Abstract
Materiais hidrofóbicas, com superfícies que possuam Estados não-permanentes molhada ou metaestáveis, são de interesse para um número de aplicações biomédicas e industriais. Aqui descrevemos como electrospinning electrospraying ou uma mistura contendo um polímero biodegradável, biocompatível poliéster alifático (por exemplo, policaprolactona e poli (lactido-co -glycolide)), como o componente principal, dopado com um copolímero hidrofóbico composto do poliéster e uma stearate- poli modificadas (carbonato de glicerol) proporciona um biomaterial hidrofóbicas. As técnicas de fabricação de electrospinning ou electrospraying proporcionar a rugosidade da superfície reforçada e porosidade no e no interior das fibras ou das partículas, respectivamente. A utilização de um copolímero de baixa energia de superfície dopante que se mistura com o poliéster e pode ser estavelmente ou electrospun electrosprayed proporciona estes materiais hidrofóbicas. Os parâmetros importantes, tais como o tamanho da fibra, composição de copolímero de dopante e / ou concentration, e os seus efeitos sobre a capacidade de humedecimento são discutidos. Esta combinação de química de polímeros e engenharia de processo proporciona um método versátil para desenvolver materiais específicos da aplicação usando técnicas escaláveis, que são susceptíveis generalizáveis a uma classe mais ampla de polímeros para uma variedade de aplicações.
Introduction
Superfícies hidrofóbicas são geralmente classificados como apresentando aparente contato com a água ângulos superiores a 150 ° com ângulo de contacto baixo histerese. Estas superfícies são fabricadas mediante a introdução de alta rugosidade da superfície em materiais de baixa energia de superfície para estabelecer uma interface ar-líquido-sólido resultante que resiste à molhagem 1-6. Dependendo do método de fabricação, ou várias camadas finas superfícies hidrofóbicas, revestimentos em camadas múltiplas de substratos hidrofóbicas, ou estruturas hidrofóbicas, mesmo a granel pode ser preparado. Este repelência permanente ou semi-permanente de água é uma propriedade útil que é utilizado na preparação de superfícies auto-limpantes, 7 microcanais 8, anti-incrustantes superfícies de células / proteína 9,10, superfícies de redução de arrasto 11, e dispositivos de entrega de drogas 12- 15. Recentemente, estímulos materiais sensíveis hidrofóbicas são descritos em que a não-humedecido para estado molhado é desencadeada por agentes químicos, físicosOu estímulos ambientais (por exemplo, luz, pH, temperatura, ultra-som e aplicado potencial eléctrico / corrente) 14,16-20, e estes materiais estão encontrando uso em aplicações adicionais 21-25.
As primeiras superfícies hidrofóbicas sintéticas foram preparados por tratamento de superfícies de materiais com methyldihalogenosilanes 26, e eram de valor limitado para aplicações biomédicas, como os materiais utilizados não eram adequados para a utilização in vivo. Aqui, descrevemos a preparação de superfície e materiais hidrofóbicas em massa a partir de polímeros biocompatíveis. A nossa abordagem implica electrospinning electrospraying ou uma mistura de polímeros contendo, um poliéster alifático biodegradável e biocompatível como o componente principal, dopado com um copolímero hidrofóbico composto do poliéster e um poli (carbonato de glicerol) modificado com estearato de 27-30. As técnicas de fabricação de proporcionar a rugosidade da superfície e a porosidade melhorada e dentro do fibeRS ou as partículas, respectivamente, enquanto o uso de um dopante copolímero proporciona um polímero de baixa energia superficial que se mistura com o poliéster e pode ser estavelmente ou electrospun electrosprayed 27,31,32.
Poliésteres alifáticos biodegradáveis, tais como poli (ácido láctico) (PLA), poli (ácido glicólico) (PGA), poli (ácido láctico ácido-co -glycolic) (PLGA) e policaprolactona (PCL) polímeros são utilizados em dispositivos clinicamente aprovados e proeminente na pesquisa biomédica materiais por causa de sua não-toxicidade, biodegradabilidade e facilidade de síntese 33. PGA e PLGA estreou na clínica como suturas reabsorvíveis na década de 1960 e início dos anos 1970, respectivamente 34-37. Desde então, estes poli (hidroxiácidos) tenham sido transformados em uma variedade de outros fatores de forma específicas de aplicativos, tais como micro e nanopartículas 40,41 38,39, bolachas / 42 discos, malhas 27,43, espumas 44, e 45 filmes
Poliésteres alifáticos, bem como outros polímeros de interesse biomédico, pode ser electrospun para produzir nano- ou de malha de microfibras estruturas possuindo uma elevada área superficial e a porosidade, bem como a resistência à tracção. A Tabela 1 lista o electrospun polímeros sintéticos para diversas aplicações biomédicas e os seus correspondentes referências. Electrospinning e electrospraying são técnicas rápidas e comercialmente escaláveis. Estas duas técnicas semelhantes confiar na aplicação de alta tensão (repulsão electrostática) para vencer a tensão superficial de uma solução de polímero / derreter numa configuração de bomba de seringa em que é dirigido para um alvo ligado à terra 46,47. Quando esta técnica é utilizada em conjunção com polímeros de baixa energia superficial (polímeros hidrófobos, tais como poli (co caprolactone- -glicerol monoestearato)), o superhydrophobicity materiais exibem resultante.
Para ilustrar esta abordagem geral de processamento de materiais sintéticos epara a construção de polímeros de materiais biomédicos hidrofóbicas, que descrevem a síntese de polycaprolactone- hidrofóbicas e poli (lactido-co -glycolide) baseados em materiais como exemplos representativos. O respectivo poli dopantes copolímero (co caprolactone- -glicerol monoestearato) e poli (lactido-co-glicerol monoestearato) são sintetizados em primeiro lugar, em seguida, misturado com policaprolactona e poli (lactido-co -glycolide), respectivamente, e, finalmente, electrospun ou electrosprayed. Os materiais resultantes são caracterizados por SEM de imagem e o ângulo de contacto goniometria, e testados in vitro e in vivo em biocompatibilidade. Finalmente, molhamento massa através de malhas hidrofóbicas tridimensionais é examinada por meio de tomografia microcomputed com contraste.
