Syntese av Keratin-baserte nanofiber for Biomedical Engineering

Summary

Elektrospunnede nanofibers har et stort overflateareal i forhold til vekt, god mekanisk integritet, og understøtte cellevekst og proliferasjon. Disse nanofibers har et bredt spekter av biomedisinske anvendelser. Her dikte vi keratin / PCL nanofibers, ved hjelp av electro teknikk, og karakteriserer fibrene for mulige anvendelser i tissue engineering.

Abstract

Elektrospinning, på grunn av sin fleksibilitet og muligheter for anvendelser på forskjellige områder, blir ofte brukt for å fremstille nanofibers. Produksjonen av disse porøse nanofibers er av stor interesse på grunn av deres unike fysio egenskaper. Her rede vi på fabrikasjon av keratin inneholdende poly (ε-kaprolakton) (PCL) nanofibers (dvs. PCL / keratin fibersammensatte). Vannoppløselige keratin ble først ekstrahert fra humant hår og blandet med PCL i forskjellige forhold. Den blandede løsning av PCL / keratin ble forvandlet til nanofibrous membraner ved hjelp av et laboratorium designet electro satt opp. Fiber morfologi og mekaniske egenskaper av det oppnådde nanofiber ble observert og målt ved hjelp av scanning elektronmikroskopi og strekk-tester. Videre ble nedbrytbarhet og kjemiske egenskaper til nanofiber studert ved FTIR. SEM bilder viste jevn overflatemorfologi av PCL / keratin fibre av forskjellige sammensetninger. Disse PCL / keratin fibre viste også gode mekaniske egenskaper som Youngs modul og fiasko punkt. Fibroblast celler var i stand til å feste og sprer dermed beviser god celle levedyktighet. Basert på egenskapene som er diskutert ovenfor, kan vi sterkt hevde at de blandede nanofibers av naturlige og syntetiske polymerer kan representere en god utvikling av komposittmaterialer som kan brukes for forskjellige biomedisinske anvendelser.

Introduction

Electro er anerkjent som en utbredt metode for å oppnå polymer nanofibers. Fibrene kan produseres på et nanoskala og fiberegenskaper kan tilpasses ^en. Denne utviklingen og hva som kjennetegner elektrospunnede nanofibers har vært spesielt interessant for sine applikasjoner i biomedisinsk teknikk, spesielt i tissue engineering. De elektrospunnede nanofibers har likheter med den ekstracellulære matrise og dermed fremme celle adhesjon, migrasjon og spredning ^2. På grunn av denne likheten til den ekstracellulære matriks (ECM), kan elektrospunnede fibrene bli benyttet som materialer for å bistå i sårforbindinger, medikamentavgivelse, og for tekniske vev som lever, ben, hjerte, muskel og ^tre.

En rekke forskjellige polymerer av syntetisk og naturlig opprinnelse er blitt brukt til å lage elektrospunnede fibre for forskjellige biomedisinske tekniske anvendelser ^4. Nylig har det vært økende iinteresse i utviklingen av kompositt nanofibers ved å blande syntetiske og naturlige polymerer ^4. I disse preparater sluttproduktene vanligvis arve den mekaniske styrke i forbindelse med den syntetiske polymer og samtidig innta biologiske signaler og egenskaper fra den naturlige polymer.

I dette eksperimentet blir PCL og keratin presentert som de syntetiske og naturlige polymerer som skal brukes for syntese av en kompositt nanofiber. Keratin er en naturlig polymer som er funnet i hår, ull og negler. Den inneholder flere aminosyrerester; av bemerkelsesverdige interesse er cystein ^4,5. Ideelt en naturlig forekommende polymer som ville være biorenewable, biokompatible og biologisk nedbrytbare. Keratin besitter alle tre av disse egenskapene samtidig styrke celleproliferasjon og vedlegg til biomaterialer det har blitt innlemmet i ^seks.

