Syntese af Keratin-baserede Nanofiber for Biomedical Engineering

Summary

Elektrospundet nanofibers har et højt overfladeareal i forhold til vægten, fremragende mekanisk integritet, og støtte cellevækst og proliferation. Disse nanofibers har en bred vifte af biomedicinske anvendelser. Her fabrikere vi keratin / PCL nanofibre, ved hjælp af elektrospinningsteknik, og karakterisere fibrene for mulige anvendelser i tissue engineering.

Abstract

Elektrospinning, på grund af sin alsidighed og potentielle anvendelser på forskellige områder, bliver ofte anvendt til at fabrikere nanofibre. Produktion af disse porøse nanofibre er af stor interesse på grund af deres unikke fysisk-kemiske egenskaber. Her uddybe vi på fremstillingen af keratin indeholdende poly (ε-caprolacton) (PCL) nanofibre (dvs. PCL / keratin sammensatte fiber). Vandopløselig keratin blev først ekstraheret fra menneskehår og blandes med PCL i forskellige forhold. Den blandede opløsning af PCL / keratin blev transformeret ind nanofibrous membraner ved anvendelse et laboratorium designet elektrospinning oprettet. Fiber morfologi og mekaniske egenskaber af det opnåede nanofiber blev observeret og målt ved anvendelse af scanningselektronmikroskopi og trækprøveapparat. Endvidere blev nedbrydelighed og kemiske egenskaber af nanofiber undersøgt ved FTIR. SEM billeder viste ensartet overflade morfologi for PCL / keratin fibre af forskellige sammensætninger. Disse PCL / keratin fibre viste også fremragende mekaniske egenskaber, såsom Youngs modul og svigt. Fibroblastceller kunne bindes og opformeres hvilket beviser god cellelevedygtighed. Baseret på de karakteristika som beskrevet ovenfor, kan vi kraftigt argumentere for, at de blandede nanofibre af naturlige og syntetiske polymerer kan repræsentere en fremragende udvikling af kompositmaterialer, der kan anvendes til forskellige biomedicinske anvendelser.

Introduction

Elektrospinning er anerkendt som en fremherskende metode til at opnå polymernanofibrene. Fibrene kan produceres på nanoskala og fiber egenskaber kan tilpasses ^en. Denne udvikling og de særlige kendetegn ved elektrospundne nanofibre har været særlig interessant for deres ansøgninger i medicoteknik især i tissue engineering. De elektrospundne nanofibers besidder ligheder med den ekstracellulære matrix og således fremme celleadhæsion, migrering og proliferation ^2. På grund af denne lighed til den ekstracellulære matrix (ECM), kan elektrospundne fibre anvendes som materialer til at hjælpe med sårbandage, drug delivery, og til tekniske væv, såsom lever, knogler, hjerte og muskel ^3.

En række forskellige polymerer af syntetisk og naturlig oprindelse er blevet brugt til at skabe elektrospundne fibre til forskellige biomedicinske tekniske formål ^4. For nylig har der været stigende iinteresse for udviklingen af sammensatte nanofibre ved at blande syntetiske og naturlige polymerer ^4. I disse sammensætninger slutprodukterne typisk arver den mekaniske styrke af den syntetiske polymer samtidig vedtagelse biologiske signaler og egenskaber fra den naturlige polymer.

I dette forsøg er PCL og keratin præsenteret som de syntetiske og naturlige polymerer, der skal anvendes til syntesen af ​​en sammensat nanofiber. Keratin er en naturlig polymer, der findes i hår, uld og negle. Den indeholder mange aminosyrerester; af bemærkelsesværdige interesse er cystein ^4,5. Ideelt en naturligt forekommende polymer ville være biorenewable, biokompatible og biologisk nedbrydeligt. Keratin besidder alle tre af disse egenskaber samtidig øge celledeling og tilknytning til de biomaterialer er blevet indarbejdet i ^seks.

