Summary
In questo articolo viene illustrata la tecnica di espansione una stuoia di nanofibra tradizionale, due dimensioni (2D) elettrofilate in un'impalcatura di tre dimensioni (3D) attraverso la depressurizzazione del sottocritico CO2 fluido. Queste impalcature aumentate 3D, strettamente mimica cellulare nanotopographic spunti e preservare le funzioni delle molecole biologiche incapsulati all'interno delle nanofibre.
Abstract
Elettrofilatura è stata la tecnologia preferita nella produzione di uno scaffold sintetico, funzionale dovuto la biomimetica alla matrice extracellulare e il controllo di facilità di composizione, struttura e diametro delle fibre. Tuttavia, nonostante questi vantaggi, nanofibre elettrofilate tradizionali ponteggi vengono con limitazioni tra cui disorganizzato nanofibra orientamento, bassa porosità, la dimensione dei pori piccoli e tappetini principalmente bidimensionale. Come tale, c'è un grande bisogno per lo sviluppo di un nuovo processo per la realizzazione di ponteggi di nanofibre elettrofilate capaci di superare le limitazioni di cui sopra. Nel presente documento, è descritto un metodo semplice e romanzo. Una stuoia di nanofibra 2D tradizionale si trasforma in un'impalcatura 3D con spessore desiderato, distanza del gioco, porosità e le indicazioni di nanotopographic per consentire per la semina delle cellule e proliferazione attraverso la depressurizzazione del sottocritico CO2 fluido. Oltre a fornire un scaffold per la rigenerazione del tessuto si verifica, questo metodo fornisce anche la possibilità di incapsulare le molecole bioattive come i peptidi antimicrobici per la consegna di droga locale. I ponteggi di nanofibra di CO2 espanso tengono grandi potenzialità nella rigenerazione dei tessuti, la guarigione della ferita, modellazione 3D del tessuto e somministrazione di farmaci topici.
Introduction
Il concetto di sviluppare un'impalcatura sintetica che possa essere impiantata nei pazienti per aiutare nella rigenerazione e riparazione tissutale è uno che ha permeato il campo della medicina rigenerativa per decenni. Lo scaffold sintetico ideale serve per indurre la migrazione delle cellule dal tessuto sano circostante, fornisce un'architettura per vascolarizzazione di supporti di semina, adesione, segnalazione, proliferazione e differenziazione, cella, consente un'adeguata ossigenazione e consegna di nutrizione e promuove l'attività immunitaria ospite per garantire il successo dopo l'impianto1. Inoltre, può essere utilizzato come vettore per l'incorporamento di molecole antimicrobiche per assistere nella cicatrizzazione1,3,6,7,8,9. La capacità di controllare il rilascio temporale di queste molecole biologiche da scaffold sintetico è un altro attributo desiderabile che è considerato quando ingegneria ponteggi1.
Elettrofilatura è stata una tecnica ben utilizzata per la produzione di nanofibra ponteggi1,2,3,4,5,6. Precedenti tentativi di creare un'impalcatura di nanofibra come quello discusso qui sono state fatte a vari gradi di successo. Tuttavia, ponteggi tradizionali nanofibra hanno limitato le capacità di realizzare questi obiettivi. Nanofibra tradizionali ponteggi sono stati principalmente bidimensionale stuoie1,3. Queste impalcature nonexpanded sono densamente imballate con pori di piccole dimensioni; Questo limita l'infiltrazione delle cellule, migrazione e differenziazione come non promuove un ambiente abbastanza simile a quelli trovati in vivo1,7,8,9. Per questo motivo, più nuove tecniche di preparazione di scaffold nanofibre elettrofilate 3D sono state stabilite a modificare i difetti inerenti che vengono con nanofibre 2D. Queste tecniche si tradurrà in 3D impalcature; Tuttavia, hanno limitata applicabilità a causa dei metodi di produzione che richiedono soluzioni acquose e liofilizzazione procedure. Questa elaborazione comporta la distribuzione casuale delle nanofibre senza organizzazione ristretta, spessore adeguato, e/o porosità desiderata per fornire i segnali di nanotopographic adeguate che sono necessari per la proliferazione e migrazione cellulare. Questi fattori sono nei ponteggi di nanofibra elettrofilate 3D precedenti che non dispongono di adeguati mimetismo di vivere tessuti1,7,8,9.
Più recenti tentativi di sviluppare un'impalcatura espansa, 3D con migliore biomimetica della matrice extracellulare (ECM) sono stati effettuati utilizzando un trattamento della soluzione acquosa di sodio boroidruro (NaBH4) e stampi predefiniti per aiutare a controllare meglio la forma della risultante dell'impalcatura7,8. Tuttavia, questo metodo non è ideale in quanto richiede l'utilizzo di soluzioni acquose, reazioni chimiche e liofilizzazione che potrebbe interferire con polimeri e qualsiasi biomolecole incapsulato che sono solubili in acqua. Gli additivi utilizzati possono anche causare effetti collaterali durante la rigenerazione del tessuto8,9. Il metodo di espansione di CO2 descritto in questo articolo notevolmente riduce il tempo di elaborazione, Elimina la necessità di soluzioni acquose e conserva l'importo e la funzionalità delle molecole biologicamente attive in misura maggiore rispetto alla precedentemente metodi consolidati9.
