2 次元エレクトロスピニング ナノファイバー マットの 3 次元足場への拡張
Summary
この記事は、亜臨界 CO2流体の減圧による 3 次元 (3 D) 足場に伝統的な 2 次元 (2 D) エレクトロスピニング ナノファイバー マットを拡大する方法を示します。これらの拡張の足場は 3 D、厳密に模倣細胞 nanotopographic キューであり、生物学的分子ナノファイバー内にカプセル化の機能を保持します。
Abstract
エレクトロスピニングは、細胞外マトリックス、組成、構造、および繊維の繊維径の簡単調節するバイオミミ クリーのため合成、機能性足場材料の生産に最寄りの技術をされています。ただし、これらの利点にもかかわらず、足場などの制限で来る伝統的なエレクトロスピニング ナノファイバー解体ナノファイバー向き、低気孔率、細孔サイズ、および主に二次元のマット。そのため、上記の制限を克服することができますエレクトロスピニング ペプチドナノファイバースキャフォールドを作製する新しいプロセスを開発するための大きい必要性があります。ここで、新規でシンプルな方法を説明します。伝統的な 2 D ナノファイバー マットは、所望の厚さ、ギャップ距離、気孔率、細胞および亜臨界 CO2流体の減圧によって増殖を許可する nanotopographic キューと 3 D 足場に変換されます。発生する組織再生用足場に加え、このメソッドはまた、薬剤の局所投与の抗菌ペプチドなどの生理活性物質をカプセル化する機会を提供します。CO2拡大ペプチドナノファイバースキャフォールド組織再生、創傷治癒、組織の 3 D モデリング、および局所薬物送達の大きな可能性を保持します。
Introduction
組織の修復・再生を支援する患者に注入することができる合成足場を開発のコンセプトは、何十年も再生医療の分野に浸透しています。理想的な合成足場周囲の健康な組織からの細胞の遊走を誘導するのに役立つ細胞播種・接着、シグナリング、増殖・分化、サポートの血管新生のアーキテクチャを提供します, 十分な酸素化が可能と栄養配信し、注入1の後の成功を確保するためホスト免疫活性を促進します。さらに、それ使用できますキャリアとして抗菌分子を埋め込むため創傷治癒1,3,6,7,8,9を支援します。合成の足場からこれらの生物学的分子の一時的なリリースを制御する能力は、工学骨格の1と見なされます別の望ましい属性です。
静電紡糸ナノファイバー足場1,2,3,4,5,6を生産するための適正使用法をされています。ここで説明したものなどナノファイバー足場を作成する以前の試みは、成功の度合いに行われています。しかし、伝統的なペプチドナノファイバースキャフォールドには、これらの目標を達成する能力が限られています。伝統的なナノファイバー足場はほとんど二次元マット1,3をされています。これらの nonexpanded の足場が小孔サイズを密集します。これは生体内で1,7,8,9を見られるには十分な環境を促進しない、細胞浸潤、移行、および分化を制限します。このため、2 D ナノファイバー マットに付属している固有の欠陥を修正するの 3 D エレクトロスピニング ナノファイバー足場の準備のより新しい技術が設けられています。これらの技術は、3 D の足場。しかし、彼らは水溶液を必要とし、手続きを凍結乾燥製法による適用を限った。この処理の結果、制限された組織、適切な厚さおよび/または細胞の遊走や増殖に必要な十分な nanotopographic キューを提供するために必要な気孔率なしナノファイバーのランダムに分布。これらの要因は、生活の十分な擬態を欠いている以前の 3 D エレクトロスピニング ペプチドナノファイバースキャフォールド組織1,7,8,9。
細胞外マトリックス (ECM) のより良いバイオミミ クリーを 3次元に拡張した足場の開発をより最近の試みはのよりよい制御を支援するため、水溶液中のナトリウム水素化ホウ素 (NaBH4) 固溶化熱処理とあらかじめデザインされた金型を使用して行われている、結果の形状は、7、8 を足場します。ただし、このメソッドはそれがポリマーや水溶性、任意のカプセル化された生体分子を妨げる水溶液・化学反応・凍結乾燥の使用を必要と適していません。使用される添加物は組織再生8,9時の副作用もあります。大きくこの資料に記載されている CO2拡張メソッド処理時間が短縮、水溶液の必要がある、量よりも大きい程度に生理活性分子の機能を保持、以前確立された方法9。
個別やエージェントを解放するこれらの足場の可能性を調査するための組み合わせで先行研究、抗生物質、銀、1 α、25 ジヒドロキシ D3、および抗菌ペプチドの LL 37 だったナノファイバー足場に読み込まれるさらに創傷治癒の9,10,12,13を支援します。ナノファイバー足場拡張のこの方法を実証を目的として Coumarine 6, 蛍光色素は、様々 な目的化合物と足場を埋め込むことの可能性を示すに足場にロードされます。カプセル化された生理活性分子と組み合わせて拡張ナノファイバー足場製造のこのメソッドは、組織再生、創傷治癒、組織の 3 D モデルの作成、薬の局所配信に大きな可能性を保持しています。
Protocol
Representative Results
Discussion
伝統的な 2 D エレクトロスピニング ナノファイバー マットを経由でCO2減圧を行った拡張 3 D 足場に変換。伝統的な 2 D ナノファイバー マットは、亜臨界 CO2流体を介して正常に拡張です。重要なステップは、最適化された条件下で 2D ナノファイバー マットを作製し、エッジを変形させないで、マットをカット (e.g。 を使用して鋭い外科はさみ)。この CO…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品が支持されたによって付与から国立科学研究所の一般医療 (日の出) (2 P 20 GM103480-06 と J.X. に 1R01GM123081)、NIH でネブラスカ大学医療からオーティス グリーブ医療研究財団、NE LB606、スタートアップ資金センター。
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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