Name: Biyomedikal Mühendisliği için keratin bazlı nanofiber sentezi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-02-07T15:00:00.000+00:00
Duration: 14 min 43 s
Description: Öğrenin keratin/PCL nanofiber sentezi için elektrospinning yöntemini biyomedikal mühendisliğinde. Bu teknik doku mühendisliği, yara iyileşmesi ve ilaç taşıma uygulamalarında hücre büyümesini destekler.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Yazarlar destek finansmanı için devrim Metalik Biyomalzemeler için Mühendisliği Araştırma Merkezi (ERC-0812348) ve Nanoteknoloji Lisans Eğitim (AET 1242139) aracılığıyla Ulusal Bilim Vakfı teşekkür etmek istiyorum.

Tüm protokol Araştırma Uyum ve Etik North Carolina A &amp; T State University Ofisi yönergeleri takip eder. Keratin Ekstraksiyon 4 için 1. Kimyasal Hazırlama <ol><li> davlumbaz altında,% 2 ağırlık / hacim olarak perasetik asit çözeltisi (PAS) 1000 ml hazırlamak için iyonu giderilmiş (Di) su, 980 ml perasetik asit 20 ml ekleyin. </li><li> 100 mM Tris baz çözeltisi (TBS) 1000 ml hazırlamak için, Dİ su 1000 ml Tris bazı 12.2 g ekleyin ve tümüyle çözülene kadar karıştırın. </li><li> DI suyun 30 ml konsantre edilmiş hidroklorik asit 4 ml dökülerek bir çeker ocak içinde, seyreltik hidroklorik asit çözeltisi (DHAS) hazırlayın. </li><li> kimyasal tedavi veya değiştirilmediğini insan saçı kupürleri yaklaşık 20 g tedarik. Saç herhangi bir uzunlukta olabilir. </li><li> ılık su ve sabun ile, elle iyice saçları yıkayın. son durulama için deiyonize (DI) su kullanın. </li><li> 80 ºC o iki 600 ml bardak içine saç ve yerine koymak1 saat süre ile ven. </li><li> beher altındaki sıvıyı boşaltın ve saç tamamen kuruyana kadar fırında geri yerleştirin. </li><li> Bölme, her behere saç 10 g yerleştirilmesi, 600 ml&#39;lik çanaklar arasında eşit bir şekilde saç kurutuldu. 500 ml&#39;den fazla doldurmak için saç izin vermeyin. </li><li> tüm saç kapsayacak şekilde emin her behere PAS 500 ml dökün. 12 saat parafilm ve mağaza ile beher örtün. </li></ol> Keratin Özü Çözüm 2. Hazırlık <ol><li> 500 um elek kullanılarak PAS saç ayırın. Ayrı bir kapta atık PAS toplayın. herhangi bir artık PAS kaldırmak için DI su ile iyice saçlarınızı durulayın. </li><li> 500 ml&#39;lik bir şişe içinde durulanmıştır saç yerleştirin. saç kaplıdır emin, balona TBS 400 ml dökün. 38 ° C, 1 saat boyunca 65 rpm&#39;de ayarlanmış bir çalkalama banyosu üzerinde yer şişe. </li><li> 1 saat sonra, keratin ekstraksiyon çözeltisi yaklaşık 400 ml (KS), sıvı banyonun çalkalama kaldırmak ve dökmek I1000 ml&#39;lik bir cam nBu. </li><li> Saç kaplı ve 1 saat boyunca çalkalama banyosu Lütfen yer olduğunu garanti saç ihtiva eden şişe içine DI suyun 400 ml dökün. çalkalama banyosundan balon çıkarın ve daha önce toplanan KES 1000 ml&#39;lik bir cam kaba KES kalan 400 ml dökün. saç artık gerekli ve en yakın çöp kutusuna balonun dışına atılmış ve atılabilir. </li></ol> Keratin Özü Çözüm 3. Konsantrasyon <ol><li> damıtılmış suyla üst çizgiye rotodistiller banyo doldurmak ve 90 ºC ye ayarlayın. 200 rpm olarak ayarlayın dönme hızı. Soğutucu soğutucu-pompa açın ve -10 ºC ayarlanır. </li><li> pH metre kullanılarak, KES pH izlemek yavaş yavaş pH 7.0 ulaşana kadar KES 1 mM DHAS eklemek için bir pipet kullanın. çözeltisi ilave edilir yavaş ilave edin. </li><li> Tam yaklaşık çeyreğine kadar yuvarlak tabanlı bir şişeye 500 ml nötralize KES dökün. üreticinin göre distile çalıştırın1.25 saat için protokol. <ol><li> KES tüm kadar adımı yineleyin 3.3 distile edilmiştir. Şişe sıkıca bağlı olduğundan emin olun. </li></ol></li></ol> Keratin Özü Çözüm 4. Diyaliz <ol><li> 12 ayrı 14 ml konik tüpler içine eşit KES çözüm dökün. 10 dakika boyunca 1050 x g&#39;de santrifüjleyin tüpler. </li><li> Toplanan enkaz uzak dökmek için emin olun, temiz bir behere santrifüj KES dökün. KES her santrifüj kadar yineleyin. </li><li> Dolgu 2.000 ml DI su ile dereceli silindir. </li><li> 24 inç diyaliz tüp selüloz zarı kes ve kapamak tutmak için hortumun bir ucunu klibi. </li><li> daha esnek ve açık kolaylaştırmak için DI suyun silindir tüp uzunluğunu batırın. </li><li> Diyaliz tübü selüloz membranı olmayan kesilmiş uç açık yavaş yavaş boru halinde santrifüj KES çözeltisi 60 ml dökün. Hortumun bu ucunu kapatmak için başka bir klibi kullanın. </li><li> di koymakDİ su 2,000 mi silindirde alysis boru ve 24 saat boyunca bekletin. silindir içinde her 3 ila 4 saat distile su değiştirin. </li><li> 24 saatlik bir süre sonra, 24 saat boyunca -20 ° C&#39;de derin dondurucuda üstündeki alan ve yeri terk emin olmak kapaklı kavanoz içine diyaliz KES çözüm boşaltın. </li></ol> 5. Liyofilizasyon Keratin Özü Çözüm <ol><li> -86 ºC dondurarak kurutucunun ayarlayın. </li><li> , Dondurucu dondurulmuş KES içeren kavanoz Kaldır kavanoz kapalı kapaklarını almak ve donma kurutma ampullere koyun. ampuller üzerindeki mühürler yerleştirin ve 0.133 mBar&#39;lık bir vakum basınç oluşturmak için düğmeyi çevirin. nem, tüm bitene kadar yaklaşık 48 saat boyunca örnekleri liyofilize edin. </li></ol> Elektrospinning Çözümleri 6. Hazırlama (ağırlıkça% 10 Keratin Çözümü) <ol><li> lyophilizer gelen Keratin Tozu çıkarın ve tartın. </li><li> % 10 ağırlık / ağırlık oluşturmak için Keratin toz DI su ekleyinKeratin çözüm. </li></ol> % 10 ağırlık PCL Çözüm 7. Hazırlık <ol><li> Ve trifloroetanol (TFE) - PCL (90 kDa ε-kaprolakton polimer, Mn 70) edinin. karıştırma O / N TFE ağırlık PCL tarafından% 10 hazırlayın ve homojen bir karışım elde. </li></ol> Keratin / PCL Çözüm 8. hazırlanması <ol><li> Ağırlıkça% 10 PCL çözelti, önceden hazırlanmış ve ağırlık olarak% 10, keratin çözelti elde edilir. 