Polycaprolacton (PCL) er en resorberbar, syntetisk polymer, der er betydelig itissue engineering ^4. Denne polymer er tidligere blevet rost for dets strukturelle og mekaniske stabilitet, mangler imidlertid den celle affinitet og udviser en langvarig nedbrydningshastighed. Den hydrofobe karakter af PCL er sandsynligvis ansvarlig for den manglende celle affinitet ^7. Imidlertid PCL gør for sine begrænsninger ved at være yderst blandbar med andre polymerer. En PCL / keratin komposit skal demonstrere de mekaniske egenskaber af PCL og indarbejde de biologiske egenskaber af keratin, hvilket gør det til et ideelt valg til forskellige biomedicinske anvendelser.

Protocol

Alle protokol følger retningslinjerne fra North Carolina A & T State University Office of Research Compliance og Etik.

1. Kemisk Forberedelse til Keratin Extraction ⁴

1. Til fremstilling 1.000 ml 2% vægt / volumen pereddikesyre opløsning (PAS), under en emhætte tilsættes 20 ml pereddikesyre til 980 ml deioniseret (DI) vand.
2. Til fremstilling 1000 ml 100 mM Tris-base opløsning (TBS), der tilsættes 12,2 g Tris-base til 1.000 ml DI-vand og omrøres indtil fuldstændig opløsning.
3. Forbered fortyndet saltsyreopløsning (DHAS) i et stinkskab ved at hælde 4 ml koncentreret saltsyre i 30 ml DI-vand.
4. Skaffe cirka 20 g humant hår afklippet, der ikke er kemisk behandlet eller ændret. Hår kan være enhver længde.
5. Vask håret grundigt, i hånden, med varmt vand og sæbe. Brug deioniseret (DI) vand ved den endelige skylning.
6. Sæt håret i to 600 ml bægerglas og placer i en 80 ºC oelv i 1 time.
7. Leder væsken fra bunden af ​​bægerglasset og placer tilbage i ovnen, indtil håret er helt tørt.
8. Divide tørret hår jævnt mellem de 600 ml bægre, placere 10 g hår i hvert bægerglas. Lad ikke håret til at fylde mere end 500 ml.
9. Hæld 500 ml PAS i hvert bægerglas og sørg for at dække alle af håret. Dæk bægre med parafilm og butik for 12 timer.

2. Fremstilling af Keratin ekstraktopløsning

1. Dele håret fra PAS under anvendelse af en 500 um sigte. Indsamle affaldet PAS i en separat beholder. Skyl håret grundigt med DI vand for at fjerne alle rester PAS.
2. Placer skyllet hår i en 500 ml kolbe. Hæld 400 ml TBS i kolben, og sørg for, at håret er dækket. Placer kolben i en rystende bad indstillet til 38 ºC, 65 rpm i 1 time.
3. Efter 1 time fjernes fra rystebad og hæld væsken, ca. 400 ml keratin ekstraktionsmiddel (KES), into et 1000 ml bægerglas.
4. Hæld 400 ml DI-vand til kolben indeholdende håret sikrer, at håret er dækket og placere tilbage i rystebad i 1 time. Kolben fjernes fra ryster bad og hæld de resterende 400 ml af KES til 1000 ml bægerglas med tidligere indsamlede KES. ikke længere er nødvendig håret og kan dumpes ud af kolben og kasseres i den nærmeste skraldespanden beholderen.

3. Koncentration af keratin Extract Solution

1. Fyld rotodistiller bad til den øverste linie med destilleret vand og sat til 90 ºC. Indstil rotationshastighed til 200 rpm. Tænd for kølervæske chiller-pumpe og sat til -10 ºC.
2. Brug af et pH-meter til at overvåge pH af KES, brug en pipette til langsomt tilsættes 1 mM DHAS til KES indtil man en pH 7,0. Omrør langsomt som tilsættes opløsningen.
3. Hæld den neutraliserede KES ind i de 500 ml rundbundet kolbe indtil omkring kvart fuld. Kør destilleriet ifølge producentensprotokol for 1,25 timer.
   1. Gentag trin 3.3, indtil alt KES er blevet destilleret. Sørg for, at kolben er tilsluttet stramt.

