יסודות Electrospinning: פתרון אופטימיזציה פרמטרים Apparatus
Summary
Electrospinning טכניקות יכולים ליצור מגוון של nanofibrous פיגומים להנדסת רקמות או יישומים אחרים. אנו מתארים כאן הליך כדי לייעל את הפרמטרים של הפתרון electrospinning ומכשירים להשיג סיבים עם מורפולוגיה הרצוי ויישור. בעיות נפוצות טכניקות לפתרון בעיות מוצגים גם.
Abstract
Electrospun פיגומים nanofiber הוכחו להאיץ את ההבשלה, לשפר את הצמיחה, לכוון את הנדידה של תאים במבחנה. Electrospinning הוא תהליך שבו מטוס מטען פולימר נאסף על אספן מוארק; במהירות סיבוב תוצאות אספן nanofibers מיושר בעוד התוצאה אספנים נייח מחצלות סיבים בכיוון אקראי. סילון הפולימר נוצר כאשר מטען אלקטרוסטטי להחיל מתגבר על מתח הפנים של התמיסה. ישנו ריכוז מינימלי עבור פולימר נתון, כינה את הריכוז ההסתבכות קריטי, שמתחתיו סילון יציבה לא ניתן להשיג וגם nanofibers לא יהוו – למרות חלקיקים עשויה להיות מושגת (electrospray). סילון יציבה יש שני תחומים, קטע הזרמת קטע הצלפה. בעוד סילון הצלפה הוא בדרך כלל בלתי נראים לעין בלתי מזוינת, מגזר הזרמת לעתים קרובות לעין בתנאי תאורה מתאימים. התבוננות אורך, עובי, מרקם ותנועה של הנחל הוא שימושי כדי לחזות את יישור ומורפולוגיה של nanofibers מתהווה. זרם קצר, לא אחידה, עקבית, ו / או נדנוד מעיד על מגוון רחב של בעיות, כולל יישור סיבים עניים, חרוזים, ההתזה, ודפוסי מסולסל או גלי. הזרם יכול להיות מותאם על ידי התאמת פתרון הרכב ואת התצורה של מנגנון electrospinning, ובכך לייעל את מערך ומורפולוגיה של סיבי שיופקו. בפרוטוקול זה, אנו מציגים הליך להקמת מנגנון electrospinning בסיסיים, אמפירית המתקרבות ריכוז קריטי ההסתבכות של פתרון פולימר אופטימיזציה של תהליך electrospinning. בנוסף, אנו דנים למספר בעיות נפוצות טכניקות לפתרון בעיות.
Protocol
Discussion
הערה: רוב הדוגמאות שהוצגו כאן להתמודד עם electrospinning poly-L-חומצה לקטית (PLLA) nanofibers. זה פשוט בגלל PLLA הוא פולימר נפוץ ביותר הסתובב במעבדה שלנו. עם זאת, יש לנו גם השתמשו בהצלחה בשיטות אלה electrospin פולימרים אחרים (למשל, PLGA, PCL, PS) ומאמינים כי טכניקות המוצגים כאן הם בקלות החלים על רוב אמצע גבוהה משקל מולקולרי פתרונות פולימר.
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי NIH K08 EB003996 לבין ותיקי משותק של אמריקה Research Foundation גרנט 2573.
Materials
| Material Name | Tipo | 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 |
Referências
- 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).