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Protocol
1. Sintetização functionalizable poli (1,3-glicerol carbonate- co-caprolactona) e 29 de poli (1,3-glicerol -lactide carbonate- co) 27,28.
- A síntese de monómeros.
- Dissolver cis-2-fenil-1,3-dioxan-5-ol (50 g, 0,28 mol, 1 eq.) Em 500 ml de tetra-hidrofurano seco (THF) e agita-se em gelo sob atmosfera de azoto. Adiciona-se hidróxido de potássio (33,5 g, 0,84 mol, 3 eq.), Finamente trituradas com um almofariz e pilão. Coloque balão em banho de gelo.
- Adicionar 49,6 ml de brometo de benzilo (71,32 g, 0,42 mol, 1,5 eq.) Gota a gota com agitação sobre gelo. Deixar a reacção aquecer até à temperatura ambiente com agitação durante 24 h, sob azoto.
- Adicionar 150 ml de água para dissolver o hidróxido de potássio e remover o THF por evaporação rotativa destilada.
- Extrair o material restante com 200 ml de diclorometano (DCM), em um 1-G funil de separação. Repetir a extracção duas vezes.
- Seca-se a fase orgânica sobre sulfato de sódio.
- Cristalizaro produto através da adição de 600 ml de etanol absoluto à solução, misturando bem, e armazenar durante a noite a -20 ° C. O produto pode ser armazenado a -20 ° C durante vários dias antes de realizar os passos subsequentes.
- Isolar o produto por vácuo por meio de filtração através de um funil de Buchner e seco em alto vácuo. O produto pode ser armazenado durante vários dias antes de realizar os passos subsequentes. Um rendimento típico para este passo é de ~ 80%.
- Em um balão de vidro de fundo redondo de 1 L, suspender o produto obtido no passo 1.1.7. em metanol (300 mL). Adicionar 150 ml de ácido clorídrico 2 N. Refluxo a 80 ° C durante 2 horas.
- Evapora-se o solvente e coloca-se sob alto vácuo durante 24 h. O rendimento para este passo é tipicamente> 98%.
- Dissolve-se o produto de 1.1.9 em THF (650 ml) e transferir para um balão de fundo redondo de 2 L. Colocar o balão em banho de gelo e agita-se sob atmosfera de azoto. Adicionar 22,4 ml de cloroformato de etilo (25,6 g, 0,29 mol, 2 eq.) Ao balão sob atmosfera de azoto.
- Adicionar 32,8 ml de trietilamina (0,29 mol, 2 eq.) TO um funil de adição. Misturar com um volume igual de THF. Coloque um funil de adição no balão de fundo redondo e manter sob azoto.
- Com agitação vigorosa, dispensam cuidadosamente trietilamina / THF mistura gota a gota para o balão de fundo redondo em gelo. CUIDADO: esta é uma reacção exotérmica. Para evitar o aumento da temperatura rápido, adicione a trietilamina não mais do que uma gota por segundo solução / THF. Após a adição de todo o volume, agitar a reacção durante 4 horas, aquecendo até à temperatura ambiente, ou durante 24 h.
- Filtrar o sal cloridrato de trietilamina usando um funil de Buchner. Evapora-se o solvente num evaporador rotativo.
- Adiciona-se diclorometano (200 ml) ao balão e aquecer suavemente até o resíduo estar dissolvido. Adicionar 120 ml de éter dietílico enquanto agita. Armazenar a -20 ° C durante a noite para cristalizar o produto.
- Cristais de monômero de filtros e re-cristalizar antes da polimerização. O produto pode ser armazenado monómero selado à temperatura ambiente durante 2 semanas ou a -206; C indefinidamente. Confirmar produto por 1H RMN, espectrometria de massa, e análise elementar. Um rendimento típico para este passo final na síntese do monómero situa-se entre 40-60%.
- Copolimerização de D, L-lactido / ε-caprolactona com 5-benziloxi-1,3-dioxan-2-ona.
- Banho de óleo de silicone de aquecimento para 140 ° C.
- Medir 2,1 g de 5-benziloxi-1,3-dioxan-2-ona (preparada no ponto 1.1) e adicioná-lo para um balão de fundo redondo de 100 ml seco. Se copolimerizando D, L -lactide, medir 5,7 g e adicionar no balão agora. Adicionar uma barra de agitação magnética e vedar o balão com uma rolha de borracha.
- Também medir 240 mg (excesso) de estanho (II) etil-hexanoato, num balão em forma de pêra pequena. Esta polimerização resultará num% de glicerol composição de monómero de carbonato de 20 mol. Ajustar as massas de monómeros para obter diferentes composições de monómero.
- Lave ambos os frascos com azoto sobre um colector de Schlenk durante 5 minutos e adicionar 4,24 ml ε-caprolactom sob azoto. Evacuar a atmosfera através da aplicação de 'frascos de alto vácuo (300 mTorr) durante 15 min para remover os vestígios de água.
- Recarregue atmosfera dos frascos com azoto; repetir este ciclo mais duas vezes.
- Misturar 500 mL de tolueno seco com o catalisador de estanho, sob azoto.
- Colocar o balão no monômero C banho de óleo de 140 ° e adicionar catalisador uma vez que todos os sólidos ter derretido. O volume total da mistura de catalisador deve ser entregue ~ 100 uL. Manter a 140 ° C durante não mais do que 24 h, depois arrefecer o polímero fundido até à temperatura ambiente. Execute as etapas subseqüentes imediatamente ou, pelo menos, 24 horas mais tarde.