Polykaprolakton (PCL) er en absorberbare, syntetisk polymer som er betydelig itissue engineering ^fire. Denne polymer har tidligere blitt rost for sin strukturelle og mekanisk stabilitet, men det mangler celle tilhørighet og viser en langvarig nedbrytningshastigheten. Den hydrofobe natur av PCL er sannsynligvis ansvarlig for mangelen på affinitet cellen ^7. Men gjør PCL opp for sine begrensninger ved å være svært blandes med andre polymerer. En PCL / keratin kompositt bør vise de mekaniske egenskapene til PCL og innlemme de biologiske egenskaper av keratin, noe som gjør det til et ideelt valg for ulike biomedisinske applikasjoner.

Protocol

Alle protokollen følger retningslinjene fra North Carolina A & T State University Office of Forskning Compliance og etikk.

1. Kjemisk Forberedelse til Keratin Extraction ⁴

1. For å fremstille 1000 ml 2% vekt / vol pereddiksyre oppløsning (PAS), under en avtrekkshette tilsettes 20 ml av pereddiksyre til 980 ml avionisert (DI) vann.
2. For å forberede 1000 ml 100 mM Tris-base-løsning (TBS), tilsett 12,2 g Tris Base til 1000 ml DI vann og rør til det er helt oppløst.
3. Fremstille fortynnet saltsyreløsning (DHAS) i en avtrekkshette ved å helle 4 ml konsentrert saltsyre i 30 ml DI-vann.
4. Anskaffe ca 20 g av menneskelig hår utklipp som ikke er kjemisk behandlet eller endret. Hår kan være hvilken som helst lengde.
5. Vaske håret grundig, for hånd, med varmt vann og såpe. Bruk avionisert (DI) vann til den endelige skylling.
6. Sett opp håret i to 600 ml begerglass og plasser i en 80 ºC oven for en time.
7. Drenere væske fra bunnen av den begerglass og plasser tilbake i ovnen inntil håret er helt tørt.
8. Divide tørt hår jevnt mellom 600 ml begre, plassere 10 g hår i hver beger. Ikke la håret til å fylle mer enn 500 ml.
9. Hell 500 ml PAS inn i hvert beger og pass på å dekke alle håret. Dekk begrene med parafilm og butikken i 12 timer.

2. Utarbeidelse av Keratin Extract Solution

1. Skill håret fra PAS ved hjelp av en 500 um sikt. Samle avfall PAS i en egen beholder. Skyll håret grundig med DI vann for å fjerne eventuelle tiloversblevne PAS.
2. Plasser skylles håret i en 500 ml kolbe. Hell 400 ml TBS i kolben, og pass på at håret er dekket. Sted kolbe i et ristebad satt til 38 ° C, 65 rpm i 1 time.
3. Etter en time, fjern fra risting bad og hell væsken, ca 400 ml keratin utvinning løsning (KES), jegnFor en 1000 ml beger.
4. Hell 400 ml DI-vann inn i kolben inneholdende hår slik at håret er dekket og sette tilbake den ristebad i 1 time. Fjern kolben fra risting bad og hell resten av 400 ml av KES inn i 1000 ml beger med tidligere innsamlet KES. Håret er ikke lenger nødvendig, og kan bli dumpet ut av flasken og kastet i nærmeste søppelbeholdere.

3. Konsentrasjon av Keratin Extract Solution

1. Fyll rotodistiller bad til topplinjen med destillert vann og satt til 90 ºC. Sett rotasjonshastighet på 200 rpm. Slå på kjøle chiller-pumpe og satt til -10 ºC.
2. Ved hjelp av et pH-meter for å overvåke pH-verdien i KES, bruke en pipette for å tilsett langsomt 1 mM DHAS til KES til å nå en pH-verdi 7,0. Rør som langsomt oppløsningen tilsettes.
3. Hell den nøytraliserte KES inn i de 500 ml rundbunnet kolbe inntil ca kvart full. Kjør Distiller i henhold til produsentensprotokoll for 1,25 hr.
   1. Gjenta trinn 3.3 inntil alt KES har blitt destillert. Pass på at flasken er koblet tett.

