Summary
Electrospun нановолокна имеют высокую площадь поверхности к весу, отличную механическую целостность и поддержки роста и пролиферации клеток. Эти нановолокна имеют широкий спектр биомедицинских применений. Здесь мы изготовить кератин / PCL нановолокна, используя технику электропрядения, и охарактеризовать волокна для возможных применений в тканевой инженерии.
Abstract
Электроформования, из-за своей универсальности и возможности для применения в различных областях, в настоящее время часто используются для изготовления нановолокон. Производство этих пористых нановолокон представляет большой интерес из-за их уникальных свойства физико. Здесь мы подробно остановиться на изготовлении кератина, содержащего поли (-капролактон) (PCL) нановолокон (т.е. PCL / кератин композитный волокно). Водорастворимый кератина впервые была выделена из человеческих волос и смешивают с PCL в различных соотношениях. Смешанный раствор PCL / кератина был преобразован в нановолоконные мембран с использованием лабораторной предназначен электроформования настроить. наблюдались и измерены с использованием сканирующего электронного микроскопа и при растяжении волокна морфологии и механические свойства полученной нановолокна. Кроме того, были изучены разложению и химические свойства нановолокна методами ИК. СЭМ изображения показали равномерное морфологию поверхности для PCL / кератиновые волокна различного состава. Эти PCL / keratiп волокна также показали отличные механические свойства, такие как модуль упругости и отказов точки Юнга. Фибробластов клетки были способны прикрепиться и размножаться тем самым доказав хорошую жизнеспособность клеток. Исходя из характеристик, рассмотренных выше мы можем утверждать, что сильно смешанные нановолокна из природных и синтетических полимеров может представлять отличную разработку композиционных материалов, которые могут использоваться для различных биомедицинских применений.
Introduction
Электроформования признан распространенным методом достижения полимерных нановолокон. Волокна могут быть изготовлены на наноуровне и свойства волокна являются настраиваемый с 1. Эти события и характеристики electrospun нановолокон были особенно интересны для их применения в биомедицинской инженерии особенно в тканевой инженерии. В electrospun нановолокна обладают сходство с внеклеточного матрикса и тем самым способствовать адгезии клеток, миграцию и пролиферацию 2. В связи с этим сходство с внеклеточным матриксом (ECM), electrospun волокна могут быть использованы в качестве материалов для оказания помощи в перевязочного, доставки лекарств, и для инженерных тканей, таких как печень, кости, сердце и мышцы 3.
Множество различных полимеров синтетического и природного происхождения, были использованы для создания electrospun волокна для различных биомедицинских инженерных приложений 4. В последнее время растет винтерес представляют также разработка композиционных нановолокон путем смешивания синтетических и природных полимеров 4. В этих композициях конечные продукты, как правило, наследуют механическую прочность, связанный с синтетическим полимером в то же время принимая биологические сигналы и свойства из природного полимера.
В этом эксперименте, PCL и кератина представлены как синтетические и природные полимеры, которые будут использоваться для синтеза композиционного нановолокна. Кератин природный полимер, который находится в волосах, шерсти и ногтей. Он содержит много аминокислотных остатков; ощутимого интереса цистеин 4,5, В идеале естественным полимером бы biorenewable, биологически совместимый и биологически. Кератин имеет все эти три характеристики в то же время увеличивая пролиферацию клеток и привязанность к биоматериалов он включается в 6.
Поликапролактон (PCL) является рассасыванию, синтетический полимер, который является существенным втканевой инженерии 4. Этот полимер был ранее высокую оценку за его структурной и механической стабильностью, однако, ему не хватает сродство клеток и обладает длительной скорость деградации. Гидрофобный характер PCL, вероятно, ответственным за отсутствие клеточной сродством 7. Тем не менее, PCL составляет для его ограничения, будучи высоко смешивается с другими полимерами. PCL / кератин композитный должны продемонстрировать механические свойства PCL и включить биологические свойства кератина, что делает его идеальным выбором для различных биомедицинских применений.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Все протокола следует рекомендациям Государственного университета Управления Северная Каролина & T исследовательского соблюдению и этики.