4. Dialyse af keratin Extract Solution

1. Hæld KES opløsning ligeligt i 12 separate 14 ml koniske rør. Centrifuger rørene ved 1.050 xg i 10 min.
2. Hæld den centrifugeres KES i et rent bægerglas, og sørg for at hælde væk fra det indsamlede affald. Gentag, indtil alt KES er blevet centrifugeret.
3. Fyld en 2.000 ml måleglas med DI vand.
4. Skær dialyserør cellulosemembran til 24 inches, og klip den ene ende af røret for at holde den lukket.
5. Dyp længden af ​​røret i cylinderen Dl-vand for at gøre den mere fleksibel og lettere at åbne.
6. Åbn ikke-klippet ende af dialyserøret cellulosemembran og langsomt hældes 60 ml centrifugeret KES opløsning i rørledningen. Brug et andet klip for at lukke denne ende af røret.
7. Sætte diANALYSE rør i 2.000 ml cylinder af DI vand og lad det sidde i 24 timer. Skift DI-vand i cylinderen hver 3. til 4 timer.
8. Efter 24 timers periode, tømme dialyserede KES opløsningen i udjævnede krukker, og sørg for at efterlade plads i toppen og plads i fryseren ved -20 ° C i 24 timer.

5. Lyofilisering af keratin Extract Solution

1. Indstil frysetørreren til -86 ºC.
2. Fjern glassene indeholder frosne KES fra fryseren, tage hætterne ud af krukkerne, og placere dem i fryse tørretumbler ampuller. Placer sælerne på ampullerne og drej knappen for at skabe et vakuum tryk på 0,133 mBar. Lyofilisere prøverne i ca. 48 timer, indtil al fugten er væk.

6. Fremstilling af elektrospinding Solutions (10 vægt% Keratin Solution)

1. Fjern Keratin Pulver fra frysetørreren og vejes.
2. Tilføj DI vand til Keratin pulver til at skabe en 10% vægt / vægtKeratin opløsning.

7. Fremstilling af 10% vægt PCL Solution

1. Opnå PCL (ε-caprolacton polymer, Mn 70 - 90 kDa), og trifluorethanol (TFE). Der fremstilles en 10 vægt% PCL i TFE ved omrøring O / N og opnå en homogen blanding.

8. Fremstilling af keratin / PCL Solution

1. Hent den 10 vægt% PCL løsning tidligere fremstillede og 10 vægt% keratin løsning. Tilføj keratin i PCL opløsning dråbevis for at skabe 10 ml PCL / keratin opløsninger af 90:10, 80:20, 70:30 og 60:40 forhold.
2. Brug en vortexer at opnå en homogen blanding af PCL / Keratin løsning, inden elektrospinding.

9. Produktion af elektrospundet PCL / keratin Fiber

1. Anbring ca. 8 ml af PCL / keratin opløsning i en 10 ml engangssprøjte forsynet med en 0,5-mm plastik rørdiameter. Placer sprøjten i en sprøjtepumpe, hvor strømningshastigheden indstilles til at være 2,5 ml / time.
2. Wrap solfangeren tromle med alufolie, før du kører prøven. Sørg for, at aluminiumsfolie er stabil ved at anvende den tape mærkning på hver ende.
   Bemærk: Fibrene danner på aluminiumsfolie (se figur 2), gemme fiberen dækket folien ved RT.

