Expansion de nanofibres Électrofilées dimension deux nattes en trois dimensions les échafaudages
Summary
Cet article illustre la technique d’élargir une natte de nanofibres électrofilées (2D) traditionnel, de deux-dimension en échafaudage tridimensionnels (3D) par le biais de la dépressurisation du sous-critique CO2 fluide. Ces échafaudages augmentés sont en 3D, indices étroitement mimiques nanotopographic cellulaires et préserver les fonctions des molécules biologiques encapsulés dans les nanofibres.
Abstract
Électrofilage a été la technologie de choix dans la production d’un échafaud synthétique, fonctionnel en raison de la “biomimétisme” à la matrice extracellulaire et le contrôle de la facilité de composition, structure et diamètre des fibres. Cependant, malgré ces avantages, nanofibres électrofilées traditionnels échafaudages viennent avec des limitations notamment désorganisé nanofibres orientation, faible porosité, petits pores et des tapis principalement à deux dimensions. Par conséquent, il y a un grand besoin pour développer un nouveau procédé de fabrication d’échafaudages de nanofibres électrofilées qui peuvent surmonter les limitations ci-dessus. Ici, une méthode nouvelle et simple est décrite. Un tapis de nanofibres 2D traditionnel se transforme en un échafaudage 3D avec l’épaisseur désirée, la distance de gap, porosité et nanotopographic repères permettant l’ensemencement de la cellule et la prolifération par l’intermédiaire de la dépressurisation du sous-critique CO2 fluide. En plus de fournir un échafaudage pour la régénération des tissus de se produire, cette méthode fournit également la possibilité d’encapsuler des molécules bioactives, tels que des peptides antimicrobiens pour la livraison de drogue local. Les CO2 élargi nanofibres Échafaudages tenir grand potentiel dans la régénération des tissus, la cicatrisation des plaies, modélisation 3D tissus et la livraison de médicaments topiques.
Introduction
Le concept de développer un échafaud synthétique qui peut être implanté sur des patients à l’aide à la régénération et la réparation des tissus est celui qui a imprégné le domaine de la médecine régénérative pendant des décennies. L’échafaud synthétique idéale sert à induire la migration cellulaire des tissus sains avoisinants, fournit une architecture pour la vascularisation de cellule ensemencement, adhérence, signalisation, la prolifération et la différenciation, de supports, permettant une oxygénation adéquate et livraison de la nutrition et favorise l’activité immunitaire de l’hôte pour assurer le succès après implantation1. En outre, il peut être utilisé comme support pour l’enrobage des molécules antimicrobiennes pour aider à la cicatrisation de1,3,6,7,8,9. La capacité de contrôler la libération temporelle de ces molécules biologiques de l’échafaud synthétique est un autre attribut souhaitable que l’on considère quelle ingénierie échafaudages1.
Électrofilage a été une technique bien exploitée pour la production de nanofibres Échafaudages1,2,3,4,5,6. Les tentatives précédentes pour créer un échafaudage de nanofibres comme celle examinée ici ont été réalisées à des degrés divers de succès. Cependant, nanofibres traditionnels échafaudages ont limité les capacités pour atteindre ces objectifs. Échafaudages de nanofibres traditionnels ont été généralement deux dimensions tapis1,3. Ces échafaudages nonexpanded sont densément emballés avec la taille des petits pores ; Cela limite l’infiltration cellulaire, migration et différenciation car il ne favorise pas un environnement suffisamment semblable à ceux trouvés dans vivo1,7,8,9. Pour cette raison, de nouvelles techniques de préparation d’échafaudage nanofibres électrofilées 3D ont été établis en vue de modifier les failles qui viennent avec des nattes de nanofibres 2D. Ces techniques entraînent des échafaudages 3D ; Cependant, ils ont limité l’applicabilité en raison des méthodes de production nécessitant des solutions aqueuses et de lyophilisation des procédures. Ce traitement entraîne la distribution aléatoire de la nanofibres sans organisation restreinte, épaisseur appropriée et/ou porosité désirée pour offrir les nanotopographic adéquate des repères qui sont nécessaires à la prolifération et la migration cellulaire. Ces facteurs se traduisent par les précédente échafaudages de nanofibres électrofilées 3D qui n’ont pas mimétisme adéquate de la vie tissus1,7,8,9.