1. Химический Подготовка к кератина Extraction 4
- Чтобы приготовить 1000 мл 2% вес / объем надуксусной кислоты (PAS), в вытяжном шкафу добавить 20 мл надуксусной кислоты до 980 мл деионизированной (ДИ) воды.
- Чтобы приготовить 1,000 мл 100 мМ раствора базовой Трис (TBS), добавить 12,2 г трис-основани 1000 мл деионизованной воды и перемешивают до полного растворения.
- Подготовьте разбавленный раствор соляной кислоты (роЗ) в вытяжном шкафу при заливке 4 мл концентрированной соляной кислоты в 30 мл дистиллированной воды.
- Закупка примерно 20 г вырезки человеческих волос, которые не были химически обработанных или изменено. Волосы могут быть любой длины.
- Промыть волосы тщательно, вручную, с теплой водой и мылом. Используйте деионизированной (ДИ) воды для окончательной промывки.
- Поместите волосы на две 600 мл стаканы и место в 80 ºC Oаже в течение 1 часа.
- Слейте жидкость из нижней части стакана и поместите обратно в духовку, пока волосы полностью высохнет.
- Разделить сушат волосы равномерно между 600 мл химических стаканах, помещая 10 г волос в каждом стакане. Не допускать волосы, чтобы заполнить более 500 мл.
- Налейте 500 мл PAS в каждом стакане убедившись, чтобы покрыть все волосы. Накройте стаканы с парафином и хранить в течение 12 ч.
2. Подготовка кератина раствор экстракта
- Отделить волосы от PAS использованием сита 500 мкм. Сбор PAS отходов в отдельном контейнере. Ополосните волосы тщательно дистиллированной водой для удаления любых оставшихся PAS.
- Поместите промытый волосы в колбу на 500 мл. Налейте 400 мл TBS во флягу, чтобы убедиться, что волосы полностью покрыты. Место колбу в качалке бане до 38 ° С, 65 мин в течение 1 ч.
- Через 1 ч удалить из встряхивая ванну и залить жидкость, около 400 мл экстракционного раствора кератина (KES), яNto стакан на 1000 мл.
- Налейте 400 мл дистиллированной воды в колбу, содержащую волосы, обеспечивающую, что волосы покрывают и помещают обратно в качалке бане в течение 1 часа. Удалить колбу из дрожащей бане и залить оставшиеся 400 мл в КЭС в 1000 мл стакан с собранной ранее КЭС. не волосы больше не нужен и может быть сброшены из колбы и отбрасываются в ближайшее мусорное сосуда.
3. Концентрация кератина раствор экстракта
- Заполните rotodistiller ванну в верхней строке с дистиллированной водой и установить до 90 ° С. Установите скорость вращения до 200 оборотов в минуту. Включите теплоносителя чиллер-насоса и установить до -10 ° С.
- Использование рН-метра, чтобы контролировать рН KES, использовать пипетку, чтобы постепенно добавить 1 мМ роЗ к KES до достижения рН 7,0. Медленно перемешивайте как добавлен раствор.
- Налейте нейтрализованного KES в 500 мл круглодонную колбу, примерно до четверти полном объеме. Запуск дистиллятор соответствии с производителемПротокол 1,25 ч.
- Повторите шаг 3,3 до все КЭС была дистиллированная. Убедитесь, что колба тесно связана.
4. Диализ кератина раствор экстракта
- Налейте раствор KES поровну на 12 отдельных конических труб 14 мл. Центрифуга трубки при 1050 мкг в течение 10 мин.
- Налейте центрифугировали KES в чистую стакан, убедившись, что вылить из собранного мусора. Повторите, пока все KES не была центрифугировали.
- Заполните 2,000 мл мерный цилиндр с дистиллированной водой.