4. Dialyse av Keratin Extract Solution

1. Hell KES løsning like inn i 12 separate 14 ml koniske rør. Sentrifuger rørene ved 1050 x g i 10 min.
2. Hell sentrifugeres KES inn i en ren beholder, og pass på å helle bort fra den innsamlede rusk. Gjenta til alle KES har blitt sentrifugert.
3. Fyll en 2000 ml målesylinder med DI vann.
4. Skjær dialyserør cellulosemembran til 24 inches, og klippe den ene enden av slangen for å holde den lukket.
5. Dypp lengden av røret i sylinderen over DI vann for å gjøre det mer fleksibelt og lettere å åpne.
6. Åpne ikke-avkuttet ende av dialyserøret cellulosemembran og hell sakte 60 ml sentrifugert KES oppløsning inn i røret. Bruk et annet klipp for å lukke denne enden av slangen.
7. Sett dialysis rør i 2000 ml sylinder av avionisert vann og la det stå i 24 timer. Endre DI-vann i sylinderen hver 3 til 4 timer.
8. Etter 24 timers periode, bør du tømme dialysert KES løsningen inn avkortet krukker, være sikker på å forlate plass på toppen og legg i fryseren ved -20 ° C i 24 timer.

5. Lvofilisering av Keratin Extract Solution

1. Sett lyofiliseringsanordning til -86 ºC.
2. Ta glassene inneholder frossen KES fra fryseren, ta caps ut av glassene, og plassere dem i dypfryseren ampuller. Plasser selene på ampullene og vri knotten for å skape et vakuum trykk på 0,133 mbar. Lyofilisere prøvene i ca. 48 timer, inntil alt av fuktigheten er borte.

6. Utarbeidelse av electro Solutions (10 vekt% Keratin Solution)

1. Fjern Keratin Powder fra frysetørke og veie det.
2. Legg DI vann til Keratin pulver for å lage en 10% vekt / vektKeratin løsning.

7. Fremstilling av 10 vekt-% PCL Løsnings

1. Skaff PCL (ε-kaprolakton polymer, Mn 70-90 kDa), og trifluoretanol (TFE). Fremstille en 10 vekt-% PCL i TFE ved omrøring O / N og oppnå en homogen blanding.

8. Utarbeidelse av Keratin / PCL Solution

1. Skaff 10 vekt% PCL løsning tidligere utarbeidet og 10 vekt% keratin løsning. Legg keratin i oppløsningen dråpe PCL messig for å skape 10 ml PCL / keratin oppløsninger av 90:10, 80:20, 70:30, og 60:40 forholdstall.
2. Bruke en vortexer for å oppnå en homogen blanding av PCL / Keratin løsning før electro.

9. Produksjon av elektrospunnede PCL / keratin Fiber

1. Plasser omtrent 8 ml av PCL / keratin-løsning i en 10 ml engangssprøyte utstyrt med en 0,5 mm diameter plastrøret. Plasser sprøyten i en sprøytepumpe, hvor strømningshastigheten er satt til å være 2,5 ml / time.
2. Pakk samleren trommelen med aluminiumsfolie før du kjører prøven. Sikre at aluminiumfolie er stabil ved å påføre merkingen bånd på hver ende.
   Merk: Fibrene vil danne på aluminiumsfolie (se figur 2), lagre fiber dekket folie ved RT.