- Dissolve-se o polímero em diclorometano (50 ml) e precipitado em metanol frio (200 mL). Decantar o sobrenadante e seca-se sob alto vácuo. Os passos subsequentes podem ser realizados imediatamente ou em qualquer ponto. Loja polímeros no congelador até à sua utilização. O típico de polimerização de rendimento / conversão é entre 80-95%.
- Execute umAnálise da 'H-NMR para determinar as proporções molares de co-monómero. Dissolve-se polímero em clorofórmio deuterado (CDCl3) e de integrar a mudança de protões benzílicos do monómero de carbonato a 4,58-4,68 ppm; comparar esta com a área de pico que o pico de 2,3 ppm de metileno a (PCL) e o pico a 5,2 ppm metino (PLGA).
- Modificação de polímeros: desprotecção e enxertia.
- Dissolve-se polímero (~ 7 g) em 120 ml de tetra-hidrofurano (THF) num recipiente de hidrogenação de alta pressão. Pesar e adicionar catalisador de paládio-carbono (~ 2 g).
- Adicionar ao vaso de hidrogénio usando um aparelho de hidrogenação. Hidrogenar a 50 psi durante 4 h. CUIDADO: o gás hidrogênio é extremamente inflamável. Procurar ajuda de pessoas familiarizadas com este procedimento e sempre inspecionar as linhas de abastecimento para possíveis vazamentos antes de realizar esta experiência.
- Filtre catalisador de paládio-carbono, usando um leito empacotado de terra diatomácea. Concentra-se o polímero a ~ 50 ml sob evaporação rotativa e o precipitate em metanol frio. CUIDADO: partículas de paládio secos podem inflamar espontaneamente. Mantenha uma toalha molhada nas proximidades em caso de um flare-up para sufocar as chamas. Adicionar água ao bolo do filtro de paládio / carbono a mantê-lo-se agregados e para evitar a sua ignição. Procurar ajuda de pessoas familiarizadas com este procedimento.
- Decantar o sobrenadante e seca-se sob alto vácuo. Confirmar total de conversão em hidroxilo livre, observando o desaparecimento do pico a 4,65 ppm (1H RMN em CDCI3). Estes polímeros pode ser utilizada imediatamente ou guardadas para uso posterior. Os rendimentos para este passo são> 90%.
- Dissolve-se o polímero e ácido esteárico (1,5 eq.) Em 500 ml de diclorometano seco (DCM). Adiciona-se N, N'-diciclo-hexilcarbodiimida (DCC, 2,0 eq.) E 3 flocos de 4-dimetilaminopiridina. Agita-se sob atmosfera de azoto à temperatura ambiente durante 24 h.
- Remover insolúvel N, N'-dicyclohexylcarbourea através de uma série de filtrações e concentrações utilizadas. No final, concentra-se osolução a 50 ml.
- Precipitar polímero em metanol frio (~ 175 ml) e decantar o sobrenadante. Seca-se o polímero durante a noite sob alto vácuo. Utilização subsequente destes polímeros pode ser realizada em qualquer momento, mas manter polímeros no congelador para armazenamento a longo prazo. O rendimento para este passo final modificação é geralmente entre 85-90%.
2. Caracterização dos copolímeros sintetizados
- Pesar ~ 10 mg de polímero (record a massa real) e adicione à panela de alumínio da amostra, em seguida, hermeticamente selá-lo. Prato de amostra de carga e um (referência) pan descarregado na calorimetria exploratória diferencial.
- Programa de uma rampa de temperatura e de arrefecimento ("calor / frio / calor") ciclo: 1) aquecimento de 20 ° C a 225 ° C a 10 ° C / min, 2) arrefecer a -75 ° C a 5 ° C / min, 3) de calor a 225 ° C a 10 ° C / min.
- Determinar o ponto de fusão (Tm), a cristalização (<em> t C) e temperaturas de transição vítrea (Tg), e calor de fusão (AH f) a partir de vestígios térmicos (se aplicável).
- Dissolve-se cada um copolímero sintetizado em THF (1 mg / ml) e filtrar através de um filtro de PTFE de 0,02 mícrons. Injectar a solução num sistema de cromatografia de permeação em gel e comparar o tempo de retenção em comparação com um conjunto de padrões de poliestireno.
3. Preparar soluções de polímeros para Electrospinning / electrospraying 27,31
- Dissolve-se polímero (s) a 10-40% em peso em solvente adequado, tal como clorofórmio / metanol (5: 1) para PCL ou tetra-hidrofurano / N, N-dimetilformamida (7: 3) para PLGA, durante a noite. A massa de polímero necessário para este passo irá depender das dimensões da malha desejado.
Nota: Por exemplo, para produzir uma 10 cm x 10 cm de espessura de malha de cerca de 300 micra, 1 grama irá tipicamente ser necessária. Vale a pena notar que a perda de materialES pode ocorrer em passos subsequentes deste protocolo, tais como durante a transferência de solução para a seringa (especialmente para soluções viscosas), e a partir de volumes mortos presentes no tubo conector opcional e o próprio invólucro de agulha, a qual irá reduzir o rendimento do processo de electrospinning . Estas reduções no rendimento pode resultar em até 20% de perda de material, e recomenda-se a intensificar as 1,5 vezes a antecipar estas perdas, e também as perdas associadas com a otimização dos parâmetros electrospinning quando tentar este procedimento pela primeira vez.- Controlar o tamanho da fibra através da variação da concentração total do polímero, com fibras maiores esperados a partir de soluções mais concentradas. Para uma melhoria modesta de hidrofobia, use 10% (em massa total de polímero) dopante hidrofóbicas. Para materiais extremamente hidrofóbicos / hidrofóbicas, utilizar 30-50% de dopante e / ou reduzir a concentração total do polímero (isto é., Reduzir o tamanho da fibra). Os trabalhos posteriores com estas soluções podem ser performada no dia seguinte, ou no prazo de uma semana depois disso.