- Вырезать диализной мембраны трубки целлюлозы до 24 дюймов, и клип один конец трубки провести закрытое.
- Dip длину трубки в цилиндре дистиллированной водой, чтобы сделать ее более гибкой и легче открывать.
- Откройте нон-обрезается конец целлюлозной мембране для диализа и медленно залить 60 мл центрифугируют раствор КЭС в трубку. Используйте другой клип, чтобы закрыть эту конец трубки.
- Поместите диalysis трубки в 2000 мл цилиндра дистиллированной водой и позволяют сидеть в течение 24 ч. Изменение DI воды в цилиндре каждые 3 до 4 ч.
- После периода 24 ч, опорожнить диализуют решение KES в крышками банок, будучи уверенным оставить пространство в верхней и место в морозильной камере при температуре -20 ° С в течение 24 ч.
5. После лиофилизации кератина раствор экстракта
- Установите лиофилизатор чтобы -86 ° С.
- Удалить банки, содержащие замороженную KES из морозильника, принять колпачки офф банок, и поместить их в Сушилка ампулах. Поместите уплотнения на ампулах и повернуть ручку, чтобы создать разрежение 0,133 мбар. Лиофилизации образцы примерно 48 ч, до тех пор, вся влага не исчезнет.
6. Подготовка электроформования Solutions (10% мас кератина Решение)
- Удалить кератином порошка из лиофилизации и взвесить его.
- Добавить DI воды к порошку кератина создать 10% вес / весКератин решение.
7. Подготовка 10% мас PCL Solution
- Получить PCL (ε-капролактон полимера, Mn 70 - 90 кДа), и трифторэтанола (ТФЭ). Приготовьте 10% по весу PCL в ТФЭ перемешиванием O / N и получения гомогенной смеси.
8. Приготовление раствора кератина / PCL
- Получить 10% -ного раствора PCL заранее подготовленный и 10 мас% кератина решение. Добавить кератин в каплю раствора PCL разумному, чтобы создать 10 мл PCL / кератиновые растворы 90:10, 80:20, 70:30, 60:40 коэффициенты.
- Используйте Vortexer до получения однородной смеси раствора PCL / кератина, прежде электроформования.
9. Производство Electrospun PCL / кератин волокна
- Поместите примерно 8 мл в / кератина раствора PCL в 10 мл одноразовом шприце, снабженной пластиковым диаметр трубки 0,5 мм. Поместите шприц в шприцевой насос, где скорость потока устанавливается на уровне 2,5 мл / ч.
- Оберните коллектор барабан с алюминиевой фольгой перед запуском образца. Убедитесь, что алюминиевая фольга является стабильным путем применения маркировки ленты на обоих концах.
Примечание: Волокна образуют на алюминиевую фольгу (рисунок 2), хранить волокна покрыты фольгой при комнатной температуре.
10. Механическое Анализ PCL / кератина нановолокон
- Вырезать образец в 60 мм на 8 мм. Убедитесь, чтобы записать толщину с помощью цифрового микрометра. Для каждого композиции, полученной использовать пять образцов.
- Прикрепите образец 60 х 8 мм в динамометре. Использовать пользовательский разработан держатель образца, чтобы приложить образец. Сэндвич образец между держателями образцов, который производится из карточках с помощью двойнойклейкая лента. Применить ячейку 10 Н нагрузки со скоростью перемещения 10 мм / мин.
Примечание: Держатель образца был разработан, чтобы быть 62 мм на 40 мм с внутренним окна 50 мм на 38 мм. - Расширение Запись и значения нагрузки с помощью программного обеспечения в соответствии с протоколом программного обеспечения.
- Рассчитать напряжение путем деления силы на площади образца тестируемого. Далее, рассчитать нагрузку путем деления изменение длины путем первоначальной длины.
- Генерирование кривой растяжения путем построения напряжение в оси ординат для соответствующих величина напряженности в оси х.