90:10, 80:20, 70:30 10 ml PCL / keratin çözümler ve 60:40 oranları yaratmak için akıllıca PCL çözüm damla içine keratin ekleyin. </li><li> Elektrospinning önce PCL / keratin çözeltisi homojen bir karışım elde etmek için bir vorteks kullanın. </li></ol> Electrospun PCL 9. Üretim / keratin Fiber <ol><li> 0.5 mm çaplı bir plastik tüp ile donatılmış bir 10 ml tek kullanımlık şırınga PCL / keratin çözeltisi, yaklaşık olarak 8 ml yerleştirin. Akış hızı 2.5 ml / saat olarak ayarlanır, bir şırınga pompası şırınga yerleştirin. </li><li&gt; Tüpe bağlı iğne ucu kadar gerilim uygulayın (~ yatay 30 derecede davul toplama elyaftan ~ 23 cm konumlandırılmış ve). tüp 22 kV voltaj ve yaklaşık 200 rpm&#39;de kolektör tamburu döndürmek - 19 uygulayın. <ol><li> örnek çalıştırmadan önce alüminyum folyo ile kolektör davul sarın. alüminyum folyo her iki uçta da etiketleme bant uygulayarak istikrarlı olduğundan emin olun. Not: elyaflar alüminyum folyo oluşturacak (Şekil 2), oda sıcaklığında, elyaf kapalı folyo saklayın. </li></ol></li></ol> PCL / Keratin nanoliflerden 10. Mekanik Analizi <ol><li> 8 mm, 60 mm olarak numune kesin. dijital mikrometre kullanılarak kalınlığı kaydetmek için emin olun. hazırlanan her bileşim için beş numune kullanın. </li><li> gerilme test 60 x 8 mm örneği takın. örnek takmak için özel olarak tasarlanmış örnek tutucu kullanın. çift ​​kullanarak bir dizin kartından yapılan numune sahipleri arasındaki örnek Sandwichtaraflı bant. 10 mm / dakika arasında bir yer değiştirme hızı ile 10 N yük hücresi uygulanır. Not: örnek tutucu 38 mm, 50 mm bir iç pencere ile 40 mm 62 mm olacak şekilde tasarlanmıştır. </li><li> Kayıt uzatma ve yazılım protokolüne göre yazılım aracılığıyla yük değerleri. </li><li> Test edilen örnek alam ile kuvvet bölünerek stres hesaplayın. Daha sonra, başlangıç ​​uzunluğuna göre uzunluğu değişimi bölünmesiyle suşu hesaplar. </li><li> x-ekseni gerilme değerinin karşılık gelen y-ekseninde stres çizerek gerilme-deformasyon eğrisi oluşturmak. </li><li> eğimi elastisite modülü eşittir lineer bölgeden Young modülüne hesaplayın. zorlanma ofset% 0,2 alarak ve doğrusal bölge eğrisine paralel bir çizgi çizerek gerilme deformasyon grafiğinden çekme dayanımı belirleyin. </li><li> Daha önce analiz yazılımı 8 kullanarak varyans tek yönlü analizi kullanılarak üç nüsha olarak elde edilen mekanik verilerin istatistiksel analizi yapın. P değerleri &lt;0.05 bizistatistiksel olarak anlamlı kabul yeniden. </li></ol> 11. Yüzey Morfolojisi ve Yapısal Karakterizasyonu <ol><li> electrospun elyaf morfolojisinin gözlemlemek için 15 kV voltaj ve 5 uA akım hızlandırma parametreleri ile tarama elektron mikroskobu (SEM) kullanın. <ol><li> SEM görüntü vermeden önce, lif, 2 cm2&#39;lik bir bölüm kesilir ve bakır bant kullanarak SEM aşamasına ekleyin. yaklaşık 11 nm kalınlığında bir altın tabakası oluşturmak için 1 dakika ve 30 saniye süreyle 15 mA&#39;da altın püskürtme kaplayıcı ve ceketin içine sahne yerleştirin. SEM odasına örnek yükleyin. lif örnekleri dikkate alın. </li></ol></li><li> PCL ve keratin arasındaki kimyasal bağları karakterize etmek için kızılötesi spektroskopi (FTIR) dönüşümü Fourier kullanın. Manyetik tutucu electrospun nanofiber membranın 2 cm 2 bölüm yerleştirin ve testten önce kuru hava ile sistemi temizlemek. 200 taramalar için spektrumları elde ve sta kullanarak spektrumları analizYazılım protokolüne göre ard yazılım. </li><li> Standart yazılımı kullanarak spektrum analizi yapın ve üreticinin protokolüne göre nano her oranının triplicates kullanın. </li></ol> Hücre fiber Etkileşim 12. Çalışması <ol><li> 16 mm2 örnekleri lifleri kesin. 12 mm çaplı lamelleri her bir örnek düzeltmek için bir biyolojik olarak uyumlu, silikon bazlı tutkal. </li><li> , Daha sonra da kapak kayma arkasına Numunenin serbest ucunu tutkal, lamel çevresinde örnek Sarma Yalnızca kaplı astar üst ayrılan kapak kayma arkasına elyaf numunesinin bir ucunu yapıştırmak elyaf numunesi. </li><li> 24 oyuklu bir plaka içerisinde elyaf örnekleri yer. 1 saat% 80 etanol içinde daldırarak örnekleri sterilize edin. </li><li> Distile su ile örnekleri etanol durulayın. Daha sonra, bir pipet, tüm numune kapsayacak şekilde emin numuneye bazal ortam 2 ml. 5 dakika sonra orta çıkarın. </li><li> Kullanım fibroblast 3T3 hücreleri lif örnekleri tohum. DMEM 1 ml başına / cm2 yaklaşık 62,000 hücre olduğu antibiyotik ve bu,% 10 fetal sığır serumu (FBS) ile desteklenmiş Dulbecco&#39;nun modifiye edilmiş Eagle ortamı (DMEM) içinde süspanse. </li><li> Her bir elyaf numunesi / cm2 yaklaşık 62,000 hücre ile kaplıdır temin her bir plaka olarak işlenmiş 3T3 hücre içeren DMEM çözeltisi 1 ml bırakın. 37 ° C&#39;de 24 saat% 5 CO2 için iyi inkübe edin. Not: kullanımlar% 5 CO2 bu seviyesi genellikle günde fizyolojik aralıkta hücre ortamının pH değeri korumak için. </li></ol> Nanolif Matrix 13. Parçalanma <ol><li> Kesim kare yaklaşık 30 mm x 30 mm içine PCL / keratin nano membranlar kurutulmuştur. </li><li> 10 dakika inkübasyon dönemi için% 80 alkol ile 900 mm 2 örnekleri sterilize ve DI su ile iyice yıkayın. 37 ° C&#39;de, PBS, pH 7.5, 15 ml numune inkübe edin. buf değiştirinHer 3 günde bir fer. </li><li> , Belirtilen aralıklarla çözümün dışına zarlarını alın 1 hafta ve 7 hafta ve DI su ile durulayın. </li><li> Dondurma kurutucu ampullere membran örnekleri yer. ampuller üzerindeki mühürleri yerleştirin ve bir vakum yaratmak için düğmeyi çevirin. Tamamen kuruyana kadar, 24 saat boyunca liyofilize edin. </li><li> Bakır bant kullanarak SEM sahneye kurutulmuş numune onu takın. 1 dakika ve 30 saniye süreyle 15 mA&#39;da altın püskürtme kaplayıcı ve ceketin içine sahne yerleştirin. </li><li> SEM odasına örnek yükleyin. 1.5 kV ve 5 uA akımının bir hızlandırma gerilimi lif örnekleri dikkate alın. </li></ol>