10. Mekanisk Analyse af PCL / Keratin nanofibre

1. Skær prøven i 60 mm med 8 mm. Sørg for at registrere den tykkelse ved hjælp af digital mikrometer. For hver sammensætning forberedt, bruge fem prøver.
2. Fastgør 60 x 8 mm prøve i trækprøvemaskinen. Brug en specialdesignet prøveholder at vedhæfte prøven. Sandwich prøven mellem prøveholder som er lavet af et kartotekskort hjælp dobbelt-tape. Påfør 10 N vejecelle med en forskydning på 10 mm / min.
   Bemærk: Prøveholderen er designet til at være 62 mm x 40 mm med en indre vindue på 50 mm med 38 mm.
3. Optag udvidelse og belastning værdier gennem software efter software-protokol.
4. Beregn stress ved at dividere den kraft efter område af den testede prøve. Dernæst beregner stamme ved at dividere ændringen i længde ved indledende længde.
5. Generere stress-strain kurve ved at afbilde stress i y-aksen for den tilhørende stamme værdi i x-aksen.
6. Beregn Youngs modul fra det lineære område, hvor hældningen svarer til elasticitetsmodul. Bestemme trækstyrken fra stress stamme plot ved at tage 0,2% offset i stamme og trække en parallel linie til den lineære region kurve.
7. Udfør den statistiske analyse af de mekaniske data opnået i tre eksemplarer, der tidligere ved hjælp af envejs variansanalyse under anvendelse analyseprogrammet ^8. P-værdier <0,05 vire betragtet som statistisk signifikant.

11. Overflade Morfologi og Strukturel karakterisering

1. Brug scanningselektronmikroskop (SEM) med parametre for accelererende spænding på 15 kV og strøm på 5 uA at observere morfologien af ​​elektrospundne fibre.
   1. Forud for billeddannelse med SEM, klippe en 2 cm ² afsnit af fiber og knytte den til en SEM etape hjælp af kobber tape. Placer fase inde pådampningsbelægningsmaskinen og pels med guld ved 15 mA i 1 min og 30 sek for at skabe et guldlag ca. 11 nm tykt. Læg prøven i kammeret af SEM. Overhold prøver fiberen.
2. Brug Fourier transform infrarød spektroskopi (FTIR) til at karakterisere den kemiske binding mellem PCL og keratin. Placer sektion af elektrospundne nanofiber membran 2 ^cm2 i en magnetisk holder og rense systemet med tør luft inden afprøvning. Opnå spektre for 200 scanninger og analysere spektre hjælp standard software ifølge software-protokol.
3. Udføre spektrum analyse ved anvendelse af standard software og anvende triplikater af hver forholdet nanofiber ifølge fabrikantens protokol.

12. Undersøgelse af Cell-fiber Interaction

1. Skær fibre til 16 mm ² prøver. Brug en biokompatibel, silikonebaseret lim til at fastsætte hver prøve til dækglas med en 12 mm diameter.
2. Lim ene ende af fiberen prøven til bagsiden af ​​dækglasset, wrap prøven omkring dækglasset, så lim den frie ende af prøven til bagsiden af ​​dækglasset samt, forlader toppen af ​​slip dækket med kun fiberprøve.
3. Prøveemner fiberen i en 24-brønds plade. Steriliser prøverne ved at nedsænke i 80% ethanol i 1 time.
4. Skyl ethanol fra prøverne under anvendelse af deioniseret vand. Derefter pipette 2 ml basalt medium onto prøverne, og sørg for at dække hele prøven. Fjern mediet efter 5 min.
5. Brug fibroblast 3T3 celler til frø prøver fiber. Suspendere cellerne i Dulbeccos modificerede Eagles medium (DMEM) suppleret med antibiotika og 10% føtalt bovint serum (FBS), således at der er ca. 62.000 ^celler / cm2 pr 1 ml DMEM.
6. Drop 1 ml af 3T3-celle-indeholdende DMEM-opløsning i hver brønd plade sikrer, at hver fiber prøve er dækket med ca. 62.000 ^celler / cm2. Inkuber de godt plader i 24 timer ved 37 ° C og _5% CO2. Bemærk: Anvend _5% CO2, fordi dette niveau normalt kan opretholde pH af cellen medier i fysiologiske område for dage.

13. Nedbrydning af Nanofiber Matrix

1. Cut tørrede PCL / keratin nanofiber membraner i firkantede ca. 30 mm x 30 mm.
2. Sterilisere de 900 mm ² prøver med 80% alkohol til en 10 min inkubationsperiode og vask grundigt med DI vand. Inkuber prøverne i 15 ml PBS, pH 7,5, ved 37 * C. Udskift buffer hver 3. dag.
3. Tag membranerne ud af opløsningen med bestemte intervaller, 1 uge og 7 uger, og skyl med deioniseret vand.
4. Placer membranprøverne i frysetørreren ampuller. Placer sælerne på ampullerne og drej knappen til at skabe et vakuum. Lyofilisere i 24 timer, indtil den er helt tør.
5. Fastgør tørrede prøve det til et SEM trin under anvendelse af kobber tape. Placer scenen inde i pådampningsbelægningsmaskinen og frakke med guld på 15 mA i 1 min og 30 sek.
6. Læg prøven i kammeret af SEM. Overhold prøver fiber ved en accelererende spænding på 1,5 kV og 5 uA strøm.