10. Mekanisk Analyse av PCL / Keratin Nanofibers

1. Kutt prøven i 60 mm med 8 mm. Sørg for å registrere tykkelsen ved hjelp av digital mikrometer. For hver blanding forberedt, bruke fem prøver.
2. Sett på 60 x 8 mm prøve i strekk-tester. Bruk en spesialdesignet prøveholder til å feste prøven. Sandwich prøven mellom prøveholdere som er laget av en indeks kortet ved hjelp av dobbelttape. Påfør 10 N belastningscelle med en forskyvning hastighet på 10 mm / min.
   Merk: prøveholderen er designet for å være 62 mm med 40 mm med en indre vindu på 50 mm med 38 mm.
3. Record forlengelse og belastningsverdier gjennom programvare i henhold til programvareprotokoll.
4. Beregn spenning ved å dividere kraften ved område av prøven testes. Deretter beregner belastningen ved å dividere endringen i lengde av opprinnelig lengde.
5. Generer stress-belastningskurve ved å avsette spenning på y-aksen for tilsvarende belastning verdi på x-aksen.
6. Beregn Youngs modul fra det lineære området hvor helningen tilsvarer elastisitetsmodul. Bestem strekkstyrke fra stress belastning tomten ved å ta 0,2% offset i press og trekke en parallell linje til den lineære regionen kurve.
7. Utfør statistisk analyse av mekaniske data innhentet i tre eksemplarer tidligere ved hjelp av enveis variansanalyse ved hjelp av analyseprogrammet ^åtte. P-verdier <0,05 vire ansett statistisk signifikant.

11. overflatemorfologien konstruksjons Karakterisering

1. Bruk scanning elektronmikroskop (SEM) med parametre for akselererende spenning på 15 kV og strøm av 5 uA å observere morfologi av elektrospunnede fibre.
   1. Før bildebehandling med SEM, kuttet en 2 cm ² delen av fiber og fest den til en SEM stadium ved hjelp av kobber tape. Plasser scenen inne frese coater og frakk med gull på 15 mA i 1 min og 30 sek for å skape et gull lag ca 11 nm tykk. Laste prøven inn i kammeret i SEM. Observer fiberprøvene.
2. Bruke Fourier transform infrarød spektroskopi (FTIR) for å karakterisere den kjemiske binding mellom PCL og keratin. Plasser 2 cm ^to avsnitt av den elektrospunnede nanofiber membran i en magnetholder og spyle systemet med tørr luft før testing. Skaff spektra for 200 skanninger og analysere spektra ved hjelp standard programvaren i henhold til programvareprotokoll.
3. Utfør spektrum analyse ved hjelp av standard programvare og bruke tre paralleller av hver forholdet mellom nanofiber i henhold til produsentens protokoll.

12. Utredning av Cell-fiber Interaksjon

1. Skjær fiber til 16 mm ² prøver. Bruke en biokompatibel, silikonbasert lim for å feste hver prøve for å Dekkglass med en diameter på 12 mm.
2. Lim den ene enden av fiberprøve til baksiden av dekkglass, vikle prøven rundt dekkglass, og deretter limes den frie ende av prøven til baksiden av dekkglass i tillegg, forlater toppen av slip dekket med bare fiberprøve.
3. Plasser ble fiberprøvene i en 24-brønns plate. Steril prøvene ved neddykking i 80% etanol i 1 time.
4. Skyll etanol fra prøvene ved hjelp av avionisert vann. Deretter pipette 2 ml basal medium på prøvene, og pass på å dekke hele prøven. Fjern mediet etter 5 min.
5. Bruk fibroblast 3T3 celler til frø fiberprøvene. Suspendere cellene i Dulbeccos modifiserte Eagles medium (DMEM) supplert med antibiotika og 10% føtalt bovint serum (FBS), slik at det er omtrent 62 000 celler / ^cm2 per 1 ml DMEM.
6. Slipp 1 ml av 3T3-celleinneholdende DMEM oppløsning til hver brønn plate at hver fiberprøve er dekket med omtrent 62 000 celler / ^cm2. Inkuber brønnplater i 24 timer ved 37 ° C og _5% CO2. Merk: Bruk _5% CO2, fordi det nivå kan vanligvis holde pH-verdien av cellemateriale i fysiologiske området i flere dager.

13. Nedbrytning av nanofiber Matrix

1. Cut tørket PCL / keratin nanofiber membraner til torget ca 30 mm x 30 mm.
2. Sterilisere 900 mm ² prøver med 80% alkohol for en 10 min inkubasjonstid og vask grundig med DI vann. Prøvene inkuberes i 15 ml PBS, pH 7,5, ved 37 ° C. Sett på buffer hver 3. dag.
3. Ta membranene ut av oppløsningen ved gitte intervaller, en uke og 7 uker, og skyll med DI vann.
4. Plasser membranprøvene i dypfryseren ampuller. Plasser selene på ampullene og vri knotten for å skape et vakuum. Lyofilisere for 24 timer, til det er helt tørt.
5. Fest tørkede prøve den til en SEM stadium ved hjelp av kobber tape. Plasser scenen inne frese coater og frakk med gull på 15 mA i 1 min og 30 sek.
6. Laste prøven inn i kammeret i SEM. Observere ble fiberprøvene ved en akselererende spenning på 1,5 kV og 5 pA strøm.