- Рассчитать модуль Юнга от линейной области, где наклон равен модулю упругости. Определить предел прочности при растяжении от стресса деформации участка, принимая 0,2% смещения в штамме и рисунок параллельную линию к линейной кривой области.
- Выполните статистический анализ механических данных, полученных в трех экземплярах ранее с помощью одностороннего анализа дисперсии с использованием программного обеспечения для анализа 8. Значения Р <0,05 мыповторно рассматривалось как статистически значимое.
11. Морфология поверхности и структурной характеристики
- Используйте сканирующего электронного микроскопа (SEM) с параметрами ускоряющего напряжения 15 кВ и ток 5 мкА наблюдать морфологию electrospun волокон.
- До визуализации с SEM, вырезать 2 см 2 сечении волокна и прикрепить его к стадии SEM использованием медной ленты. Поместите этап внутри установки дл покрыти распылением и покрыть золотом на 15 мА в течение 1 мин и 30 сек, чтобы создать слой золота приблизительно 11 нм. Загрузите образец в камере SEM. Соблюдайте образцов волокна.
- Используйте преобразование Фурье инфракрасную спектроскопию (FTIR), чтобы характеризовать химическое связывание между PCL и кератина. Поместите раздел 2 см 2 electrospun нановолокна мембраны в магнитном держателе и очистить систему с сухим воздухом перед тестированием. Получить спектры 200 сканирований и анализа спектров с помощью STAndard обеспечение в соответствии с протоколом программного обеспечения.
- Выполнить анализ спектра с использованием стандартного программного обеспечения и использовать трех повторах каждого соотношении нановолокна в соответствии с протоколом производителя.
12. Изучение сотовый волокна взаимодействию
- Вырезать волокна на 16 мм 2 образцов. Используйте биосовместимого, на основе силикона клей для фиксации каждого образца, чтобы покровные с диаметром 12 мм.
- Клей один конец образца волокна к задней части покровного стекла, обернуть образца вокруг покровное, затем склеить свободный конец образца к задней части покровного стекла, а также, выходящий из верхней части скольжения покрытой только волокно образца.
- Поместите образцы волокна в 24-луночный планшет в. Стерилизовать образцы погружением в 80% этаноле в течение 1 часа.
- Промыть этанола из образцов с использованием ДИ воды. Затем, пипетки 2 мл базальной среды на образцах, убедившись, чтобы покрыть весь образец. Удалить среду после 5 мин.
- Использование фибробластов 3T3 клетки, чтобы отобрать образцы волокон. Приостановка клетки в среде Игла в модификации Игла (DMEM) с добавлением антибиотиков и 10% фетальной телячьей сыворотки (FBS), так что есть приблизительно 62000 клеток / см 2 на 1 мл DMEM.
- Отбросьте 1 мл клеточной раствором, содержащим 3T3 DMEM в каждую лунку пластины, обеспечивающей, что каждый образец волокна покрыта примерно 62000 клеток / см 2. Выдержите хорошо пластин в течение 24 ч при 37 ° С и 5% CO 2. Примечание: Используйте 5% CO 2, потому что уровень, как правило, поддерживать рН клеточной информации в физиологическом диапазоне в течение нескольких дней.
13. Деградация нановолокна Matrix
- Вырезать сушат PCL / кератиновые нановолокна мембраны в квадратный примерно 30 х 30 мм.
- Стерилизовать 900 мм 2 образцов с 80% -ным спиртом в течение инкубационного периода 10 мин и тщательно промыть дистиллированной водой. Инкубируйте образцы в 15 мл PBS, рН 7,5, при 37 ° С. Заменить БУФчают каждые 3 дня.
- Возьмите мембраны из раствора с заданными интервалами, 1 неделя и 7 недель, и промыть дистиллированной водой.
- Поместите образцы мембран в Сушилка ампулах. Поместите уплотнения на ампулах и повернуть ручку, чтобы создать вакуум. не лиофилизации в течение 24 ч, до полного высыхания.