Plus récentes tentatives visant à développer un échafaudage élargi, 3D avec le meilleur “biomimétisme” de la matrice extracellulaire (mec) ont été réalisées à l’aide d’un traitement en solution borohydrure (NaBH4) sodium aqueux et moules prédéfinis afin d’aider à mieux contrôler la forme de l’échafaudage7,8. Toutefois, cette méthode n’est pas idéale car il nécessite l’utilisation de solutions aqueuses, les réactions chimiques et lyophilisation qui peut-être interférer avec les polymères et les biomolécules encapsulé qui sont solubles dans l’eau. Les additifs utilisés peuvent également provoquer des effets secondaires au cours de la régénération de tissus8,9. La méthode d’expansion de CO2 , décrite dans cet article, considérablement réduit le temps de traitement, élimine le besoin de solutions aqueuses et préserve le montant et la fonctionnalité de molécules biologiquement actives à une plus grande mesure que l’été méthodes établies9.
Dans des études antérieures, antibiotiques, argent, 1α, 25 dihydroxyvitamine D3et peptide antimicrobien LL-37 ont été chargés dans les échafaudages de nanofibres, individuellement ou en combinaison pour étudier le potentiel de ces échafaudages de libérer des agents à mieux aider à la cicatrisation9,10,12,13. Aux fins de démontrer cette méthode d’expansion échafaudage nanofibres, Coumarine 6, un colorant fluorescent, seront chargées dans l’échafaudage pour démontrer le potentiel d’incorporation de l’échafaud avec divers composés désirés. Cette méthode de fabrication d’échafaudage nanofibres élargi en conjonction avec des molécules bioactives encapsulés un grand potentiel dans la régénération des tissus, la cicatrisation des plaies, la création de modèles 3D de tissu et l’administration topique de médicaments.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ou comment transformer tapis de nanofibres électrofilées 2D traditionnelle élargies échafaudages 3D via CO2 dépressurisation a été étudiée. Tapis de nanofibres 2D traditionnels sont avec succès développé via sous-critique CO2 fluides. Les étapes essentielles sont à fabriquer des tapis de nanofibres 2D sous une condition optimisée et couper les tapis sans déformer les bords (e.g., en utilisant sharp ciseaux chirurgicaux). Cette CO2-échafaudages d…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été soutenu par des subventions de la National Institute of General Medical Science (NIGM) aux NIH (2P 20 GM103480-06 et 1R01GM123081 à J.X.), les fonds Otis Glebe Medical Research Foundation, NE LB606 et le démarrage de l’University of Nebraska Medical Centre.
Materials
| Polycaprolactone | Sigma-Aldrich | 440744 | |
| N,N-Dimethlyformamide | Fisher Chemical | D-199-1 | |
| Dichloromethane | Fisher Chemical | AC61093-1000 | |
| Coumarin 6 | Sigma-Aldrich | 546283 | |
| Rotating Steel Drum | customized | This serves as a collector during electrospinning. | |
| Syringe Pump | Fisher Scientific | 14-831-200 | Coaxial spinning requires two single syringe pumps. |
| Revolver | Lab Net International | H5600 | Adjustable lab rotator for mixing solutions |
| Hypodermic Needle (27G x 1 1/2") | EXCELINT International Co | 26426 | This is part of the example customized coaxial nozzel shown. |
| Hypodermic Needle (21G x 1 1/2") | EXCELINT International Co | 26416 | This is part of the example customized coaxial nozzel shown. |
| High Voltage DC Power Supply | Gamma High Voltage Research | ES30 | |
| Scanning Electron Microscope | FEI | Nova 2300 | |
| Fluorescence Microscope | Zeiss | Axio Imager 2 | |
| LL 37 ELISA Kit | Hycult Biotech | HK321-02 |
References
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