Representative Results

fiber Morfologi
SEM bilder av fibrene ble oppnådd for alle fiberblandinger. Se figur 3. Fiber bilde bekrefter at fibrene er tilfeldig orientert.

mekanisk testing
Mekanisk sterke fibre er vanligvis nødvendig for forskjellige vev tekniske anvendelser. Disse fibrene bør beholde tilstrekkelig styrke og fleksibilitet under visse stress og miljøforhold ^9. Generelt blir stillasene ønskelig å ha moduli nær den til målvevet for å unngå enhver belastning skjerming effekter og for å opprettholde tilstrekkelig styrke i løpet av in vivo og / eller in vitro cellevekst ^10. Tensile Tester ble anvendt for å måle elastisitetsmodul og bruddstyrke av fiberen. Youngs modulus (MPa) på PCL / keratin i forhold på 100: 00, 90:10, 80:20, og 70:30 wda funnet å være 10 ± 2, 8 ± 1, 5 ± 1,5 og 4,5 ± 1,6, henholdsvis ^4. Tilsvarende bruddstyrke (MPa) på PCL / keratin i forhold på 100: 00, 90:10, 80:20, og 70:30 ble funnet å være 3 1,2 ±, 2 ± 0,5, 1 ± 0,2, og en ± 0.3 henholdsvis ⁴ som vist i tabell 1. Figur 4 viser den grafiske trenden med variasjon av Youngs modulus versus PCL.keratin forholdstall. Trendlinjen i grafen hjelpemidler i ytterligere forstå bruddforlengelse rate.

Strukturelle og morfologiske karakterisering
I figur 5, FTIR transmisjon spektra for PCL / keratin kompositt nanofibers vise band på 2950 cm ^-1, 1050 cm ^-1, og 1.240 cm ^-1 på grunn av asymmetriske strekker vibrasjoner av CH _2, CO og COC-grupper, henholdsvis. Den karbonyl absorpsjonstopp ved 1720 cm ^-1 that er karakteristisk for PCL er også synlig ^4,11. Absorbsjonsbånd ved (3.286 cm ^-1), (3,056 - 3075 cm ^-1), (1600 - 1700 cm ^-1), (1,480 - 1580 cm ^-1) og (1220 - 1300 cm ^-1) er tegn på keratin proteiner. Båndene har blitt betegnet som amid A, B, I, II, og III, henholdsvis.

Båndene og topper er tilstede i FTIR spektra endringen med de økte keratin konsentrasjoner i kompositten. Deres utseende indikerer tilstedeværelse og strukturelle konformasjon av keratin kjeder, men samspillet mellom toppene og band gjorde forårsake noen problemer. For eksempel, amid I bånd til stede ved 1600 - 1700 cm ^-1 er typisk brukt til å studere keratin, men båndet er lett fordreid av PCL-peak. Heldigvis vil amid II bandet nok til å bevise keratin tilstedeværelse, keratin kjeden konformasjon, og bonding interaksjoner mellom PCL ogkeratin funksjonelle grupper.

Cell-Fiber Interaksjon
Ved hjelp av Scanning elektronmikroskopi celle-fiber-interaksjon ble undersøkt. Figur 6 viser SEM bilder av 3T3 fibroblast celler som var dyrket på nanofiber prøvene i 24 timer. Adhesjonen av cellene til nanofiber prøvene er synlig og viser at celle filopodia tendens til å følge justeringen av nanofibers når de er like i diameter. Almar Blå (AB) analyse ble utført for å kvantifisere levedyktigheten av 3T3-celler i fibrene. AB er den kjemiske resazurin. Denne ikke-fluorescerende fargestoff kommer inn i levende celler, mitokondrielle reduktaser reduserer resazurin til resorrufin som er rosa og fluorescerende. Det var ikke signifikante forskjeller i toksisitet nivåer av forskjellige forhold mellom PCL / keratin.