- Присоединить высушенного образца его до стадии SEM использованием медная лента. Поместите этап внутри покрыти распылением и покрыть золотом на 15 мА в течение 1 мин и 30 сек.
- Загрузите образец в камере SEM. Соблюдайте образцов волокна при ускоряющем напряжении 1,5 кВ и 5 мкА.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Волоконно Морфология
СЭМ изображения волокон были получены для всех композиций волокон. См Рисунок 3. Волоконно изображения подтверждает, что волокна ориентированы случайным образом.
Механические испытания
Механически прочные волокна обычно требуется для различных тканевой инженерии. Эти волокна должны сохранять достаточную прочность и гибкость при определенных стресса и условий окружающей среды 9. Вообще, каркасы желательно иметь модули, близкие к целевой ткани, чтобы избежать любого стресса эффекты экранирования и поддерживать достаточную прочность во ин виво и / или роста 10 экстракорпорального клеток. Предел тестер был использован для измерения модуля Юнга и прочность на разрыв волокна. Модуль Юнга (МПа) PCL / кератина в соотношениях 100: 00, 90:10, 80:20, 70:30 и жкак найдено, чтобы быть 10 ± 2, 8 ± 1, 5 ± 1,5, и 4,5 ± 1,6 соответственно 4. Аналогичным образом, прочность на разрыв (МПа) PCL / кератина в соотношениях 100: 00, 90:10, 80:20, 70:30 и было установлено, что 3 ± 1,2, 2 ± 0,5, 1 ± 0,2, и 1 ± 0,3 соответственно 4, как видно из таблицы 1. 4 представлена графическая тенденция изменения модуля Юнга по сравнению соотношениях PCL.keratin. Тренда на графике помогает в дальнейшем понимании отключающую Относительное удлинение.
Структурные и морфологическое описание
На рисунке 5, ИК-Фурье спектры пропускания для PCL / кератиновые композитных нановолокон показать полосы при 2950 см -1, 1050 см -1, и 1,240 см -1 за счет асимметричных валентных колебаний CH 2, CO и COC групп, соответственно. Пик поглощения карбонила в 1720 см -1 тхат характерна PCL также видна 4,11. Полосы поглощения при (3286 см -1), (3,056 - 3,075 см -1), (1,600 - 1700 см -1), (1,480 - 1580 см -1) и (1,220 - 1300 см -1) свидетельствуют о кератина белки. Полосы были обозначены как амид А, В, I, II, III и, соответственно.
Полосы и пики, присутствующие в спектрах изменения ИК-Фурье с повышенными концентрациями кератина в композита. Их появление свидетельствует о наличии и структурную конформацию кератиновые цепочки, однако, взаимодействие между пиками и полос даже вызвать некоторые трудности. Например, амид я группа присутствует на высоте 1600 - 1700 см -1, как правило, используется для изучения кератин, однако эта полоса незначительно изуродована пика PCL. К счастью, группа амида II достаточно доказать кератина присутствие, кератин конформации цепи, и связывающих взаимодействий между PCL икератин функциональных групп.
Cell-волокна Взаимодействие
Используя сканирующий электронный микроскоп изучалось взаимодействие клеток-волокон. Рисунок 6 показывает изображения СЭМ 3Т3 фибробластов, что культивировали на образцах нановолокон в течение 24 ч. Адгезия клеток к образцам нановолокон видна и показывает, что клетка филоподии имеют тенденцию следовать выравнивание нановолокон, когда они сходны в диаметре. Альмар Синий (АВ) Анализ проводили для количественной оценки жизнеспособности клеток 3Т3 в волокнах. AB является химическая ресазурин. Это не-флуоресцентный краситель проникает в живые клетки, митохондриальные редуктазы уменьшает резазурин чтобы resorrufin который розовый и флуоресцентные. Там не было значительной разницы в уровнях токсичности различных соотношениях PCL / кератина.
< ш /> Рисунок 1. Фотографии процесса кератина Extraction (А) Убирали человеческие волосы перед экстракцией. (B) Волосы после кератинового добычи; (C) Кератин раствор экстракта; (D) Лиофилизированный порошок кератина. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуре.
