Come mostrato nella Figura 6A puro PCL maglia rapidamente bagna l'acqua si infiltra il materiale sfuso nel primo giorno. Al contrario, le maglie drogato con il 30% PCL-PGC 18 restano non umidificato per> 75 giorni, con aria residua all'interno della struttura di bulk (Figura 6B). Questi risultati dimostrano l'importanza di materiali sfusi superhydrophobic per le applicazioni non-bagnanti.
Infine, le proprietà meccaniche di maglie elettrofilate sono determinate dallatest di trazione. Tabella 3 mostra i dati rappresentativi meccanici per PCL, PLGA, e le rispettive maglie drogate (fibra size = 7 micron per tutte le maglie) ottenuto dalle loro curve sforzo-deformazione. Come la percentuale di aumenti doping, i moduli elastici (E) e resistenza a trazione finale di maglie tendono a diminuire.
. Figura 1. monomero / polimero sintesi, caratterizzazione, e la successiva trasformazione in film, maglie elettrofilate e rivestimenti electrosprayed (A) depurata monomero è un solido cristallino bianco a temperatura ambiente; (B) corrispondente spettri 1 H NMR per monomero; (C) fotografia di polimeri purificati PLA-PGC 18 (a sinistra) e PCL-PGC 18 (a destra); (D) fotografia di PCL drogato con il 30% (peso / peso) PCL-PGC 18 e trasformato in un (da sinistra a destra): film, maglia elettrofilate, e rivestimento electrosprayed.
Figura 2. Avanzare e retrocedere angoli di contatto acqua sul film di polimero / copolimero (A) Avanzamento e sfuggente contatto con l'acqua misure di angolo per non drogato PCL e PLGA film lisce rispetto a quelli per puro PCL-PGC 18 e puro PLA-PGC 18 film lisce.; (B) di avanzamento e sfuggente di contatto per misure di angolo di drogati film PCL e PLGA. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 3. I processi di electrospinninge electrospraying generare superfici ruvide che migliorano ulteriormente l'idrofobicità di PCL e PLGA (A) Angolo di contatto per elettrofilate PCL e maglie PCL drogato con il 30% PCL-PGC 18 (80:20) maglie (diametro delle fibre ≈ 2.5 micron).; PLGA maglie e PLGA maglie drogato con il 30% PLA-PGC (diametro delle fibre ≈ 6.5 micron) 18 (60:40) le maglie, con entrambi i sistemi che mostrano una transizione da idrofobica a superhydrophobic; (B) per angoli di contatto PCL ingrana in funzione della concentrazione crescente copolimero drogante; (C) per angoli di contatto PLGA maglie di ~ 6,5 micron di diametro in funzione della composizione del copolimero; (D) bagnabilità in funzione del diametro delle fibre per PCL (600 nm e 2,5 micron) e reti basate PLGA (2,5 e 6,5 micron); (E) per angoli di contatto electrosprayed rivestimenti a base-PCL in funzione della concentrazione copolimero doping; (F) ha modificato le curve Zismanmostrando studi critici di tensione superficiale per PLGA maglie drogato con il 30% PLA-PGC 18 (60:40) (cerchi con la linea di collegamento tratteggiata) e PCL maglie drogato con 30% PCL-PGC 18 (quadrati con linea di collegamento solido). Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4. SEM imaging maglie elettrofilate e rivestimenti electrosprayed rivela fibra / dimensione delle particelle e la morfologia. (A) di piccolo diametro PCL + 30% PCL-PGC 18 fibre (1-2 micron) e corrispondenti in microfibra di grande diametro (4-5 micron) della maglia (a sinistra ea destra, rispettivamente), barra della scala = 10 micron; (B) di piccolo diametro PLGA + 10% PLA-PGC 18 (90:10) (2.5-3.5 micron) in microfibra e grande diametro (6.5-7.5 micron) Maglie microfibra (a sinistra ea destra, rispettivamente; barra della scala = 10 micron); (C) electrosprayed particelle costituite da pura PCL (a sinistra), PCL + 50% PCL-PGC 18 (a destra), barra della scala = 20 micron; (D) electrosprayed PCL + 30% PCL-PGC 18 particelle di piccole dimensioni (a sinistra) e grande (a destra) raggi (scala bar = 2 micron). Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 5. In vitro e in vivo delle cellule vitalità / biocompatibilità di elettrofilate maglie superhydrophobic (A) Saggio in vitro delle cellule della vitalità fibroblasti NIH / 3T3 su 24 ore di incubazione con PCL, PLGA, e maglie drogati.; (B e C) istologica (H & E) esemplari di in vivo reazione da corpo estraneo al superhydrophobic PLGA + 30% in peso PLA-PGC 18 (60:40) elettrofilate maglie dopo impianto sottocutaneo di 4 settimane in topi C57BL / 6 a 10 volte (B) e 40X (C) di ingrandimento; (D ed E) risposta a impiantato puro elettrofilate PLGA maglie a 10X (D) e 40X (E) di ingrandimento. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.