- Para electrospraying, preparar soluções a concentrações mais baixas (isto é, 2-10%) num solvente adequado tal como clorofórmio. Como electrospinning, modular a dimensão das partículas através da variação da concentração de polímero.
- Solução de polímero Vortex para misturar bem. Permitir grandes bolhas de ar para diminuir (5 min).
- Solução de carga em uma seringa de vidro. Dependendo da viscosidade da solução, pode ser mais fácil de remover o êmbolo e verter a solução directamente para dentro da seringa. Um pedaço de inerte, tubos flexíveis podem ajudar a capacidade de manobra dentro da instalação electrospinning. Inverta a seringa para deslocar ar através do conjunto de mangueira / agulha.
4. Electrospinning / electrospraying Polymer Solutions
- Carregar uma bomba de seringa para seringa, ajustar o volume total (por exemplo, 4,5 ml) e a taxa (por exemplo, 5 ml / h) na qual se deseja dispensar esta solução.
- Cubra o prato coletor com umfolha luminum para facilitar a remoção e transporte subsequente. Fixe a folha com fita adesiva ao longo das bordas externas.
- Fixe o DC (HVDC) de fio de alta tensão a ponta da agulha. A distância deste agulha ponta para o coletor é uma variável importante a considerar, porque 1) afeta o campo elétrico em um determinado tensão, e 2) impactos da evaporação do solvente e secagem consequente de fibras durante a sua recolha.
- Como uma primeira tentativa, use uma distância ponta-a-coletor de 15 cm. CUIDADO: altas tensões e solventes inflamáveis estão envolvidos em electrospinning / electrospraying. Fornecer ventilação adequada para escape fora, e nunca tocar a seringa / agulha ou abrir o gabinete até que absolutamente certo o fornecimento HVDC está desligado.
- Se eletrofiação / electrospraying uma grande área de cobertura, ligue girar e traduzir tambor colecionador. Caso contrário, prossiga para a próxima etapa.
- Comece a bomba de seringa.
- Ligue e ajuste a alta voltfonte idade para conseguir uma aceitável Taylor Cone. Se a solução na ponta da agulha está flacidez, aumentar a tensão. Se vários jatos estão se formando, reduzir a tensão. Em adição a estes ajustamentos, pode ser necessário ajustar a distância da ponta-a-colector se as fibras / partículas aparecer húmida ou se ajustando a tensão não resolve adequadamente uma gotícula arrastando na ponta da agulha.
Nota: Para solução de problemas detalhadas, consulte o processo de otimização electrospinning abrangente por Leach e colegas de trabalho 47. Electrospraying irá geralmente envolver a tensões mais elevadas e mais baixas do que concentrações de solução electrospinning. - Desligue a fonte de alta tensão e, em seguida, a bomba de seringa e tambor motorizado (se aplicável). Permitir que o gabinete electrospinning para continuar ventilação durante 30 minutos.
- Remover malhas / revestimentos de colecionador. Permitir solventes de rastreamento para evaporar em um capuz durante a noite. Os materiais podem ser armazenados à temperatura ambiente durante pelo menos duas semanas (PLGA) ou doismeses (PCL). Passos 4,5-4,8 pode ser feita em qualquer ordem.
5. Caracterizar fibra e de partículas Tamanho pela Light e Microscopia Eletrônica de Varredura
- A microscopia de luz
- Se a produção de uma malha electrospun, cortar e montar partes finas do que em uma lâmina de vidro.
- Observar diâmetro da fibra, características do nó (gotas ou discretos), e forma de fibra (isto é, com cercadura, plana, em linha reta / ondulado). Fibras de malha electrospun ideais são uniformes, lisos ou ondulados, e sem talão.
- Microscopia eletrônica de varredura (MEV)
- Cortar e montar as malhas ou superfícies revestidas em topos de alumínio SEM utilizando fita de cobre condutora. Electrospun fibras e revestimentos electrosprayed também pode ser observado por SEM directamente por deposição de fibras / partículas na fita com antecedência.
- Brasão das malhas / revestimentos com um (~ 4 nm) camada fina de Au / Pd por meio de revestimento por pulverização.
- Carregar tocos em SEM câmara e observar a 1-2 keV. A magnifica 250Xção fornece uma avaliação topográfica geral do material, enquanto ampliações revelar características de fibra e de partículas adicionais, tais como padrões hierárquicos para fibras extremamente hidrofóbicas e interconectividade para revestimentos de partículas.
6. determinação das propriedades não-umectantes
- Avançando e recuando medidas de ângulo de contato com água utilizando o método de variação de volume
- Cortar finas (0,5 cm x 5 cm) tiras de malha ou material revestido (se possível) e lugar no palco de um goniômetro ângulo de contato.
- Capturar o perfil de distribuição de gota de água, enquanto que (a partir de uma agulha de seringa de 24 AWG) sobre a superfície do material.
- Para fazer isso, começar com uma queda de 5-ul aproximado, e fazer contato com a superfície do material. Continuar a gota imagem, que representa o ângulo de contacto da água de avançar para adicionar lentamente o volume (20-25 mL) e capturar. A ponta da agulha deve ser pequena em comparação com a gota, e THe comprimento do capilar deve ser maior do que a gotícula para minimizar a distorção da forma de gotículas.
- Retirar essa mesma queda, ao mesmo tempo capturar o seu perfil de queda. Repita em locais de superfície discretos de várias amostras para relatar uma média valor-normalmente, 10 medições de ambos os ângulos de contacto de avanço e recuo são suficientes para caracterizar esses materiais.
- Determine a tensão superficial crítica de materiais, modificando líquidos de sondagem.
- Prepare soluções que variam em etanol, propileno glicol, etileno glicol ou conteúdo, uma vez que estas misturas têm conhecido tensões superficiais 99-101.