Рисунок 2. Цифровая камера Фотографии Electrospun волокон. Изображения в синтезированных волокон CL / кератина при различных соотношениях, собранных на алюминиевой фольге. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуре.
е 3 "SRC =" / файлы / ftp_upload / 53381 / 53381fig3.jpg "/>
Рисунок 3. СЭМ изображения PCL / кератин нановолокон. (AC) Изображения нановолокон, выделенных из растворов с PCL / кератиновые соотношениях 70:30, 80:20, 90:10 соответственно. На вставках показаны большем увеличении изображений каждого соответствующего SEM изображения. СЭМ изображения (DF) и (GI) представляют волокна, показанные на изображениях (AC) после испытаний деградации 1- и 7-недельных, соответственно. Шкалы на вставках представляет 500 нм (см масштабную линейку в изображении С). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуре.
Рисунок 4. График модуля по сравнению с PCL / кератина нормативах. График кератина концентрации по сравнению с ЮнДжи Модуль показан графический тренд изменения модуля Юнга. Линия тренда помогает понять нарушения скорости удлинения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуре.
Рисунок 5. ИК спектры PCL / кератин нановолокон при различных соотношениях. Спектр подтверждает связывание PCL к кератина. Основной пик измеряют при 1722 см -1 соглашается со стандартными основных измерений полосы поглощения PCL и видна во всех спектрах. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуре.
Рисунок 6. SEM изображения, показывающих морфологию 3Т3 фибробластов высевали на PCL / кератин Nanofiber Мембрана. Изображения A, B и C представляют собой PCL / кератин с коэффициентами 90/10, 80/20, 70/30 и, соответственно. Изображения (А '), (В'), и (С ') являются большим увеличением изображения (A), (B) и (C), соответственно. Более темные области на изображениях указать местоположение каждого фибробластов прикрепленных сверху и по всей нановолокна топографии. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуре.
| коэффициенты | Модуль Юнга (МПа) | Разрывное усилие (МПа) |
| 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 |
Таблица 1. Механические свойства PCL / Волокна кератина
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Добыча кератин из волос человека была успешно достигнута. Надуксусной кислоты действовал в качестве окислителя на человеческий волос, позволяя кератина должны быть извлечены с помощью Трис-основание. Производство кератина порошка была небольшой масштаб в связи с тем, что это было сделано только в исследовательских целях. Эта процедура уже было установлено в промышленности для крупномасштабного производства. Цель извлечения мелкого кератин был контроль загрязнения, пакетный изменчивость, и экономическую эффективность.
Кератина добыча лимитирующей стадией этой процедуры. Выход кератина порошка является очень низким, 0,7 - 2%. 20g человеческих волос дало 0,14 - 0,4 г кератин. Другим важным шагом в производстве electrospun волокна формулирует решение, которое подходит для электроформования. Кератин была легко диспергируют в деионизированной воде, однако, при электроформования, кератин / водный раствор не приводит к образованию волокон. Чтобы обеспечить необходимую мolecular взаимодействия для создания нановолокон сополимер был введен в раствор. PCL растворяют в ТФЭ, смог сильнее взаимодействуют с кератином через водородных связей. ТФЭ была в значительной степени ответственны за устойчивость сополимерных комплексов из-за его электроотрицательности и кислой поведения.
Смешивание кератина решение с решением PCL новые задачи, связанные с тем фактом, что PCL, как известно, гидрофобный, а кератин, как известно, быть гидрофильными. Как мы увеличили соотношение количества кератина было трудно получить однородную смесь. Эта проблема была решена путем добавления кератин падение решение мудрое к решению PCL и встряхиванием вручную в течение 30 мин.