<ol><li>Huang, Z. -M., Zhang, Y. Z., Kotaki, M., Ramakrishna, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+review+on+polymer+nanofibers+by+electrospinning+and+their+applications+in+nanocomposites%5BTitle%5D)+AND+%22Compos+Sci+Technol%22%5BJournal%5D)">A review on polymer nanofibers by electrospinning and their applications in nanocomposites.</a> Compos Sci Technol. 63, (2003).</li>
<li>Li, W. J., Laurencin, C. T., Caterson, E. J., Tuan, R. S., Ko, F. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospun+nanofibrous+structure%3A+a+novel+scaffold+for+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Mater+Res%22%5BJournal%5D)">Electrospun nanofibrous structure: a novel scaffold for tissue engineering.</a> J Biomed Mater Res. 60, 613-621 (2002).</li>
<li>Liu, W., Thomopoulos, S., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospun+nanofibers+for+regenerative+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Healthc+Mater%22%5BJournal%5D)">Electrospun nanofibers for regenerative medicine.</a> Adv Healthc Mater. 1, 10-25 (2012).</li>
<li>Edwards, A., Jarvis, D., Hopkins, T., Pixley, S., Bhattarai, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Poly%28-caprolactone%29%2Fkeratin-based+composite+nanofibers+for+biomedical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Mater+Res+B%22%5BJournal%5D)">Poly(-caprolactone)/keratin-based composite nanofibers for biomedical applications.</a> J Biomed Mater Res B. 103, 21-30 (2015).</li>
<li>Dowling, L. M., Crewther, W. G., Parry, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Secondary+structure+of+component+8c-1+of+alpha-keratin.+An+analysis+of+the+amino+acid+sequence%5BTitle%5D)+AND+%22Biochem+J%22%5BJournal%5D)">Secondary structure of component 8c-1 of alpha-keratin. An analysis of the amino acid sequence.</a> Biochem J. 236, 705-712 (1986).</li>
<li>Yamauchi, K., Maniwa, M., Mori, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cultivation+of+fibroblast+cells+on+keratin-coated+substrata%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomat+Sci-Polymer%22%5BJournal%5D)">Cultivation of fibroblast cells on keratin-coated substrata.</a> J Biomat Sci-Polymer. 9, 259-270 (1998).</li>
<li>Shea, L. D., Wang, D., Franceschi, R. T., Mooney, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineered+Bone+Development+from+a+Pre-Osteoblast+Cell+Line+on+Three-Dimensional+Scaffolds%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+E%22%5BJournal%5D)">Engineered Bone Development from a Pre-Osteoblast Cell Line on Three-Dimensional Scaffolds.</a> Tissue E. 6, 605-617 (2000).</li>
<li>Fortin, M. -J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+Biological+Software%5BTitle%5D)+AND+%22Q+Rev+Biol%22%5BJournal%5D)">New Biological Software.</a> Q Rev Biol. 71, 169-170 (1996).</li>
<li>Bhattarai, N., Edmondson, D., Veiseh, O., Matsen, F. A., Zhang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrospun+chitosan-based+nanofibers+and+their+cellular+compatibility%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Electrospun chitosan-based nanofibers and their cellular compatibility.</a> Biomaterials. 26, 6176-6184 (2005).</li>
<li>Yang, S., Leong, K. F., Du, Z., Chua, C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+design+of+scaffolds+for+use+in+tissue+engineering.+Part+I.+Traditional+factors%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+E%22%5BJournal%5D)">The design of scaffolds for use in tissue engineering. Part I. Traditional factors.</a> Tissue E. 7, 679-689 (2001).</li>
<li>Bhattarai, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Natural-Synthetic+Polyblend+Nanofibers+for+Biomedical+Applications%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater%22%5BJournal%5D)">Natural-Synthetic Polyblend Nanofibers for Biomedical Applications.</a> Adv Mater. 21, 2792-2797 (2009).</li>
</ol>