Figura 6. contrasto-enhanced tomografia microcomputed (μCT) caratterizzazione della bagnatura maggior parte delle maglie superhydrophobic. Il mezzo di contrasto iodato CT Ioxaglate (80 mgl / ml) in water serve come un marcatore non invasivo di acqua che si infiltra (A) non superhydrophobic maglie PCL e (B) superhydrophobic PCL + 30% PCL-PGC 18 maglie. Mappa colore indica maglia non bagnato come rosso e transizione dal giallo al verde al blu / viola come bagnante progredisce. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.
| Elettrofilate polimeri sintetici: | Riferimento (s): |
| Poli (lattide-co-glicolico) | 27,36,43,48-52 |
| Poliglicolico | 52,53 |
| Poli (lattide-co-caprolattone) | 54-57 |
| Polycaprolactone | 13,58-66 |
| Polilattide | 52,67 |
| Poli (vinil alcool) | 68-71 </ td> |
| Poli (etilenglicole) / copolimeri a blocchi | 72,73 |
| Poli (estere uretano) s | 74-78 |
| Poly (carbonato trimetilene) | 79 |
| Poli (dimetil silossano) | 80,81 |
| Poli (etilene-co-vinil) | 82 |
| Polivinilpirrolidone | 83 |
| Poliammide (s) | 84-86 |
| Polyhydroxybutryate | 87,88 |
| Polifosfazene (s) | 89,90 |
| Poly (carbonato di propilene) | 91-93 |
| Polietileneimmina | 94,95 |
| Poli (acido γ-glutammico) | 96 |
| Silicato | 97,98 |
Tabella 1: Esempi di polimeri sintetici che biomedicisono stati elettrofilate per applicazioni biomediche, con riferimenti accompagnamento.
| Copolimero | Conversione (%) | Lactide un | Glicerolo un | M n (g / mol) b | M w / M n | Tg (° C) C | T m (° C) | T c (° C) | D H f (J / g) |
| PLA-PGC 18 (90:10) | 92 | 89 | 11 | 12.512 | 1.5 | 28 | - | - | - |
| PLA-PGC 18 (80:20) | 96 | 78 | 23 | 10.979 | 1.5 | 17 | 33 | 11 | 3 |
| PLA-PGC 18 (70:30) | 90 | 66 | 34 | 17.305 | 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 | (caprolattone) 81 | 19 | 21,100 | 1.7 | -53 | 31 | 19 | 55 |
Tabella 2: Caratterizzazione di copolimeri sintetizzati un Mole%; b Come determinato dalla cromatografia di esclusione molecolare (THF, 1,0 mL / min); M n = peso molecolare medio numerico, M w / M n = dispersity c T g = vetro.. temperatura di transizione; T m = fusionetemperatura; T = temperatura c cristallizzazione; Δ H f = calore di fusione. D No Tg è stata osservata per questi polimeri semicristallini nella gamma di temperature da -75 ° C a 225 ° C.
| Mesh Composizione | Modulo Elastico (E) (MPa) | Carico di rottura (MPa) |
| PCL una | 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 |
Maglie proprietà di trazione rappresentativi di maglie elettrofilate dimensioni in fibra per PCL e mesh-based PCL ≈ 7 micron dimensione b fibra per PLGA e PLGA basati ≈ 7 micron: Tabella 3...
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Discussion
Il nostro approccio alla costruzione di materiali superhydrophobic da polimeri biomedici combina chimica dei polimeri sintetici con le tecniche di lavorazione di polimeri di electrospinning e electrospraying. Queste tecniche forniscono sia fibre o particelle, rispettivamente. In particolare, policaprolattone e poli (lactide- co -glycolide) materiali a base superhydrophobic vengono preparati usando questa strategia. Variando la composizione del copolimero idrofobo, copolimero cento nella miscela polimerica finale, dimensioni delle fibre / particella, il grado di percento in peso del polimero, e le condizioni di fabbricazione, la bagnabilità delle risultanti elettrofilate / materiali electrosprayed è controllato. I materiali prefabbricati in questo lavoro sono da polimeri non tossici e biocompatibili, e possiedono una barriera d'aria meta-stabile in presenza di acqua.
I passaggi critici di questo protocollo riguardano 1) la sintesi di copolimeri con apertura di anello di polimerizzazione, 2) electrospinning o elettrospruzzatura questi copolimeri con un corrispondente polimero biomedico come PCL o PLGA; e 3) che caratterizzano la loro morfologia, non bagnare comportamento / idrofobicità, proprietà meccaniche, e in vitro / biocompatibilità in vivo. Se vengono rilevati problemi con sintesi dei polimeri, la modifica e / o electrospinning, le seguenti tecniche aiuteranno a identificare e risolvere questi problemi.