- Alternativamente, usar solventes com diferentes tensões superficiais-para exemplo, água (72 mN / m), glicerol (64 mN / m), sulfóxido de dimetilo (44 mN / m), álcool benzílico (39 mN / m), 1,4- dioxano (33 mN / m), 1-octanol (28 mN / m), e acetona (25 mN / m). É importante a utilização de solventes que não se dissolvem os polímeros, uma vez que estes vontadeconfundir os resultados. Além disso, é importante notar que, em adição à tensão superficial, estes líquidos possuem diferentes viscosidades, que podem afectar as medições do ângulo de contacto e é uma limitação desta técnica.
- Medir o ângulo de contacto destas soluções sondadas na superfície do material. Lote ângulo de contacto em função da tensão de superfície.
- Prepare soluções que variam em etanol, propileno glicol, etileno glicol ou conteúdo, uma vez que estas misturas têm conhecido tensões superficiais 99-101.
7. Detecção de massa umectante de malhas 31
- Observe a infiltração de água em malhas 3D usando micro-tomografia computadorizada (μCT).
- Prepara-se uma solução de 80 mg / ml de ioxaglato (um agente de contraste iodado) em água.
- Submerge malhas nestas soluções e incuba-se a 37 ° C; medir periodicamente agente de contraste (água) infiltração por μCT (18 mm 3 resolução voxel), utilizando um tubo de 70 kVp de tensão, corrente 114 mA, e um tempo de integração 300 ms.
- Usando o software de processamento de imagem, medir intens de pixeldade em toda a espessura da malha, em que os pixels brilhantes representam a infiltração de água. Selecione um valor limiar de pixel (~ 1500) para o qual maior intensidade representa a infiltração de água.
8. ensaios de propriedades mecânicas de Malhas
- Cut malhas de 1 cm x 7 cm e coloque entre as garras de um aparelho de ensaio de tração. Medir a exacta largura, comprimento e espessura.
- Realizar um teste de rampa de extensão em três amostras. Desenhar uma curva de tensão-deformação usando esses dados para determinar o módulo de elasticidade, resistência à tração e alongamento-à-break.
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Representative Results
Através de uma série de transformações químicas, o monómero funcional carbonato de 5-benziloxi-1,3-dioxan-2-ona é sintetizada na forma de um sólido cristalino branco (Figura 1A). 1H RMN confirma a estrutura (Figura 1B) e a espectrometria de massa e análise elementar confirma a composição. Este sólido é então copolimerizado com qualquer um de D, L ou -lactide ε-caprolactona usando uma reacção de abertura do anel catalisada-estanho a 140 ° C. Após purificação por precipitação, a composição do polímero é determinada utilizando análise de 1H RMN, integrando o desvio químico de protão benzílico a 4,58-4,68 ppm e o pico característico de caprolactona de metileno ou metino pico de lactido (2,3 ou 5,2 ppm, respectivamente). A remoção selectiva do grupo protector benzilo é conseguida por hidrogenólise de Pd / C-catalisada. Desprotecção completa é confirmada observando o desaparecimento do pico de benzilo no espectro 1H RMN. Subseqenxerto de efluente de ácido esteárico sobre o grupo hidroxilo livre torna os copolímeros finais hidrofóbico. Estes copolímeros são sólidos brancos, à temperatura ambiente (Figura 1C), e que são capazes de serem transformados em películas, malhas electrospun, e revestimentos electrosprayed (Figura 1D).
A composição de copolímero (isto é, ltido / caprolactona a carbonato de glicerol) é sintonizada por variação das proporções de alimentação dos monómeros correspondentes. Variando a composição proporciona um meio para sintetizar copolímeros com uma gama de propriedades térmicas e / ou mecânicas. Por exemplo, a análise térmica usando calorimetria diferencial de varrimento (DSC) revela que o PLA-PGC 18 polímeros contendo 10, 20, 30, ou 40% molar de monómero de PGC 18 tornam-se gradualmente mais cristalino com o aumento da PGC mol%. As propriedades térmicas de PCL-PGC-PLA 18 e 18 PGC copolímeros encontram-se resumidos na Tabela 2.
O poli (glicerol-monoestearato) à base de copolímeros têm menor energia de superfície do que a sua correspondente PCL ou homólogos de PLGA, conforme determinado por meio de medidas de ângulo de contato em filmes fundidos lisos (Figura 2A). Enquanto PCL possui um ângulo de contato de 84 ° avançando, o ângulo de contacto de avanço para PCL-PGC 18 (80:20) é ~ 120 °. Da mesma forma, PLGA possui um ângulo de contacto de avanço de 71 °, enquanto PLA-PGC 18 (90:10) e PLA-PGC 18 (60:40) apresentam avanço ângulos de contato de 99 ° e 105 °, respectivamente. Misturando PCL ou PLGA com seus dopantes copolímero correspondentes resultados no avanço valores de ângulo de contato entre os obtidos para polímeros puros e copolímeros, e oferece um meio fáceis para sintonizar hidrofobia (Figura 2B). Neste caso, tanto a concentração de dopante copolímero (isto é, 10% ou 30% p / p) e a composição de copolímero (isto é, o PLA-PGC 18 (90:10) ou PLA PGC-18 (60: 40) espécies) afetam hidrofobia, com maior teor de PGC 18 rendendo ângulos de contato mais elevados.
