Electrospinning أساسيات : الحل الأمثل ومعلمات جهاز
概要
Electrospinning تقنيات يمكن إنشاء مجموعة متنوعة من السقالات nanofibrous للهندسة الأنسجة أو غيرها من التطبيقات. نحن هنا وصف إجراء لتحسين المعلمات من الحل electrospinning والأجهزة للحصول على الألياف مع التشكل المطلوب ، والمحاذاة. وتعرض أيضا المشاكل المشتركة وأساليب حل المشاكل.
Abstract
وقد ثبت Electrospun السقالات nanofiber لتسريع نضج ، وتحسين النمو ، وتوجيه الهجرة من الخلايا في المختبر. Electrospinning هو العملية التي يتم جمعها طائرة البوليمر تفرض على أساس جامع ؛ التناوب بسرعة جمع النتائج في ألياف النانو الانحياز في حين جامعي نتيجة ثابتة في الحصير الألياف الموجهة بشكل عشوائي. يتم تشكيل طائرة البوليمر عندما تطبق رسوم الكهرباء يتغلب على التوتر السطحي من الحل. ووصف تركيز تشابك الحرجة هناك تركيز الحد الأدنى للبوليمر معين ، ، دونه لا يمكن أن يتحقق طائرة مستقرة ولا ألياف النانو سوف تشكل — على الرغم من أن يمكن تحقيق النانوية (electrospray). طائرة مستقرة اثنين من المجالات ، قطعة قطعة ، وتدفق الجلد. في حين أن طائرة الجلد عادة غير مرئي للعين المجردة ، وغالبا ما يكون الجزء تدفق مرئية تحت ظروف الإضاءة المناسبة. مراقبة طول وسماكة ، والاتساق ، وحركة التيار مفيد للتنبؤ المحاذاة والتشكل من ألياف النانو التي يجري تشكيلها. تيار قصيرة ، غير موحدة ، غير متناسقة ، و / أو تتأرجح يدل على مجموعة متنوعة من المشاكل ، بما في ذلك محاذاة الألياف الفقراء ، والديكور ، والرش ، وأنماط الكورليكو أو متموجة. يمكن أن يكون الأمثل للتيار من خلال تعديل تركيبة من الحل وتكوين جهاز electrospinning ، وبالتالي تحسين المحاذاة والتشكل من الألياف التي يتم إنتاجها. في هذا البروتوكول ، نقدم إجراء لإنشاء جهاز electrospinning الأساسية ، وتقارب تجريبيا تركيز تشابك الحرجة من البوليمر والحل الأمثل لعملية electrospinning. بالإضافة إلى ذلك ، نحن مناقشة بعض المشاكل المشتركة ، وتقنيات حل المشاكل.
Protocol
Discussion
ملاحظة : إن الغالبية من الأمثلة المعروضة هنا التعامل مع electrospinning بولي – L – حامض اللبنيك (PLLA) ألياف النانو. هذا ببساطة لأن PLLA البوليمر هو الأكثر شيوعا في شباك المختبر لدينا. ومع ذلك ، لدينا أيضا استخدمت بنجاح هذه الأساليب لelectrospin البوليمرات الأخرى (على سبيل المثال ، PLGA ، PCL ، PS) ، ونعتقد أن التقنيات المعروضة هنا يتم بسهولة المطبق على غالبية منتصف إلى عالية الوزن الجزيئي حلول البوليمر.
開示
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة K08 EB003996 وقدامى المحاربين من مؤسسة مشلولة أمريكا منحة بحثية 2573.
Materials
| Material Name | タイプ | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| High voltage DC power supply | Gamma High Voltage | ES40P-5W | ||
| Syringe pump | KD Scientific | KDS100 | ||
| Aluminum foil | Reynolds | |||
| Blunt metal tips, 23ga | Fisher | 13-850-102 | ||
| Polypropylene syringe | BD | 309585 | ||
| Rotating or stationary collector | Custom built | |||
| Various alligator clips and wires | ||||
| Dimethylformamide | Fisher | AC11622-0010 | ||
| Chloroform | Fisher | AC42355-0040 | ||
| PLLA | Boehringer Ingelheim | Resomer L210 | ||
| PLGA 85:15 | Sigma | 43471 | ||
| Carbon tape | Ted Pella | 13073-1 |
参考文献
- Shenoy, S. L., Bates, W. D., Frisch, H. L., Wnek, G. E. Role of chain entanglements on fiber formation during electrospinning of polymer solutions: good solvent, non-specific polymer-polymer interaction limit. Polymer. 46, 3372-3384 (2005).
- Gertz, C. C., Leach, M. K., Birrel, L. K., Martin, D. C., Feldman, E. L., Corey, J. M. Accelerated neuritogenesis and maturation of primary spinal motor neurons in response to nanofibers. Dev. Neurobiol. 70, 589-603 (2010).
- Lin, D. Y., Johnson, M. A., Vohden, R. A., Chen, D., Martin, D. C. Tailored nanofiber morphologies using modulated electrospinning for biomedical applications. Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 736, D3.8.1-D3.8.6 (2003).
- Corey, J. M., Gertz, C. C., Wang, B. S., Birrell, L. K., Johnson, S. L., Martin, D. C., Feldman, E. L. The design of electrospun PLLA nanofiber scaffolds compatible with serum-free growth of primary motor and sensory neurons. Acta. Biomater. 4, 863-875 (2008).
- Corey, J. M., Lin, D. Y., Mycek, K. B., Chen, Q., Samuel, S., Feldman, E. L., Martin, D. C. Aligned electrospun nanofibers specify the direction of dorsal root ganglia neurite growth. J. Biomed. Mater. Res. A. 83, 636-645 (2007).
- Tan, S. -. H., Kotaki, M., Ramakrishna, S. Systematic parameter study for ultra-fine fiber fabrication via electrospinning process. Polymer. 46, 6128-6134 (2005).
- Yang, F., Murugan, R., Wang, S., Ramakrishna, S. Electrospinning of nano/micro scale poly(L-lactic acid) aligned fibers and their potential in neural tissue engineering. Biomaterials. 26, 2603-2610 (2005).
- Li, W., Laurencin, C. T., Caterson, E. J., Tuan, R. S., Ko, F. K. Electrospun nanofibrous structure: A novel scaffold for tissue engineering. J. Biomed. Mater. Res. A. 60, 613-621 (2002).
- Kim, C. H., Jung, Y. H., Kim, H. Y., Lee, D. R. Effect of collector temperature on the porous structure of electrospun fibers. Macromol. Res. 14, 59-65 (2006).
- Wang, H. B., Mullins, M. E., Cregg, J. M., Hurtado, A., Oudega, M., Trombley, M. T., Gilbert, R. J. Creation of highly aligned electrospun poly-L-lactic acid fibers for nerve regeneration applications. J. Neural Eng. 6, (2009).