< br /> Figur 1. Bilder av Keratin Extraction Process (A) Rengjøres hårstrå før ekstraksjon.; (B) Hair etter keratin ekstraksjon; (C) Keratin ekstraktløsning; (D) Lyophilized keratin pulver. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 2. digitalkamera bilder av elektrospunnede Fibers. Bilder av som syntetiserte fibre av CL / keratin med ulike prosenter samlet på aluminiumsfolie. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

e 3 "src =" / files / ftp_upload / 53381 / 53381fig3.jpg "/>
Figur 3. SEM Bilder av PCL / keratin Nanofibers. (AC) bilder av nanofibers spunnet av løsninger med PCL / keratin prosenter av 70:30, 80:20 og 90:10, henholdsvis. De innfellinger viser høyere forstørrelse bilder av hvert tilsvarende SEM bilde. SEM bilder (DF) og (GI) representerer de fibrene som er vist på bildene (AC) etter 1- og 7-ukers nedbrytningstester, respektivt. Målestokken i innfellinger representerer 500 nm (se skala bar i bilde C). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 4. Diagram over Modulus versus PCL / Keratin prosenter. En graf av keratin konsentrasjon versus Young modul viser grafisk trend variasjon av Youngs modul. Trendlinjen hjelpemidler i forståelse bryte forlengelse rate. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 5. FTIR Spectra av PCL / keratin Nanofibers med forskjellige forhold. Spekteret bekrefter liming av PCL til keratin. Den store peak målt til 1,722 cm ^-1 enig med grunnleggende målinger av PCL absorpsjon bandet standard og er synlig i hele spekteret. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figur 6. SEM-bilder som viser morfologi av 3T3 fibroblastceller Seeded på PCL / keratin nanofiber Membran. Images A, B og C representerer PCL / keratin med forhold på 90/10, 80/20 og 70/30, respektivt. Bilder (A '), (B'), og (C ') er høyere forstørrelse bilder av (A), (B) og (C), henholdsvis. De mørke områdene på bildene angi plasseringen av hver fibroblast celler festet på toppen av og gjennom hele nanofiber topografi. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

prosenter	Youngs Modulus (MPA)	Bruddstyrke (MPA)
100/0	10 ± 2	3 ± 1,2
90/10	8 ± 1	2 ± 0,5
80/20	5 ± 1,5	1 ± 0,2
70/30	4,5 ± 1,6	1 ± 0,3

Tabell 1. mekaniske egenskapene til PCL / Keratin Fibers

Discussion

Utvinning av keratin fra menneskehår ble vellykket oppnådd. Pereddiksyre fungerte som et oksidasjonsmiddel i menneskehår, slik at keratin som skal trekkes ut av Tris-base. Produksjonen av keratin pulver var liten skala på grunn av det faktum at det ble bare gjort for forskningsformål. Denne prosedyren er allerede etablert i bransjen for storskala produksjon. Hensikten med å trekke ut småskala keratin var å kontrollere forurensning, batch variasjon, og kostnadseffektivitet.

Keratin utvinning er det begrensende trinn i denne fremgangsmåten. Utbyttet av keratin pulveret er meget lav, 0,7 - 2%. 20g av menneskehår ga 0,14 til 0,4 g keratin. En annen kritisk trinn i fremstilling av elektrospunnede fibrene er å formulere en løsning som er egnet for elektrospinning. Keratin ble lett dispergert i deionisert vann, men ved elektrospinning, keratin / vannløsningen resulterte ikke i fiberdannelse. For å gi den nødvendige molecular samhandling for å skape nanofibers en copolymer ble introdusert til løsningen. PCL oppløst i TFE, var i stand til å samhandle sterkere med keratin gjennom hydrogenbinding. TFE var i stor grad ansvarlig for stabiliteten av kopolymer-komplekser på grunn av dens elektronegativitet og sure oppførsel.