A dopagem os copolímeros sintetizados numa solução de PCL ou PLGA e, subsequentemente, as misturas de electrospinning atinge malhas fibrosas com hidrofobicidade sintonizável. A Figura 3A ilustra o modo como a dopagem em 30% de PCL-PGC 18 ou PLA-PGC 18 transições de malhas hidrofóbico para super-hidrófobos. Superhydrophobicity é definido como um contato da água ângulo ≥ aparente 150 ° com um ângulo de contato baixa histerese definida como a diferença entre avançando e recuando medidas de ângulo de contato com água. O aumento da rugosidade da superfície de malhas electrospun também aumenta o ângulo de contacto da água aparente destes materiais em relação ao alisar filmes. Molhabilidade é sintonizada pela variação da concentração de dopante copolímero. Por exemplo, electrospun puro PCL malhas com ~ 7 mm de diâmetro fibras possuem um contato ang aparentele de 123 °, enquanto malhas dopados com 10, 30, e 50% (p / p) de PCL-PGC 18 exibem ângulos de contacto aparentes de 143 °, 150 ° e 160 ° em diâmetros de fibras comparáveis, respectivamente (Figura 3B). Molhabilidade também é controlada pela escolha das espécies de copolímero dopantes. Neste caso, 6,5-7,5 mícrons fibra de PLGA malhas dopado com 30% de PLA-PGC 18 (90:10) ou 30% de PLA-PGC 18 (60:40) exibem ângulos de contacto aparentes de 133 ° ou 154 °, respectivamente ( Figura 3C). A alteração (isto é, reduzir) o tamanho da fibra, também aumenta a hidrofobicidade independente da selecção e / ou concentração de dopante. Esta dependência do ângulo de contato aparente no diâmetro da fibra é mostrado para PCL e PLGA na Figura 3D. Semelhante a eletrofiação, electrosprayed PCL e revestimentos dopado com PCL também exibem ângulos de contato que aumentam com a porcentagem de doping, e ângulos de contacto ainda mais elevados do que os obtidos por eletrofiação sãoconseguido com esta técnica (Figura 3E). Sondando a superfície de malha com diferentes líquidos (que possuem diferentes tensões superficiais) e relatar o ângulo de contato, um valor crítico tensão superficial em que a malha rapidamente molha é determinado. Figura 3F é uma curva Zisman modificado ilustrando os estudos de tensão superficial críticos para PLGA malhas dopado com 30% PLA-PGC 18 (60:40) e malhas PCL dopados com 30% de PCL-18 PGC.
SEM imagiologia revela que as malhas são o resultado de microfibras emaranhados. Esta técnica também é útil para a determinação do tamanho de partícula ou fibra, homogeneidade, e interconectividade. A Figura 4A mostra PCL + 30% de PCL-PGC 18 malhas com diâmetros de fibra de 1-2 ^ m e 4-5 uM, enquanto que a Figura 4B mostra PLGA + 10 % PLA-PGC 18 malhas que variam em tamanho de fibra de ~ 3 ~ ^ m a 7 m. Revestimentos Electrosprayed de PCL e PCL + 50% de PCL-PGC 18 são apresentados na Figura 4C, enquanto revestimentos de PCL electrosprayed + 30% de PCL-PGC variando de 18 tamanho de partícula são apresentados na Figura 4D.
PCL- hidrofóbicas e malhas são baseados em PLGA não citotóxica para células NIH / 3T3 de fibroblastos (Figura 5A) e são bem toleradas em ratinhos C57BL / 6, com a encapsulação fibrosa modesta. Em comparação com películas não porosas (não mostrado), malhas exibem um maior grau de infiltração celular (isto é, os macrófagos) após implantação de 4 semanas (Figura 5B-E) 27. Enquanto o citocompatibilidade / biocompatibilidade de malhas hidrofóbicas é semelhante ao malhas não hidrofóbicas, o desempenho in vitro de malhas hidrofóbicas pode ser superior em aplicações de entrega de drogas. Devido ao seu lento humedecimento, malhas hidrofóbicas são capazes de sustentar a libertação do fármaco durante períodos de tempo significativamente mais longos do que não superhydrofóbica malhas, uma vez que a libertação do fármaco não pode ocorrer sem contato com a água. Os estudos de eficácia de libertação in vitro de drogas que demonstram esse princípio são descritos em outros lugares 12,13.
A molhagem das malhas electrospun pode ser seguida de forma não destrutiva ao longo do tempo utilizando tomografia microcomputed e o agente de contraste iodado comercialmente disponível ioxaglato. A rede é colocada numa solução aquosa contendo o agente de contraste e fotografada ao longo do tempo. Como mostrado na Figura 6A o PCL puro malha molha rapidamente como a água infiltra-se no material a granel no primeiro dia. Em contraste, as malhas dopado com 30% de PCL-PGC 18 permanecem não-humedecido para> 75 dias, com o ar remanescente no interior da estrutura de grandes quantidades (Figura 6B). Estes resultados ilustram a importância de materiais a granel hidrofóbicas para aplicações não-umectantes.
Finalmente, as propriedades mecânicas das malhas são determinados a partir electrospuntração testes. A Tabela 3 mostra os dados mecânicos representativos para PCL, PLGA, e suas respectivas malhas dopados (fibra size = 7 mm para todas as malhas) obtidos a partir de suas curvas tensão-deformação. À medida que a percentagem de dopagem aumenta, os módulos elásticos (E) e uma resistência à tracção final de malhas tendem a diminuir.
. Figura 1. Monómero / polímero a síntese, caracterização, e subsequente processamento em películas, malhas electrospun, e revestimentos electrosprayed (A) purificada monómero é um sólido cristalino branco, à temperatura ambiente; (B) correspondente espectros de 1H RMN para o monómero; (C) fotografia de polímeros purificados PLA-PGC 18 (à esquerda) e PCL-18 PGC (direita); (D) fotografia de PCL dopado com 30% (p / p) P-PCLGC 18 e transformado em um (da esquerda para a direita): filme, malha electrospun, e revestimento electrosprayed.