Representative Results

fiber Morfologi
SEM billeder af fibrene blev opnået for alle fibersammensætninger. Se figur 3. Fiber billede bekræfter, at fibrene tilfældigt orienteret.

Mekanisk testning
Mekanisk stærke fibre er generelt påkrævet for forskellige vævsdyrkningsapplikationer. Disse fibre bør bevare tilstrækkelig styrke og fleksibilitet under visse stress og miljøforhold ^9. Almindeligvis stilladser ønskes at have moduli tæt på den for målvævet at undgå stress afskærmning effekter og til at opretholde tilstrækkelig styrke under in vivo og / eller in vitro cellevækst ^10. Tensile Tester blev anvendt til at måle Youngs modul og brudstyrke af fiberen. Young modulus (MPa) af PCL / keratin i forhold på 100: 00, 90:10, 80:20, og 70:30 wsom viser sig at være 10 ± 2, 8 ± 1, 5 ± 1,5, og 4,5 ± 1,6 henholdsvis ^4. Tilsvarende brudstyrke (MPa) af PCL / keratin i forhold på 100: 00, 90:10, 80:20, og 70:30 blev fundet at være 3 ± 1,2, 2 ± 0,5, 1 ± 0,2, og 1 ± 0,3 henholdsvis ⁴ som set i tabel 1. Figur 4 viser den grafiske trend af variation af Youngs modul versus PCL.keratin forhold. Den tendenslinje i grafen hjælpemidler i yderligere forstå at bryde forlængelse sats.

Strukturel og Morfologisk karakterisering
I figur 5, FTIR transmittans spektre for PCL / keratin sammensatte nanofibre viser bånd ved 2.950 ^cm-1, 1050 cm ^-1, og 1.240 cm ^-1 skyldes asymmetriske stretching vibrationer af _CH2, CO og COC grupper, hhv. Toppens carbonyl absorption ved 1720 ^cm-1 that er karakteristisk for PCL er også synlig ^4,11. Absorptionsbånd ved (3.286 ^cm-1), (3.056 - 3.075 ^cm-1), (1.600 - 1.700 ^cm-1), (1.480 - 1.580 ^cm-1) og (1.220 - 1.300 ^cm-1) er tegn på keratin proteiner. Båndene er blevet betegnet som amid A, B, I, II, og III, henholdsvis.

Båndene og toppe til stede i FTIR-spektrene ændring med de øgede keratin koncentrationer i kompositten. Deres udseende indikerer tilstedeværelsen og strukturelle kropsbygning af keratin kæder dog samspillet mellem toppene og bands gjorde forårsage nogle problemer. For eksempel amid I bånd til stede ved 1.600 - er 1.700 ^cm-1 typisk anvendes til at studere keratin imidlertid bandet er lidt skæmmes af PCL top. Heldigvis vil amid II bandet tilstrækkeligt til at bevise keratin tilstedeværelse, keratin kæde kropsbygning, og limning interaktioner mellem PCL ogkeratin funktionelle grupper.

Cell-Fiber Interaction
Brug af scanningselektronmikroskopi cellen-fiber interaktion blev undersøgt. Figur 6 viser SEM billeder af 3T3 fibroblastceller, som var dyrket på nanofiber prøver i 24 timer. Den vedhæftning af cellerne til nanofiber prøverne er synlig og viser, at cellen filopodia tendens til at følge tilpasningen af ​​de nanofibre, når de er ens i diameter. Almar Blå (AB) assay blev udført for at kvantificere levedygtigheden af ​​3T3-celler i fibrene. AB er den kemiske resazurin. Denne ikke-fluorescerende farvestof trænger ind i levende celler, mitokondriske reduktaser reducerer resazurin til resorrufin som er lyserødt og fluorescerende. Der var ikke signifikant forskel i toksicitet niveauer af forskellige forhold af PCL / keratin.