In studi precedenti, antibiotici, argento, 1 α, 25 dihydroxyvitamin D3e peptide antimicrobico LL-37 sono stati caricati in nanofibra impalcature individualmente e in associazione a studiare il potenziale di queste impalcature di distaccanti per ulteriore aiuto nella cicatrizzazione9,10,12,13. Allo scopo di dimostrare questo metodo di espansione impalcatura nanofibra, cumarinici 6, un colorante fluorescente, verranno caricati nel patibolo per dimostrare il potenziale di incorporare il patibolo con vari composti desiderati. Questo metodo di montaggio di impalcatura nanofibra espansa in combinazione con molecole bioattive incapsulati ha un grande potenziale nella rigenerazione dei tessuti, la guarigione della ferita, la creazione di modelli 3D del tessuto e la consegna d'attualità della droga.
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Protocol
Tutti in vivo procedure descritte di seguito sono state approvate dal Comitato IACUC presso l'University of Nebraska Medical Center.
1. preparare le soluzioni per elettrofilatura Standard
- In un tubo di vetro da 20 mL, sciogliere 2 g di poly(ε-caprolactone) (PCL, Mw = 80 kDa) in una miscela solvente di diclorometano (DCM) e N, N-dimetilformammide (DMF) con una razione di 4:1 (v/v) ad una concentrazione del 10% (p/v).
Attenzione: Maniglia DCM e DMF in un cappuccio ventilato per evitare l'esposizione ai vapori. Non esporre DCM per materie plastiche. - Inserire il tubo di vetro in un rotatore di laboratorio fino a quando la soluzione diventa chiara. La soluzione può mescolare durante la notte.
- Se l'intenzione di incorporare materiali bioattivi come peptidi o farmaci il patibolo, creare una soluzione separata e conservare a 4 ° C fino all'uso.
- Preparare la soluzione di colorante fluorescente (50 mg/mL) con 20 mL della soluzione PCL.
2. impostare l'apparecchio di elettrofilatura (Figura 1A)
- Aggiungere la soluzione PCL in una siringa da 20 mL con un ago 21 calibro attaccato. Assicurare che non esiste nessuna aria nella siringa e nella tubazione associata.
- Posizionare un tamburo rotante in acciaio con il collettore di terra 12 cm dalla punta dell'ago.
- Utilizzando morsetti a coccodrillo, collegare l'alimentatore ad alta tensione di corrente continua (DC) all'ago e accertarsi che il collettore è collegato a terra.
Attenzione: Spegnere sempre l'alimentazione elettrica prima di maneggiare qualsiasi materiali connessi.
3. elettrofilatura
- Per i 20 mL della soluzione PCL, impostare i parametri della pompa a siringa come segue: diametro = 20,27 mm, portata = 0,5 mL/h. Check se le goccioline si formano sulla punta dell'ago.
- Se si desidera l'incorporazione di molecole bioattive, impostare l'apparecchio per consentire co-axial elettrofilatura (Figura 1B). Creare un ugello coassiale su misura utilizzando aghi ipodermici.
Nota: Tali ugelli sono anche disponibili in commercio. Si noti che una soluzione di tintura è preparato per simulare l'aggiunta di tali molecole.- Preparare una soluzione di 1% della tintura fluorescente cumarina 6 in acqua. Aggiungere 3 mL di tintura 1% di una piccola siringa. Collegare la siringa all'ugello coassiale stesso come la soluzione PCL. Ancora una volta, assicurarsi che non siano senza bolle d'aria.
- Per questa soluzione da 3 mL, impostare i parametri della pompa a siringa come segue: diametro = 9,49 mm, portata = 0,02 mL/h. Check se le goccioline si formano sulla punta dell'ago.
- Applicare un potenziale elettrico di 20 kV tra la filiera (ago da 22 gauge) e un collettore di terra situato 20 cm di distanza la filiera. Raccogliere le nanofibre allineate in un tamburo rotante a 2.000 giri/min. Raccogliere le nanofibre PCL quando raggiungono uno spessore di ~ 1 mm.
4. generazione di PCL nanofibra Mats con fori disposti.
- Fabbricare nanofibre PCL.
- Sciogliere perline PCL in una miscela solvente costituito da DCM e DMF con un rapporto di 4:1(v/v) ad una concentrazione del 10% (PCL) (w/v). La soluzione PCL della pompa con una portata di 0,7 mL/h con una pompa a siringa mentre un potenziale di 20 kV viene applicata tra la filiera (un ago 22-gage) e un collezionista a terra situato 12 cm a parte la filiera.