Figura 2. Avançando e recuando ângulos de contato de água em filmes de polímero / copolímero (A) Avançando e recuando medidas de ângulo de contato com água para não dopados PCL e PLGA filmes suaves comparados com os de puro PCL-PGC 18 e puro PLA-PGC 18 filmes suaves.; (B) avançando e recuando medidas de ângulo de contato para dopados PCL e PLGA filmes. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3. Os processos de electrospinninge electrospraying gerar superfícies ásperas que melhoram ainda mais a hidrofobicidade da PCL e PLGA (A) ângulo de contato para PCL electrospun e malhas PCL dopado com 30% de PCL-PGC 18 (80:20) malhas (diâmetro da fibra ≈ 2,5 mm).; PLGA e PLGA malhas malhas dopado com 30% de PLA-PGC (diâmetro de fibra ≈ 6,5 uM) 18 (60:40) malhas, com ambos os sistemas que mostram uma transição do hidrófobo para hidrofóbicas; (B) para ângulos de contacto PCL engrena como uma função do aumento da concentração de dopante copolímero; (C) ângulos de contacto para PLGA malhas de ~ 6,5 um de diâmetro, como uma função da composição de copolímero; (D) molhabilidade como uma função de diâmetro da fibra para PCL (600 nm e 2,5 um) à base de malhas e PLGA (2,5 e 6,5 | iM); (E) para ângulos de contacto com revestimentos baseados em PCL electrosprayed como uma função da concentração de copolímero de dopagem; (F) modificado curvas Zismanmostrando estudos de tensão superficial críticos para PLGA malhas dopado com 30% de PLA-PGC 18 (60:40) (círculos com linha de conexão tracejada) e PCL malhas dopado com 30% de PCL-18 (PGC quadrados com linha de conexão sólida). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4. SEM imagem de malhas electrospun e revestimentos electrosprayed revela fibra / tamanho de partícula e morfologia. (A) PCL pequeno diâmetro + 30% PCL-PGC 18 fibras (1-2 mm) e microfibra de grande diâmetro correspondente (4-5 mm) mesh (esquerda e direita, respectivamente), barra de escala = 10 mm; (B) de pequeno diâmetro PLGA + 10% PLA-PGC 18 (90:10) (2,5-3,5 mm) de microfibra e de grande diâmetro (6,5-7,5 mm) Malhas de microfibra (esquerda e direita, respectivamente; barra de escala = 10 mm); (C) electrosprayed partículas consistem de PCL puro (à esquerda), PCL + 50% PCL-PGC 18 (à direita), barra de escala = 20 mm; (D) electrosprayed PCL + 30% PCL-PGC 18 partículas de pequena (à esquerda) e grandes raios (direita) (barra de escala = 2 mm). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5. Em vitro e in vivo de células viabilidade / biocompatibilidade de malhas electrospun hidrofóbicas (A) No ensaio in vitro de células NIH / 3T3 de fibroblastos viabilidade após incubação de 24 h com PCL, PLGA, e malhas dopados.; (B e C) histológica (H & E) amostras de resposta in vivo de corpo estranho para hidrofóbicas PLGA + 30% em peso de PLA-PGC 18 (60:40) electrospun malhas após a implantação subcutânea de 4 semanas em ratinhos C57BL / 6 a 10X (B) e 40X (C) ampliação; (D e E) resposta à implantado electrospun PLGA puro Malhas 10X (D) e 40X (E) ampliação. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 6. Tomografia microcomputed com contraste (μCT) caracterização do molhamento grandes quantidades de malhas hidrofóbicas. O agente de contraste iodado CT ioxaglato (80 mgl / ml) até o finalR serve como um marcador não-invasivo de infiltração de água (A) malhas de PCL não-hidrofóbicas e (B) hidrofóbicas PCL + 30% de PCL-PGC 18 malhas. Mapa de cor indica malha não-molhada como vermelho e transição de amarelo para verde para azul / roxa como umectante progride. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
| Electrospun polímeros sintéticos: | Referência (s): |
| Poli (láctido-co-glicólido) | 27,36,43,48-52 |
| Poliglicolido | 52,53 |
| Poli (láctido-co-caprolactona) | 54-57 |
| Policaprolactona | 13,58-66 |
| Poliláctido | 52,67 |
| Álcool polivinílico) | 68-71 </ td> |
| Poli (etileno-glicol) / copolímeros de bloco | 72,73 |
| O poli (éster de uretano) s | 74-78 |
| Poli (carbonato de trimetileno) | 79 |
| Poli (dimetilsiloxano) | 80,81 |
| Poli (acetato de etileno-co-vinilo) | 82 |
| Polivinilpirrolidona | 83 |
| Poliamida (s) | 84-86 |
| Polyhydroxybutryate | 87,88 |
| Polifosfazeno (s) | 89,90 |
| Poli (carbonato de propileno) | 91-93 |
| Polietilenoimina | 94,95 |
| Poli (ácido glutâmico-γ) | 96 |
| Silicato | 97,98 |
Tabela 1: Exemplos de polímeros sintéticos que biomédicasforam electrospun para aplicações biomédicas, com referências de acompanhamento.
| Copolímero | Conversão (%) | Lactido um | Glicerol um | Mn (g / mol) b | M w / M n | Tg (° C) C | Tm (° C) | T c (° C) | AH 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 | (caprolactona) 81 | 19 | 21.100 | 1.7 | -53 | 31 | 19 | 55 |
Tabela 2: Caracterização de copolímeros sintetizados a Mole%; b como determinado por cromatografia de exclusão de tamanho (THF, 1,0 mL / min); Mn = peso molecular médio numérico, M w / M n = dispersibilidade C Tg = vidro.. temperatura de transição; t m = fusãotemperatura; T = temperatura de cristalização c; Δ H f = calor de fusão. D Não Tg foi observada para estes polímeros semi-cristalinos acima da faixa de temperatura de -75 ° C a 225 ° C.
| Composição de malha | Módulo de elasticidade (E) (MPa) | Final Resistência à Tração (MPa) |
| PCL uma | 15,3 | 1,5 |
| + 10% de PCL-18 PGC | 10,8 | 1,5 |
| + 30% de PCL-18 PGC | 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 |
Malhas propriedades de tração representativos de malhas electrospun um tamanho de fibra para PCL e malhas baseadas em PCL ≈ 7 um tamanho b fibra para PLGA e PLGA baseados em ≈ 7 mm: Tabela 3...