< br /> Figur 1. Billeder af Keratin Udvindingsproces (A) Renset menneskehår før ekstraktion.; (B) Hårfarve efter keratin udvinding (C) Keratin ekstraktopløsning; (D) Frysetørret keratin pulver. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 2. Digitalkamera Billeder af elektrospundne Fibre. Billeder af som syntetiserede fibre af CL / keratin med forskellige forhold, der er indsamlet på aluminiumsfolie. Klik her for at se en større version af dette tal.

e 3 "src =" / files / ftp_upload / 53.381 / 53381fig3.jpg "/>
Figur 3. SEM Billeder af PCL / keratin nanofibre. (AC) billeder af nanofibre spundet fra løsninger med PCL / keratin forhold på 70:30, 80:20, og 90:10 hhv. Indsatsene viser større forstørrelse billeder af hver tilsvarende SEM billede. SEM billeder (DF) og (GI) repræsenterer fibrene vist i billeder (AC) efter 1- og 7-ugers nedbrydningstesten hhv. Skalaen bar i mellemværker repræsenterer 500 nm (se skala bar i billedet C). Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 4. Graf over Modulus versus PCL / Keratin Nøgletal. En graf af keratin koncentration versus Young modul viser grafisk tendens af variation af Youngs Modulus. Tendenslinjen hjælpemidler i forståelsen bryde forlængelse sats. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 5. FTIR spektre af PCL / keratin nanofibre med forskellige forhold. Spektret bekræfter bindingen af PCL til keratin. Den største top målt ved 1.722 ^cm-1 er enig med standard grundlæggende målinger af PCL absorption band og er synlig i alle spektre. Klik her for at se en større version af dette tal.

Figur 6. SEM billeder viser morfologi 3T3 fibroblastceller podet på PCL / keratin Nanofiber Membrane. Images A, B og C repræsenterer PCL / keratin med forhold på 90/10, 80/20 og 70/30, henholdsvis. Billeder (A '), (B'), og (C ') er større forstørrelse billeder af (A), (B) og (C), henholdsvis. De mørkere områder på billederne, angiver placeringen af hver fibroblastceller knyttet ovenpå og hele nanofiber topografi. Klik her for at se en større version af dette tal.

Nøgletal	Youngs modulus (Mpa)	Brudstyrke (Mpa)
100/0	10 ± 2	3 ± 1,2
90/10	8 ± 1	2 ± 0,5
80/20	5 ± 1,5	1 ± 0,2
70/30	4,5 ± 1,6	1 ± 0,3

Tabel 1. Mekaniske egenskaber for PCL / keratinfibre

Discussion

Ekstraktion af keratin fra menneskehår blev succes opnået. Den pereddikesyre fungerede som et oxidationsmiddel på menneskehår, hvilket tillader keratin, der skal ekstraheres ved Tris Base. Produktionen af ​​keratin pulver var lille målestok på grund af det faktum, at det kun blev gjort til forskningsformål. Denne procedure er allerede etableret i industrien til produktion i stor målestok. Formålet med at udtrække den lille skala keratin var at kontrollere forurening, batch variation, og omkostningseffektivitet.

Keratin ekstraktion er det begrænsende trin i denne procedure. Udbyttet af keratin pulver er meget lav, 0,7 - med 2%. 20 g menneskehår gav 0,14 - 0,4 g keratin. Et andet kritiske trin ved fremstillingen af ​​de elektrospundne fibre formulere en løsning, der er egnet til elektrospinning. Keratin blev let dispergeret i DI vand, men ved elektrospinning, keratin / vand-opløsning resulterede ikke i fiberdannelse. At give den nødvendige molecular interaktioner at skabe nanofibre en copolymer blev introduceret til opløsningen. PCL opløst i TFE, var i stand til at interagere mere kraftigt med keratin gennem hydrogenbinding. TFE var i høj grad ansvarlig for stabilitet af copolymeren komplekser på grund af dens elektronegativitet og sure adfærd.