È importante garantire la purezza dei monomeri e che non contengono acqua della traccia, come quello dall'atmosfera. La presenza di acqua può prevenire o inibire la polimerizzazione, provocare polimeri a basso peso molecolare, o polimeri con distribuzioni resa estremamente ampi peso molecolare. Evacuare sempre il contenuto dei vasi di polimerizzazione e ri-riempire con azoto secco o argon, e di eseguire tutte le aggiunte (monomeri e catalizzatori) sotto asciutto, atmosfera inerte. Se appare polimerizzazione incompleta o negativo, può essere necessario asciugarei reagenti per distillazione, o ri-cristallizzare i monomeri per migliorare la purezza. Se de-benzilazione del copolimero risultante appare insuccesso (come osservato dalla successiva analisi NMR 1 H), può essere necessario aggiungere altro catalizzatore o utilizzare un altro reagente catalizzatore. Abbiamo espressamente notare che deprotezione infruttuoso è stato osservato con alcuni catalizzatori Pd / C, ed è meglio utilizzare quello elencato nella tabella dei Materiali.
Diverse le difficoltà tecniche si possono incontrare durante il processo di electrospinning e electrospraying. Se la soluzione sulla punta dell'ago è cadente, aumentare la tensione. Se getti multipli stanno formando, ridurre la tensione. In aggiunta a queste regolazioni, potrebbe essere necessario regolare la distanza punta-collettore se le fibre / particelle appaiono wet (in questo caso, aumentare la distanza di raccolta), o se la regolazione della tensione non adeguato a risolvere un droplet trascina a la punta dell'ago, ridurre la distan collezionece. Se fibre non stanno formando, può essere necessario aumentare la viscosità della soluzione aumentando la concentrazione del polimero; lo stesso vale se le fibre sembrano avere una morfologia tallone-on-stringa. Se rimangono le difficoltà, può essere necessario passare ad un diverso solvente electrospinning. Per ulteriori risoluzione dei problemi, Leach e collaboratori 47 forniscono una guida completa risoluzione dei problemi per electrospinning.
Mentre elettrofilatura e electrospraying sono tecniche utili per fabbricare materiali biomedici, hanno limitazioni. Innanzitutto, queste tecniche si basano su un bersaglio a terra per raccogliere fibre o particelle, così conducibilità elettrica è un parametro importante da considerare. Può essere difficile electrospin o materiali che sono particolarmente buoni isolanti elettrici elettrospray, in quanto il getto polimero può essere più attratto zone circostanti questi substrati. Una possibile soluzione consiste fissaggio materiali meno conduttivi acnastro di rame onductive. Inoltre, mentre abbiamo avuto successo in electrospinning mesh fino a 1 mm di spessore, la fabbricazione di spessore estremamente maglie può essere impedito a causa della natura isolante del rivestimento polimerico sul collettore. A questo punto, le maglie possono aumentare in superficie senza molto aumento del loro spessore complessivo. In secondo luogo, a seconda delle dimensioni delle maglie desiderato, una notevole quantità di materiale necessario per conseguire sufficiente viscosità della soluzione (che è richiesto per electrospinning, come coinvolgimenti catena sono necessari per la formazione della fibra). Pertanto, elettrofilatura non può essere una scelta adatta per materiali preziosi; electrospraying utilizza generalmente concentrazioni più basse e quindi è meno esigente in termini di quantità di materiale richiesto. Se la quantità del campione è molto limitato, può essere possibile ridurre la perdita di materiale omettendo tubo connettore (che aggiunge altrimenti a volume morto complessiva). Infine, la determinazione della tensione superficiale critica deducel'uso di vari liquidi di sondaggio, che possiedono anche diverse viscosità. Come tale, questo metodo ha un potenziale limitazione che la viscosità è anche un fattore che contribuisce a questi risultati.
Materiali superhydrophobic sono una classe emozionante di biomateriali, che stanno trovando maggiore uso di una serie di applicazioni nel drug delivery, l'ingegneria dei tessuti, la guarigione delle ferite, e antivegetativa. Esistono diverse tecniche per migliorare la rugosità superficiale di materiali per applicazioni biomimetici e non bagnanti, quali assemblaggio layer-by-layer 15, micropatterning / microtexturing 102, electrospinning 1,5,13 e 32 electrospraying. Di questi approcci, elettrofilatura e electrospraying sono metodi particolarmente attraenti a causa della loro scalabilità e compatibilità generale con i substrati sottostanti. In conclusione, questa strategia combinando chimica dei polimeri e di processo è di tipo versatile e generale che permetterà altraricercatori per preparare, caratterizzare, e studiare nuovi biomateriali dove bagnabilità dei materiali è una caratteristica chiave di design.
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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
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