SEM изображения показывают отличную морфологию поверхности, которая идеально подходит для роста и пролиферации клеток. Сравнительные результаты FTIR демонстрируют хорошую смешиваемость между PCL и кератина в electrospun волокон. Это может быть из-за межмолекулярных водородных бonding между PCL и кератина. Другим фактором является скорость, с которой electrospun волокна затвердевают предотвращения PCL агрегацию в смеси. Структурные и механической целостности поддерживается молекулярных взаимодействий между PCL и кератина, делая материал подходит для применения в регенеративной медицине. Установлено, что эти electrospun волокна имеют молодые модули закрыть нативного ткани. Механически прочное волокно способно поддерживать клеточную адгезию и пролиферацию. В / кератин нановолокна PCL продемонстрировали хорошую однородность, структурную целостность, подходящие механические свойства, и клеточную совместимость. было найдено 00, 90:10, 80:20, 70:30 и равным 10 ± 2, 8 ± 1, 5 ± 1,5, и 4,5 ± 1,6 соответственно: модуль Юнга (МПа) в течение PCL / кератина в соотношениях 100 , Модулей уменьшилась добавлено увеличилась отношение кератина. Клеточная адгезия и пролиферация на / кератиновые волокна PCL подтверждает, что волокна не являются токсичными и оказывать поддержку для роста клеток.Рост филоподии вдоль нановолокон показывает благоприятное взаимодействие между фибробластами и PCL / кератиновых волокон.
Методика электроформования был успешно использован для синтеза / нановолокна на основе кератина PCL. Этот метод, в отличие от других существующих методов, уже зарекомендовали себя как надежные и экономически эффективным и потенциально могут быть использованы в крупном производстве нановолокна. Из этого исследования, мы приходим к выводу, что на основе PCL / Кератин композитные нановолоконные каркасы имеют потенциал, чтобы быть использованы для биомедицинских применений и мимической природного ECM для тканевой инженерии.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.
Acknowledgments
Авторы хотели бы поблагодарить Национальный научный фонд через инженерно-исследовательский центр для революционизирующую металлических биоматериалов (ERC-0812348) и нанотехнологий высшее образование (ЕЭС 1242139) за финансовой поддержкой.
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 |
References
- Huang, Z. -M., Zhang, Y. Z., Kotaki, M., Ramakrishna, S. A review on polymer nanofibers by electrospinning and their applications in nanocomposites. Compos Sci Technol. 63, (2003).
- Li, W. J., 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. 60, 613-621 (2002).
- Liu, W., Thomopoulos, S., Xia, Y. Electrospun nanofibers for regenerative medicine. Adv Healthc Mater. 1, 10-25 (2012).
- Edwards, A., Jarvis, D., Hopkins, T., Pixley, S., Bhattarai, N. Poly(-caprolactone)/keratin-based composite nanofibers for biomedical applications. J Biomed Mater Res B. 103, 21-30 (2015).
- Dowling, L. M., Crewther, W. G., Parry, D. A. Secondary structure of component 8c-1 of alpha-keratin. An analysis of the amino acid sequence. Biochem J. 236, 705-712 (1986).
- Yamauchi, K., Maniwa, M., Mori, T. Cultivation of fibroblast cells on keratin-coated substrata. J Biomat Sci-Polymer. 9, 259-270 (1998).
- Shea, L. D., Wang, D., Franceschi, R. T., Mooney, D. J. Engineered Bone Development from a Pre-Osteoblast Cell Line on Three-Dimensional Scaffolds. Tissue E. 6, 605-617 (2000).
- Fortin, M. -J.
- Bhattarai, N., Edmondson, D., Veiseh, O., Matsen, F. A., Zhang, M. Electrospun chitosan-based nanofibers and their cellular compatibility. Biomaterials. 26, 6176-6184 (2005).
- Yang, S., Leong, K. F., Du, Z., Chua, C. K. The design of scaffolds for use in tissue engineering. Part I. Traditional factors. Tissue E. 7, 679-689 (2001).
- Bhattarai, N., et al. Natural-Synthetic Polyblend Nanofibers for Biomedical Applications. Adv Mater. 21, 2792-2797 (2009).