Blanding af keratin opløsning med PCL opløsning præsenterede nye udfordringer på grund af det faktum, at PCL er kendt for at være hydrofobe, mens keratin er kendt for at være hydrofile. Som vi steg forholdet mellem keratin var det vanskeligt at opnå den homogene blanding. Dette problem blev løst ved at tilføje keratin løsning drop klogt at PCL løsning, og vortex det manuelt i 30 min.

SEM billeder viser fremragende overflade morfologi, der er ideel for cellevækst og proliferation. De sammenlignende FTIR resultater viser god blandbarhed mellem PCL og keratin i elektrospundne fibre. Dette kan være på grund af intermolekylær hydrogen Bonding mellem PCL og keratin. En anden faktor er den hastighed, hvormed elektrospundne fibre størkne forhindrer PCL sammenlægning i blandingen. Den strukturelle og mekaniske integritet opretholdes af de molekylære interaktioner mellem PCL og keratin, hvilket gør materialet velegnet til regenerativ medicin applikationer. Disse elektrospundne fibre blev fundet at have unge moduli lukke det native væv. Mekanisk stærke fiber er i stand til at understøtte celleadhæsion og proliferation. PCL / keratin nanofibre udstillet god ensartethed, strukturel integritet, egnede mekaniske egenskaber, og cellulære kompatibilitet. Youngs modul (MPa) for PCL / keratin i forhold på 100: 00, 90:10, 80:20, og 70:30 blev fundet at være 10 ± 2, 8 ± 1, 5 ± 1,5, og 4,5 ± 1,6 henholdsvis . De moduli faldt som forholdet mellem keratin tilsat forøget. Cell vedhæftning og spredning på PCL / keratinfibre bekræfter, at fibrene er ikke giftige og yde støtte til vækst celler.Den filopodia vækst langs nanofibre indikerer positiv vekselvirkning mellem fibroblaster og PCL / keratinfibre.

Elektrospinningsteknik blev med succes anvendt til syntese af PCL / Keratin baserede nanofibre. Denne teknik, i modsætning til andre eksisterende metoder, har vist sig at være pålidelige og omkostningseffektive og kan potentielt anvendes i stor skala nanofiber produktion. Fra denne undersøgelse, konkluderer vi, at PCL / Keratin baserede sammensatte nanofibrous stilladser har potentiale til at blive anvendt til biomedicinske anvendelser og efterligner naturlige ECM for vævsdyrkningsapplikationer.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Human Hair			Obtained from Local Barber Shop in Greensboro
Peracetic acid	Sigma Aldrich
PCL (e-caprolactone polymer)	Sigma Aldrich	502-44-3	Mn 70-90 kDa
Trifluoroethanol (TFE)	Sigma Aldrich	75-89-8
Tris Base (TrizmaTM Base Powder)	Sigma Aldrich		>99.9% crystalline
Hydrochloric Acid	Fischer Scientific	A144C-212 Lot 093601	Waltham, MA
Kwik-Sil	World Precision Instruments		Sarasota, FL
Cellulose membrane	Sigma Aldrich		12 - 14 kDa molecular cut off
optical microscope	Olympus BX51M	BX51M	Japan
scanning electron microscope	Hitachi SU8000	SU8000	Japan
Table-Top Shimadzu machine	North America Analytical and Measuring Instruments AGS-X series	AGS-X Series	Columbia, MD
Fourier transform infrared spectroscopy	Bruker Tensor 2 Instrument		Billerica, MA
Microcal Origin software			Northampton, MA
X-ray diffraction (XRD)	Bruker AXS D8 Advance X-ray Diffractometer		Madison, WI
Fibroblast 3T3  cell	American Tissue Type Culture Collection		Manassas, VA
Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM	Invitrogen		Grand Island, NY
Spectra max Gemini XPS microplate reader	Molecular Devices		Sunnyvale, CA
Student- Newman-Keuls post hoc test	SigmaPlot 12 software