Yazarlar hiçbir rakip mali çıkarları olduğunu beyan ederim.

insan saç keratin çıkarımı başarıyla gerçekleştirilmiştir. perasetik asit, keratin Tris bazı ile ekstre sağlayan, bir saç telinin bir oksitleyici madde olarak vermiştir. keratin tozu üretimi nedeniyle sadece araştırma amaçlı yapıldığını gerçeğine küçük ölçekli oldu. Bu prosedür, zaten büyük ölçekli üretim için endüstri kurulmuştur. küçük ölçekli keratin çıkarma amacı kirlenmesini, toplu değişkenliği ve maliyet etkinliğini kontrol etmek oldu. Keratin ekstraksiyon Bu prosedürün sınırlayıcı bir...

Elektrospinning polimer nanolifler ulaşmanın bir yaygın yöntem olarak kabul edilmektedir. Lifler, bir nano üzerinde üretilebilir ve lif özellikleri 1 özelleştirilebilir. Bu gelişmeler ve electrospun nanoliflerden özellikleri özellikle doku mühendisliği biyomedikal mühendisliği uygulamaları için özellikle ilginç olmuştur. Electrospun nanolifler ekstraselüler matriks benzerlikler sahip ve böylece hücre yapışmasını, göç ve çoğalmasını 2 teşvik eder. Nedeniyle hücre dışı matrisin (ECM) Bu benzerlik, electrospun elyaf yara sargıları, ilaç uygulama yardımcı maddeler olarak kullanılabilir ve böyle karaciğer, kemik, kalp, kas 3 mühendislik dokularının. Sentetik ve doğal kökenli çeşitli polimerler arasında çeşitli farklı biyomedikal mühendislik uygulamaları 4 electrospun lifleri oluşturmak için kullanılmıştır. Son zamanlarda orada artmaktadırsentetik ve doğal polimerleri 4 harmanlayarak kompozit nano geliştirilmesinde menfaati arasında fark. Bu kompozisyonlarda nihai ürünler genellikle doğal polimerden biyolojik işaretler ve özellikleri benimseyerek sentetik polimer ile ilişkili mekanik mukavemet devralır. sentetik ve doğal polimerler, karma bir nano sentezi için kullanılmak üzere, bu deneyde, PCL keratin sunulmaktadır. Saç, yün ve çivi bulunan doğal bir polimerdir. Birçok amino asit kalıntıları içerir, önemli ilgi sistein 4,5 olduğunu. İdeal olarak, doğal olarak oluşan bir polimer, biorenewable bir biyouyumlu ve biyobozunur olacaktır. Ayrıca 6&#39;da dahil edilmiştir Biyomalzemelere hücre çoğalmasını ve eki geliştirirken Keratin bu özellikleri her üç sahiptir. Polikaprolakton (PCL) önemli olan bir emilebilir sentetik bir polimerdirdoku mühendisliği 4.. Bu polimer daha önce yapısal ve mekanik stabilite için takdir edilmiştir, ancak, bu, hücre afinitesine sahip değildir ve uzun bir bozulma oranı gösterir. PCL hidrofobik yapısı hücresi afinite 7 olmaması için olası sorumludur. Ancak, PCL diğer polimerler ile son derece karışabilir kalarak kendi sınırlamaları için yapar. Bir PCL / keratin kompozit PCL mekanik özelliklerini göstermek ve çeşitli biyomedikal uygulamalar için ideal bir seçim yapma, keratin biyolojik özelliklerini içermelidir.