Blanding av keratin løsning med PCL løsningen presentert nye utfordringer på grunn av det faktum at PCL er kjent for å være hydrofobe, mens keratin er kjent for å være hydrofil. Som vi øket den forholdet mellom keratin var det vanskelig å oppnå homogen blanding. Dette problemet ble løst ved å legge keratin løsning dråpevis til PCL løsning, og virvle det manuelt i 30 min.

SEM bildene viser utmerket overflatemorfologien som er ideell for cellevekst og spredning. Sammenlignings FTIR Resultatene viser god blandbarhet mellom PCL og keratin i elektrospunnede fibrene. Dette kan være på grunn av inter hydrogen bonding mellom PCL og keratin. En annen faktor er den hastighet med hvilken elektrospunnede fibre størkne hindre PCL aggregering i blandingen. Den strukturelle og mekanisk integritet opprettholdes av de molekylære interaksjoner mellom PCL og keratin, gjør materialet egnet for regenerativ medisin applikasjoner. Disse elektrospunnede fibre ble funnet å ha små moduli stenge det av det native vev. Mekanisk sterk fiber er i stand til å understøtte celle adhesjon og spredning. PCL / keratin nanofibers utstilt god ensartethet, strukturell integritet, egnede mekaniske egenskaper, og mobilnettet kompatibilitet. Elastisitetsmodul (MPa) for PCL / keratin i forhold på 100: 00, 90:10, 80:20, og 70:30 ble funnet å være 10 ± 2, 8 ± 1, 5 ± 1,5 og 4,5 ± 1,6, respektivt . Moduliene reduseres ettersom forholdet av keratin lagt økt. Celle adhesjon og spredning på PCL / keratinfibre bekrefter at fibrene ikke er toksiske og gir støtte for celler vekst.Den filopodia vekst langs nanofibers indikerer gunstig samspill mellom fibroblaster og PCL / keratin fibre.

Electro teknikken ble brukt til å syntetisere PCL / Keratin baserte nanofibers. Denne teknikk, i motsetning til andre eksisterende metoder, har vist seg å være pålitelig og kostnadseffektivt og kan potensielt bli anvendt i stor-skala produksjon nanofiber. Fra denne studien, konkluderer vi med at PCL / Keratin kompositt nanofibrous stillaser har potensiale til å bli brukt for biomedisinske anvendelser og etterligner naturlig ECM for vev tekniske anvendelser.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Human Hair			Obtained from Local Barber Shop in Greensboro
Peracetic acid	Sigma Aldrich
PCL (e-caprolactone polymer)	Sigma Aldrich	502-44-3	Mn 70-90 kDa
Trifluoroethanol (TFE)	Sigma Aldrich	75-89-8
Tris Base (TrizmaTM Base Powder)	Sigma Aldrich		>99.9% crystalline
Hydrochloric Acid	Fischer Scientific	A144C-212 Lot 093601	Waltham, MA
Kwik-Sil	World Precision Instruments		Sarasota, FL
Cellulose membrane	Sigma Aldrich		12 - 14 kDa molecular cut off
optical microscope	Olympus BX51M	BX51M	Japan
scanning electron microscope	Hitachi SU8000	SU8000	Japan
Table-Top Shimadzu machine	North America Analytical and Measuring Instruments AGS-X series	AGS-X Series	Columbia, MD
Fourier transform infrared spectroscopy	Bruker Tensor 2 Instrument		Billerica, MA
Microcal Origin software			Northampton, MA
X-ray diffraction (XRD)	Bruker AXS D8 Advance X-ray Diffractometer		Madison, WI
Fibroblast 3T3  cell	American Tissue Type Culture Collection		Manassas, VA
Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM	Invitrogen		Grand Island, NY
Spectra max Gemini XPS microplate reader	Molecular Devices		Sunnyvale, CA
Student- Newman-Keuls post hoc test	SigmaPlot 12 software