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Discussion
Nossa abordagem para a construção de materiais hidrofóbicas a partir de polímeros biomédicos combina química polímero sintético com as técnicas de processamento de polímeros de eletrofiação e electrospraying. Estas técnicas proporcionam tanto fibras ou partículas, respectivamente. Especificamente, policaprolactona e poli (lactido-co -glycolide) baseado materiais hidrofóbicas são preparados usando esta estratégia. Através da variação da composição de copolímero hidrófobo, por cento de copolímero na mistura final de polímero, o tamanho da fibra / partícula, por cento de peso total de polímero, e as condições de fabricação, a molhabilidade das electrospun / electrosprayed materiais resultantes é controlada. Os materiais fabricados neste trabalho são a partir de polímeros não-tóxicos e biocompatíveis, e possuem uma meta-estável barreira de ar na presença de água.
Os passos críticos neste protocolo envolve 1) síntese de copolímeros utilizando polimerização de abertura de anel, 2) eletrofiação ou electropulverização estes copolímeros com um polímero biomédico correspondente tal como PCL ou PLGA; e 3) caracterizando a sua morfologia, a não molhabilidade / hidrofobia, propriedades mecânicas, e in vitro / in vivo biocompatibilidade. Se dificuldades com a síntese de polímeros, modificação e / ou eletrofiação são encontrados, as seguintes técnicas irão ajudar a identificar e solucionar esses problemas.
É importante para garantir a pureza dos monómeros e que eles não contêm vestígios de água, tal como o da atmosfera. A presença de água pode impedir ou terminar a polimerização, resultar em polímeros de baixo peso molecular, ou de polímeros com distribuições de rendimento extremamente largo de peso molecular. Sempre evacuar o conteúdo de recipientes de polimerização e voltar a encher com azoto seco ou árgon, e realizar todas as adições (monômeros e catalisadores) sob seca, atmosfera inerte. Se a polimerização aparece incompleto ou sem sucesso, pode ser necessário secaros reagentes por destilação, ou re-cristalizar os monómeros para melhorar a pureza. Se desbenzilação do copolímero resultante aparece sem êxito (como observado por subsequente análise por RMN 1 H), pode ser necessário adicionar mais catalisador ou usar um reagente de catalisador diferente. Notamos especificamente aqui que a desprotecção sem sucesso tem sido observado com certos catalisadores Pd / C, e é melhor usar o que está listado na tabela de materiais.
Diversas dificuldades técnicas podem ser encontrados durante o processo de eletrofiação e electrospraying. Se a solução na ponta da agulha está flacidez, aumentar a tensão. Se vários jatos estão se formando, reduzir a tensão. Em adição a estes ajustamentos, pode ser necessário ajustar a distância da ponta-a-colector se as fibras / partículas aparecer húmida (neste caso, aumentar a distância de recolha), ou se ajustando a tensão não resolve adequadamente uma gotícula arrastando em a ponta da agulha, reduzir o distan coleçãoce. Se as fibras não se formam, pode ser necessário para aumentar a viscosidade da solução por aumento da concentração de polímero; o mesmo é válido se as fibras parecem ter uma morfologia do grânulo-em-corda. Se as dificuldades permanecem, pode ser necessário para mudar para um diferente solvente de electrospinning. Para obter mais solução de problemas, Leach e colegas de trabalho 47 fornecer um guia de solução abrangente para electrospinning.
Enquanto electrospinning e electrospraying são técnicas úteis para a fabricação de materiais biomédicos, eles têm limitações. Em primeiro lugar, estas técnicas dependem de um alvo ligado à terra para recolher fibras ou partículas, de modo condutividade eléctrica é um importante parâmetro a considerar. Pode ser difícil ou electrospin electropulverização materiais que são particularmente bons isoladores eléctricos, uma vez que o jacto de polímero pode ser mais atraídos para as zonas circundantes destes substratos. Uma possível solução envolve segurança de materiais menos condutores para cfita de cobre onductive. Além disso, enquanto que têm sido bem sucedidos em electrospinning malhas até 1 mm de espessura, o fabrico de malhas extremamente espessas possam ser impedido devido à natureza de isolamento do revestimento de polímero sobre o colector. Neste ponto, pode malhas aumento da área superficial, sem um grande aumento na sua espessura total. Em segundo lugar, dependendo do tamanho de malha desejado, uma quantidade substancial de material é necessária para alcançar a viscosidade de solução suficiente (que é necessário para electrospinning, como complicações de cadeia são necessários para a formação das fibras). Portanto, electrospinning pode não ser uma opção adequada para materiais preciosos; electrospraying geralmente utiliza concentrações mais baixas e, portanto, é menos exigente em termos da quantidade necessária de material. Se a quantidade de amostra é muito limitada, pode ser possível reduzir a perda de material, omitindo tubo conector (que de outro modo contribui para o volume morto total). Por último, a determinação da tensão de superfície crítica depende dea utilização de vários líquidos de sondagem, as quais também possuem diferentes viscosidades. Como tal, este método tem uma limitação potencial em que a viscosidade é também um factor que contribui para estes resultados.
Materiais hidrofóbicas são uma classe interessante de biomateriais, que têm encontrado utilização acrescida para uma variedade de aplicações na entrega da droga, a engenharia de tecidos, cicatrização de feridas e anti-incrustantes. Existem várias técnicas para aumentar a rugosidade da superfície de materiais biomiméticos e para não-umectantes aplicações, tais como montagem de camada por camada 15, micropatterning / microtexturing 102, eletrofiação 1,5,13 e 32 electrospraying. Destas abordagens, eletrofiação e electrospraying são métodos particularmente atraentes devido à sua escalabilidade e compatibilidade geral com substratos subjacentes. Em conclusão, esta estratégia que combina química de polímeros e de engenharia processo é versátil e geral que permitirá outrapesquisadores para preparar, caracterizar e estudar novos biomateriais, onde molhabilidade dos materiais é uma característica fundamental 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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