<table><tbody><tr><td>İnsan Saçı&nbsp;</td><td></td><td></td><td>Greensboro'daki Yerel Berber Dükkanından Elde Edildi</td></tr><tr><td>Perasetik asit</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PCL (e-kaprolakton polimeri)</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>502-44-3</td><td>Mn 70-90 kDa</td></tr><tr><td>Trifloroetanol (TFE)</td> <td>Sigma Aldrich</td><td>75-89-8</td><td></td></tr><tr><td>Tris Baz (TrizmaTM Baz Tozu)</td> <td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>>% 99.9 kristal</td></tr><tr><td>Hidroklorik Asit</td><td>Fischer Scientific</td><td>A144C-212 Lot 093601</td><td>Waltham, MA</td></tr><tr><td>Kwik-Sil</td><td>World Hassas Aletler</td><td></td><td>Sarasota, FL</td></tr><tr><td>Selüloz membran</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td>12 - 14 kDa moleküler kesme</td></tr><tr><td>optik mikroskop</td><td>Olympus BX51M</td><td>BX51M</td><td>Japonya</td></tr><tr><td>taramalı elektron mikroskobu</td><td>Hitachi SU8000</td><td>SU8000</td><td>Japonya</td></tr><tr><td>Masa Üstü Shimadzu makinesi</td><td>Kuzey Amerika Analitik ve Ölçüm Cihazları AGS-X serisi</td><td>AGS-X Serisi&nbsp;</td><td>Kolombiya, MD</td></tr><tr><td>Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi</td><td>Bruker Tensor 2 Cihazı&nbsp;</td><td></td><td>Billerica, MA</td></tr><tr><td>Microcal Origin yazılımı</td><td></td><td></td><td>Northampton, MA</td></tr><tr><td>X-ışını kırınımı (XRD)</td> <td>Bruker AXS D8 Gelişmiş X-ışını Difraktometresi</td><td></td><td>Madison, WI</td></tr><tr><td>Fibroblast 3T3 ve nbsp; hücre</td><td>Amerikan Doku Tipi Kültür Koleksiyonu</td><td></td><td>Manassas, VA</td></tr><tr><td>Dulbecco'nun modifiye edilmiş Eagle'ın ortamı (DMEM</td><td>Invitrogen</td><td></td><td>Grand Island, NY</td></tr><tr><td>Spectra max Gemini XPS mikroplaka okuyucu</td><td>Moleküler Cihazlar</td><td></td><td>Sunnyvale, CA</td></tr><tr><td>Öğrencisi- Newman-Keuls post hoc test</td><td>SigmaPlot 12 yazılımı</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

biyomedikal mühendisliği için keratin bazlı nanofiber sentezi

Synthesis of Keratin-based Nanofiber for Biomedical Engineering

çeşitli alanlarda uygulama için çok yönlülüğü ve potansiyel nedeniyle Elektrospinning, sık sık nanolifler imal etmek için kullanılmaktadır. Bu gözenekli nanolifler üretimi nedeniyle eşsiz fizikokimyasal özellikleri büyük ilgi olduğunu. Burada poli (ε-kaprolakton) içeren keratin (PCL) nanolifler (yani, PCL / keratin kompozit lif) imalatı üzerinde durmak. Suda çözünür, keratin, ilk insan saç elde edilir ve farklı oranlarda PCL ile karıştırıldı. PCL / keratin harmanlanmış çözüm kurmak laboratuvar tasarlanmış elektrospinning kullanarak nanofibröz membranların dönüştürüldü. Elyaf morfolojisi ve elde edilen nano mekanik özellikleri gözlenmiştir ve tarama elektron mikroskobu ve gerilme deney cihazı kullanılarak ölçülmüştür. Ayrıca, nanofiber ve nitelik kaybı ve kimyasal özellikleri FTIR ile incelenmiştir. SEM görüntüleri farklı bileşimlerin PCL / keratin lifleri için üniform yüzey morfolojisi gösterdi. Bu PCL / keratinositlerdenn, lifler, Young modülü ve kırılma noktası olarak mükemmel mekanik özellikler göstermiştir. Fibroblast hücreleri eklemek ve iyi hücre canlılığı kanıtlayan böylece çoğalmaya başardık. Yukarıda tartışılan özelliklere dayanarak, şiddetle doğal ve sentetik polimerlerin harmanlanmış nanolifler farklı biyomedikal uygulamalarda kullanılabilir kompozit malzemelerin mükemmel bir gelişmeyi temsil edebilir söylenebilir.

lif Morfolojisi liflerin SEM görüntüleri tüm fiber bileşimler elde edilmiştir. Bakınız Şekil 3. Fiber görüntü fiberler rasgele olduğunu teyit etmektedir. mekanik Test Mekanik olarak güçlü lifler genellikle çeşitli doku mühendisliği uygulamaları için gereklidir. Bu lifler belli stres ve çevresel koşullara 9 altında yeterli güç ...

Electrospun nanolifler oranı, mükemmel mekanik bütünlüğü ağırlığı ve hücre büyümesi ve çoğalması desteklemek için yüksek bir yüzey alanı vardır. Bu nanolifler biyomedikal uygulamalarda geniş bir yelpazesi var. Burada Elektrospinning tekniği kullanılarak, keratin / PCL nanolifler imal ve doku mühendisliğinde olası uygulamalar için lifleri karakterize.

Biyomedikal Mühendisliği için keratin bazlı nanofiber sentezi

Electrospinning, due to its versatility and potential for applications in various fields, is being frequently used to fabricate nanofibers. Production of ...

