シルクのバイオマテリアルのエレクトロスピニング

Bioengineering

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Summary

絹繊維を処理し、世紀の生地とスレッドを作成するために使用します。しかし、汎用性の高い前の高分子溶液にそれを回すことにより、絹繊維の可は、多くの新しい技術です。 可溶化された絹は、制御可能な機械的特性を有する生体適合性材料を作成するさまざまな方法で処理できます。

このビデオは、蚕の繭からシルクの処理を紹介し、シルクのソリューションを使用して、エレクトロスピニング繊維マットを作成する方法を示しています。 この手法は、設計された組織足場の構造材料としての利用などのいくつかのアプリケーションは導入しています。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. バイオ エンジニア リング. シルクのバイオマテリアルのエレクトロスピニング. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

生物学的に得られた材料は、合成材料、改良されたプロパティを持つ複雑な構造の作製を有効にする手が届かないキーのプロパティを所有しています。生体材料は、作成または、リビングや一度生きている有機体から生産される素材です。絹など、これらの材料は通常使用可能な制御可能な状態に到達するためのさまざまな処理手順を経る。生体材料加工は、繊維のマット、ゲルや映画など特定の構造を形成する利用できます。このビデオは、繊維マットを形成する加工物のエレクトロスピニングに続いて、カイコの繭からシルクの処理を紹介します。

シルクは、繊維に分離し、様々 な昆虫、クモなどによってタンパク質ポリマーです。しかし、バイオ エンジニア リングで使用される絹は最も一般的通称カイコ絹蛾種カイコ幼虫由来、何十年も医療用縫合糸を商業的に使用されています。B. 森のシルク素材は、セリシンのコートに身を包んだフィブロイン蛋白質から成っている繭から抽出されます。セリシン繭を一緒に保持する接着剤のような蛋白質であります。フィブロイン蛋白質は蛋白質の二次構造の均質性につながる順番アラニン、グリシン、セリン残基の優位性と反復性の高いアミノ酸が特徴です。絹フィブロイン展示繰り返し β シート構造は横方向には、プリーツをつけられたシートを形成する繊維を接続されています。これらの構造は、高結晶性する高分子タンパク質の疎水性との組み合わせで強度と靱性を信じられないほど提供する発生します。たとえば、シルクの引張強さ、伸び、負荷に耐えるようにその容量することができます最大 4 倍骨。シルクは、通常バイオ エンジニア リングでは、アプリケーションの前に高分子溶液に処理されます。まず、セリシンは、フィブロインの可溶化に続いて、繊維から削除されます。シルク ソリューションは二次構造を持たず、したがって機械的性質を低下しています。ただし、メタノールを用いた治療は β シート構造の部分的な回復を引き起こすことができます。シルクのソリューションは、コレクションの表面と注射針の間、高電圧が適用されるエレクトロスピニングと呼ばれる技術を使用して処理できます。注射針は、ゆっくりと生体材料ソリューションを分配します。静電気力は、繊維にストレッチする生体材料の液滴を引き起こします。これらの繊維をナノファイバーのマットを作成するコレクターのランダムに収集します。シルクフィブロイン加工の基本が記載されている、今、let's シルク処理プロシージャを見てみましょうし、エレクトロスピニング マイクロファイバー マットを作成する使用する方法を参照してください。

蚕から絹フィブロイン溶液を調製、繭が最初に小さな断片にカットされ、ワームや他の昆虫の破片が破棄されます。次に、繭部分に炭酸ナトリウム水溶液に、セリシンを除去するためにゆでています。沸騰後絹フィブロインをソリューションから削除され、きれいな水で数回洗浄しました。次に、絹繊維は一晩乾燥させます。乾燥した絹繊維、4 時間 60 度の臭化リチウム水溶液中に分解します。シルクが可溶化し、ソリューションは透析カセットに移さ水に対して透析。臭化リチウムの除去を確保するため、水を頻繁に変更する必要があります。透析後シルク水溶液はチューブに転送され、任意の残りの絹フィブロインの微粒子を削除する遠心分離します。シルクのソリューションは、必要になるまで 4 度で格納されます。

エレクトロスピニングを開始するには、注射器に、シリンジ ポンプ、生体材料ソリューションが読み込まれます。高電圧源は、紡糸と呼ばれる注射器の針の先端に接続されます。コレクションのソース、多くの場合、箔のストリップは紡糸反対配置し、接地します。スピナレットとソース間の距離は、あらかじめ決められた距離に調整されます。距離が小さすぎる場合、繊維の堆積、一貫性のないリボンの形成前に固化する時間がありません。ただし、距離が高すぎる、周辺固定支持または不均一で繊維がなる場合があります。シリンジ ポンプの流量が設定と高電圧をオンです。電圧が増加するにつれて、静電気力は、溶液の表面張力を打ち消します。テーラー コーンと呼ばれる円錐にメニスカスを描画し、最終的により高い電圧を持つ流体ジェットに。繊維をランダムに配置されたマット箔表面に収集します。回転コレクション表面は、一直線に並べられた繊維のマットを得るためにも使用できます。

バイオ エレクトロニクスとバイオセンシング組織インプラントに至る工学アプリケーションで使用されている生体材料の多くの異なる種類があります。シルクや他のバイオマテリアルのエレクトロスピニング マットはよく、人工組織に構造を提供する組織の足場を作成する使用されます。セルは、三次元組織の形成を可能にする、これらの構造に直接シードされます。組織の足場は良好な細胞の相互作用、こうして模倣構造と実質組織の機能を促進するために設計されています。彼らはまた、特定の組織の必要なプロパティを所有する設計されています。たとえば、足場は筋肉がよりも肌のように動作するように設計より一直線に並べられた繊維を持つ必要がありますように動作するように設計されています。シルクは蚕から導き出されるがクモの糸はしばしば使用されます、高い機械的強度を提供しています。クモが簡単に栽培されていないことができます、のでバイオの総合的使用材は。この例では、組換え絹蛋白質はフィルター デバイスにエレクトロスピニングだったこのシルク メッシュ フィルターの追加は、細孔径が小さい粒子の保持が可能となる製造されたフィルターよりも大幅に小さい効率を大幅改善。最後に、生体材料頻繁ポリカプロラクトンとポリ酸など人工ポリマーから用意しています。材料が実験室で合成、生分解性、生体適合性と生物由来材料を模倣するために使用します。材料の特性は、生体分子のアセンブリの生体適合性表面を作成したり、この例で示すように、疎水性表面を作成する加工技術を使用して簡単にカスタマイズできます。

ゼウスの絹材料入門を見ているだけ。マットやバイオ エンジニア リングの分野で他の生体材料を使用する方法にシルクを準備する方法とエレクトロスピニングを今理解する必要があります。見ていただきありがとうございます。

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