Bu deneyin genel amacı, biyomedikal uygulamalar için keratin tabanlı nanolif sentezlemek ve karakterize etmektir. Bu yöntem; yara iyileşmesi, ilaç iletimi ve karaciğer, kemik ve kas gibi mühendislik ürünü dokular gibi biyomedikal mühendisliği alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin temel avantajı; ucuz, verimli olması ve büyük ölçekli üretime yükseltilebilmesidir.Bu tekniğin uygulamaları, yaraların tedavisine ve doku rejenerasyonu için ilaç iletimine kadar uzanmaktadır. Bu yöntem, elektrospun nanoliflerin kullanılmasının avantajları hakkında bilgi sağlayabildiği gibi, doku rejenerasyonu gibi diğer sistemlere de uygulanabilir. Genel olarak, bu yönteme yeni başlayan kişiler, nanolifler oluşturabilen bir polimer madde hazırlamanın zorluğu nedeniyle güçlük çekebilirler.Kimyasal olarak işlem görmemiş veya değiştirilmemiş yaklaşık 20 gram insan saç kırpıntısı temin edin. Saçlar herhangi bir uzunlukta olabilir. Saçları ılık su ve sabunla elle iyice yıkayın.Son durulama için deiyonize su kullanın. Saçları iki adet 600 mililitrelik behere koyun ve bir saat boyunca 80 derece santigrat sıcaklıktaki fırında bekletin. Kuruduktan sonra, kuru saçları 600 mililitrelik beherler arasında eşit şekilde paylaştırarak her behere 10 gram saç yerleştirin.Kılların 500 mililitreden fazla yer kaplamasına izin vermeyin. Ardından, her bir behere, tüm kılların kaplandığından emin olarak 500 mililitre perasetik asit çözeltisi veya PAS dökün. Beherlerin ağzını Parafilm ile kapatın ve 12 saat boyunca saklayın.Kılları, 500 mikronluk bir elek kullanarak PAS'tan ayırın ve atık PAS'ı ayrı bir kapta toplayın. Kalan tüm PAS'ı temizlemek için kılları deiyonize su ile iyice durulayın. Durulanan kılları 500 mililitrelik bir erlene yerleştirdikten sonra, kılların tamamen kaplandığından emin olarak erlene 400 mililitre 100 milimolar Tris Baz çözeltisi (TBS) dökün.Ardından, flaskı 38 °C'ye ve 65 RPM'ye ayarlanmış bir çalkalamalı banyoya bir saat boyunca yerleştirin. Bir saat sonra, flaskı çalkalamalı banyodan çıkarın. Yaklaşık 400 mL keratin ekstraksiyon çözeltisi (KES) olan sıvıyı 1000 mL'lik bir behere boşaltın.Saçın bulunduğu erlene, saçların tamamen kapandığından emin olarak 400 mililitre deiyonize su ekleyin ve erleni bir saat boyunca çalkalamalı banyoya geri yerleştirin. Erleni çalkalamalı banyodan çıkarın ve KES'in kalan 400 mililitresini, daha önce toplanan KES ile birlikte 1000 mililitrelik behere dökün. Saçlara artık ihtiyaç yoktur ve en yakın çöp kutusuna atılabilir.Metin protokolünde açıklandığı şekilde toplanan KES nötralize edildikten sonra, çözeltiyi 500 mililitrelik yuvarlak tabanlı balonun yaklaşık dörtte biri dolana kadar dökün. Balonun sıkıca bağlandığından emin olarak, damıtma cihazını üretici protokolüne uygun olarak 1,25 saat boyunca çalıştırın. Tüm KES damıtılana kadar bu işlemi tekrarlayın.Distile KES çözeltisini 12 ayrı 14 mililitrelik konik tüpe eşit miktarlarda paylaştırın. Tüpleri 1.050 ×g'de 10 dakika boyunca santrifüjleyin. Santrifüj edilen KES'i, toplanan kalıntılardan uzak durmaya dikkat ederek temiz bir behere aktarın.Tüm KES santrifüj edilene kadar işlemi tekrarlayın. Ardından, diyaliz tüpü selüloz membranını 24 inç uzunluğunda kesin ve tüpün bir ucunu kapalı tutmak için klipsleyin. Diyaliz tüpü selüloz membranının klipslenmemiş ucunu açın ve 60 mililitre santrifüj edilmiş KES çözeltisini yavaşça tüpün içine dökün.Tüpün bu ucunu kapatmak için başka bir klips kullanın. Diyaliz tüpünü 2.000 mililitrelik deiyonize su dolu bir silindire yerleştirin ve silindirdeki deiyonize suyu her üç ila dört saatte bir değiştirerek 24 saat boyunca bekletin. Ardından, diyalize edilmiş KES çözeltisini, üst kısımda boşluk bıraktığınızdan emin olarak kapaklı kavanozlara boşaltın.Kapakları kapatılmış kavanozları 24 saat boyunca -20 °C dondurucuya yerleştirin. 24 saatlik dondurma süresinin ardından, kavanozların kapaklarını çıkarın ve bunları dondurarak kurutma ampullerine aktarın. Ampullerin sızdırmazlık kapaklarını kapatın ve 0,133 millibar vakum basıncı oluşturmak için düğmeyi çevirin.Tüm nem gidene kadar numuneleri yaklaşık 48 saat boyunca liyofilize edin. PCL ile Keratin oranları 90'a 10, 80'e 20, 70'e 30 ve 60'a 40 olacak şekilde 10 mililitrelik çözeltiler oluşturmak için, ağırlıkça %10'luk keratin çözeltisini ağırlıkça %10'luk PCL çözeltisine damla damla ekleyerek bir PCL keratin çözeltisi hazırlayın. Vortekslenmiş PCL/keratin çözeltisinin yaklaşık sekiz mililitresini, 0,5 milimetre çapında plastik tüp takılmış 10 mililitrelik tek kullanımlık bir şırıngaya yerleştirin.Şırıngayı, akış hızının saatte 2,5 mililitre olarak ayarlandığı bir şırınga pompasına yerleştirin. Tüpe bağlı olan iğne ucuna voltaj uygulayın. Tüpe 19 ila 22 kilovolt voltaj uygulayın ve toplayıcı tamburu yaklaşık 200 RPM hızında döndürün.Lifleri 16 mm² boyutunda kare örnekler halinde kesin. Her bir örneği 12 mm çapındaki lamellere sabitlemek için biyouyumlu silikon bazlı bir yapıştırıcı kullanın. Lif örneğinin bir ucunu lamelin arkasına yapıştırın ve örneği lamelin etrafına sarın.Ardından, lamelin üst kısmında sadece fiber örneği kalacak şekilde, örneğin boşta kalan ucunu da lamelin arka kısmına yapıştırın. Fiber örneklerini 24 kuyucuklu bir plakaya yerleştirin. Örnekleri bir saat boyunca %80 etanol içinde bekleterek sterilize edin.Deiyonize su kullanarak numunelerdeki etanolü durulayın. Ardından, tüm numuneyi beş dakika boyunca kapladığından emin olarak, numunelerin üzerine 2 milliliters basal medium pipetleyin. Fiber numuneleri ekmek için fibroblast 3T3 hücrelerini kullanın.Hücreleri, santimetrekare başına yaklaşık 62.000 hücre düşecek şekilde, antibiyotikler ve %10 fetal bovine serum ile desteklenmiş DMEM içinde süspande edin. 3T3 hücresi içeren DMEM çözeltisinden her bir kuyucuğa bir mililitre damlatarak, her bir fiber örneğinin santimetrekare başına yaklaşık 62.000 hücre ile kaplandığından emin olun. Kuyucuk plakalarını 37 °C'de ve %5 karbon dioksit altında 24 saat boyunca inkübe edin.Kurutulmuş PCL/keratin nanolif membranlar kesildikten sonra, 900 square millimeter boyutundaki örnekleri 10 dakikalık bir inkübasyon süresi boyunca %80 alkol ile sterilize edin. Ardından, membranları deiyonize su ile iyice yıkayın. Daha sonra, örnekleri 37 °C'de, 15 milliliters PBS (pH 7.5) içinde, tamponu her üç günde bir yenileyerek inkübe edin.Membranları bir hafta ve yedi haftalık belirlenen aralıklarla çözeltiden çıkarın. Deiyonize su ile durulayın. Membran örneklerini dondurarak kurutucu ampullere yerleştirin.Ampullerin üzerine sızdırmazlık kapaklarını yerleştirin ve örnekleri tamamen kuruyana kadar 24 saat boyunca liyofilize etmek için vakum oluşturun. Ardından, kurutulmuş örneği bakır bant kullanarak bir taramalı elektron mikroskobu (SEM) tablasına sabitleyin. Tablayı sputter kaplayıcıya yerleştirin ve 15 miliamperde bir dakika 30 saniye boyunca altın ile kaplayın.Numuneyi SEM haznesine yerleştirin. Fiber numunelerini 1.5 kilovolt hızlandırma voltajında ve beş mikroamper akımda gözlemleyin. PCL/keratin oranları 70'e 30, 80'e 20 ve 90'a 10 olan solüsyonlardan başarıyla elektroeğrilmiş PCL/keratin tabanlı nanoliflerin temsilci görüntüleri burada gösterilmiştir.Elektroeğirme ile üretilen fiberlerin Young modüllerinin doğal dokininkine yakın olduğu bulunmuştur. Keratin oranı arttıkça Young modülleri azalmıştır. Şekil, Young modülünün PCL/keratin oranına göre değişiminin grafiksel eğilimini göstermektedir.Burada gösterilen Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopi spektrumları, PCL'nin keratine bağlandığını doğrulamaktadır. 1.722 cm⁻¹ değerinde ölçülen ana pik, PCL absorbsiyon bandının standart temel ölçümleriyle uyumludur ve tüm spektrumlarda görülmektedir. PCL keratin lifleri üzerindeki hücre yapışması ve proliferasyonu, liflerin toksik olmadığını ve hücre büyümesi için destek sağladığını doğrulamaktadır.Nanolifler boyunca filopodia büyümesi, fibroblastlar ile PCL/keratin lifleri arasındaki etkileşimin uygun olduğunu göstermektedir. Uzmanlaşıldığında, bu nanolif sentez tekniği, uygun şekilde uygulandığı takdirde 24 saat içinde tamamlanabilir. Elektrospinning işlemi gerçekleştirilirken; polimer çözeltisinin viskozitesi, çözeltinin akış hızı, uygulanan voltaj, dönen tamburun hızı ve fibroblast hücre kültürü basamaklarının hatırlanması önemlidir.Bu videoyu izledikten sonra, PCL/keratin bazlı nanoliflerin nasıl sentezleneceği ve biyomedikal mühendisliği alanındaki önemi hakkında iyi bir anlayışa sahip olmalısınız. Bu prosedürü takiben; dokuya karşı toksisite yanıtı, doku büyümesi ve liflerin degradasyonu hakkındaki ek soruları yanıtlamak amacıyla hücre canlılığı ve in vivo degradasyon testi gibi diğer yöntemler uygulanabilir. Geliştirilmesinin ardından bu teknik, rejeneratif mühendislik alanındaki araştırmacıların cilt rejenerasyonu, yara iyileşmesi ve ilaç salınımı gibi alanları keşfetmesinin önünü açmıştır.TFE gibi organik çözücülerle ve yüksek voltajlarla çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini unutmayın; bu prosedürü gerçekleştirirken koruyucu gözlük, laboratuvar önlüğü ve eldiven giymek gibi önlemler alınmalı ve çözücülerin uygun şekilde imha edilmesine her zaman dikkat edilmelidir.

synthesis-of-keratin-based-nanofiber-for-biomedical-engineering

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Özellikle proteinleri ile etkileşim yeteneğine fonksiyonel grupları ile dekore nanoelyaflar hazırlamak için etkili bir yaklaşım tarif edilmektedir. Yaklaşım, ilk olarak uygun bir fonksiyonel grup ile fonksiyonelleştirilmiş bir polimerin hazırlanmasını gerektirmektedir. Işlevsel polimer elektroeğirme nanoelyaflar içine imal edilir. Bir protein ile nanoliflerden bağlanma etkinliği konfokal mikroskopi ile incelenmiştir.

Biofunctional Nanoliflerin Yapımı İçin Prosedür

Elektrospinning iskelelerinin doku mühendisliği uygulamaları için post prodüksiyon işlenebilir. Burada kısırlık (aseptik üretim veya sterilizasyon post prodüksiyon) ulaşmak için ve uygun biyomekanik özellikleri elde etmek için, daha kalın iskeleleri (çoklu katman ısı kullanarak veya buhar tavlama ile) yapmak için, karmaşık iskeleleri (ardışık eğirme) eğirme yöntemleri açıklanmaktadır.

Doku Mühendisliği için elektrospinning Liflerin Postprodüksiyon İşleme

Tek veya birden fazla hücre dışı matris proteinleri nanolifler ve karmaşık oluşturulan nano elde etmek için bir yöntem tarif edilmektedir. Bu yöntem, doku mühendisliği ve biyoteknoloji uygulamalarında çeşitli kullanım için ayarlanabilir kompozisyon ve mimarisi ile serbest duran protein bazlı malzemeleri oluşturmak için protein-yüzey etkileşimlerini kullanır.

ECM Protein Nanofiberler ve Nanoyapılar İşlenmiş Kullanılarak Yüzey başlatılan Meclisi

Poli (gliserol-dodekanoat) adında yeni bir biyolojik polimerden bir yeni tasarlanmış toplayıcı aracılığıyla daha geniş bir alanı kapsayan mevduat electrospun uzun liflerin (PGD) Sentezi ve fabrikasyon bildirildi. Lifler fare pluripotent kök hücrelerinden türetilen hücrelerin büyümesini desteklemek mümkün.

Fare Embriyonik kök hücrelerden Mühendislik Sinir Dokular için Poli electrospun fibröz iskeleleri (gliserol-dodecanedioate)

Burada, biz liflerin Basamaklandırılmış organizasyonu ile electrospun nanolif iskeleleri imal ve hücre morfolojisi / yönünü düzenleyen kendi uygulamalarını keşfetmek için bir protokol mevcut. Nanolif iskelelerinin fiziksel ve kimyasal özellikleri açısından Degrade'ler biyomedikal alanındaki uygulamalar geniş bir yelpazede sunuyoruz.

Fiber Teşkilatı geçişleri ile electrospun Nanolif iskeleleri

İki ve üç boyutlu süperhidrofobik polimerik malzemeler, benzer bileşime sahip daha düşük yüzey enerjili bir polimer ile harmanlanmış, biyolojik olarak parçalanabilen polimerlerin elektrospinning veya elektro püskürtme ile hazırlanır.

Biyomedikal Uygulamalar için Süperhidrofobik Polimer Malzemeler imalatı

Bu el yazması imal ve insan immün yetmezlik virüsü tip 1 bulaşmasına karşı güçlü yapıştırıcı ve antiviral faaliyet göstermek Griffithsin-modified Poli (laktik-co-glikolik asit) electrospun lifler karakterize için yordamı açıklar vitro. Sentez için kullanılan bir yöntem yüzey-değiştirmek ve elde edilen morfolojisi, konjugasyon, karakterize ve Griffithsin desorpsiyon yüzey-modified liflerinden açıklanmıştır.

İmalat ve Fiber Griffithsin-modified iskele karakterizasyonu önlenmesi için cinsel enfeksiyonlar iletilen

Bu protokolün amacı, Janus baz nanotüpleri (JBNTs) ve fibronektin (FN) ile bir biyomimetik nanomatrixin (NM) montajını göstermektir. İnsan mezenkimal kök hücreleri (hMSC' ler) ile birlikte kültürlendiğinde, NM'ler hMSC'lerin yapışkanını teşvik etmede mükemmel biyoaktivite sergiler.

Kök Hücre Yapışması için Janus Baz Nanotüpler ve Fibronektin ile Biyomimetik Nano Matris İmalatı

Plastik membranlı doku kültürü ekleri, hücre katmanları ve bariyer doku modelleri oluşturmak için geçirgen destekler olarak hücre kültürü laboratuvarlarında altın standarttır. Burada, plastik zarı, rekombinant işlevselleştirilmiş bir örümcek ipeği proteininden yapılmış biyolojik olarak daha ilgili bir zarla değiştirmek için basit bir yöntem sunuyoruz.

Özel Yapım Doku Kültürü Eklerinde Rekombinant İşlevselleştirilmiş Örümcek İpeğinden Yapılmış Nanofibriler Bazal Membran Taklidi

Aşağıdaki protokol, çok çeşitli doku mühendisliği uygulamalarına uygulanabilen nano ölçekli desenli fibrillere sahip kollajen hidrojellerin üretimi için kesme tabanlı bir ekstrüzyon yöntemi sunar.

Doku Mühendisliği İçin Nanofibriler Desenli Kollajen Üretimi

Öğrenin keratin/PCL nanofiber sentezi için elektrospinning yöntemini biyomedikal mühendisliğinde. Bu teknik doku mühendisliği, yara iyileşmesi ve ilaç taşıma uygulamalarında hücre büyümesini destekler.

Biyomedikal Mühendisliği için keratin bazlı nanofiber sentezi

Daha fazla video keşfet