- Raccogliere la membrana di nanofibra utilizzando un tamburo rotante con una velocità di rotazione maggiore di 500 giri/min.
- Immergere le nanofibre PCL in liquido N2 per 5 min (cioè., diventano rigide). Mantenere le nanofibre PCL in liquido N2 e un pugno di nanofibre PCL con un pugno di diametro di mm 0,5.
5. ampliamento della nanofibra 2D stuoie con o senza fori disposti tramite sottocritico CO2 liquido (Figura 2).
- Inserire le nanofibre PCL in azoto liquido per 5 min e tagliare in quadrati di 1 cm x 1 cm utilizzando delle forbici affilate chirurgiche mentre sono immersi nell'azoto liquido per evitare la deformazione dei bordi.
- Posizionare il tappetino di taglio in una provetta da centrifuga 30ml con ~ 1 g di ghiaccio secco. Strettamente il coperchio di cap e consentire il ghiaccio secco cambiare in liquido CO2.
- Una volta che il liquido si è formata nel tubo, rilasciare rapidamente la pressione aprendo il tappo.
Attenzione: Utilizzare attrezzatura protettiva termica adeguata quando si lavora con azoto liquido e ghiaccio secco. Non aprire il tubo pressurizzato verso la faccia. La provetta da centrifuga non deve essere utilizzato ripetutamente. - Rimuovere e osservare l'impalcatura soffiato dal tubo. Posizionare il patibolo in una nuova provetta da centrifuga con ghiaccio secco e ripetere fino ad ottenere lo spessore desiderato. Sterilizzare le impalcature di nanofibra espansa in ossido di etilene prima dell'incubazione con le cellule.
6. caratterizzazione di nanofibra espanso ponteggi
- Caratterizzare la morfologia e la struttura delle impalcature nanofibra espanso mediante microscopia elettronica a scansione (SEM).
- I campioni con biadesivo conduttivo per il perno metallico e cappotto con platino per 40 s utilizzando una macchina di polverizzazione a 40 mA.
- Esaminare le fibre tramite SEM in base a precedenti studi9. Raccogliere le immagini a una tensione accelerare di 15 kV.
- Caratterizzare in vitro profili di rilascio e bioattività di peptidi rilasciati.
- Peso 10 mg di nanofibra membrane prima e dopo l'espansione in CO2.
- Immergere i campioni in tampone PBS e raccogliere 10 μL del surnatante a tempi differenti (0-28 giorni).
- Utilizzare kit Enzyme-Linked Immuno Sorbent Assay (ELISA) per quantificare la concentrazione di peptide LL-37 nel surnatante raccolto.
- Esaminare la risposta di infiltrazione cellulare in vivo e host.
- Mettere 9 - settimana-vecchi ratti Sprague-Dawley (deviazione standard) in una camera di anestesia, collegare al vapore isoflurano e anestetizzare i ratti. Trasferire i ratti a un tavolo operatorio dopo i topi diventano completa anestesia senza sentimenti. Continuamente anestetizzare i ratti utilizzando un cono di isoflurane-naso con vaporizzatore durante l'intervento chirurgico. Radersi i capelli dei dorsi di ratto dal rasoio di un animale e sterilizzarlo con iodio e alcool macchia della pelle. Creare tasche sottocutanee tramite incisioni di 1,5 cm in siti di supraspinal sul dorsum usando un bisturi.
- Inserire un espanso nanofibra impalcatura (1,5 mm di spessore) in tasca sottocutanea usando la pinzetta per ogni incisione. Chiudere l'incisione con una pinzatrice.
- A 1, 2 e 4 settimane, eutanasia i ratti con 95% CO2. Delicatamente sezionare l'espianto e il tessuto circostante utilizzando forbici chirurgiche. Prima dell'analisi istologica, immergere il tessuto in formalina per almeno 3 giorni e poi incorporare con paraffina. Sezione del tessuto con un microtomo, quindi eseguire ematossilina ed eosina (H & E), la colorazione tricromica di Masson.
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Representative Results
L'efficacia di espansione nanofibre elettrofilate 2D tradizionale nei ponteggi 3D tramite depressurizzazione del sottocritico CO2 fluido è stata dimostrata in diverse capacità: lo spessore delle impalcature è aumentato da 1 mm quando non trattata fino a 2,5 mm e 19.2 mm con uno e due trattamenti di CO2 , rispettivamente (Figura 3A-C). La porosità-a caratteristica dell'architettura critico per la semina delle cellule-inoltre ha aumentato in maniera corrispondente allo spessore maggiore (Figura 3). La porosità delle impalcature aumentato da 79,5% per le stuoie non trattate a 92,1 e 99,0% dopo i trattamenti di primi e secondo, rispettivamente (Figura 3D). Questo è importante perché il grado di penetrazione delle cellule in un'impalcatura e, pertanto, la sua efficacia per indurre la rigenerazione dipende in larga misura la porosità1.
Immagini al SEM ha rivelato che la struttura densamente imballata, fibrillare delle stuoie 2D non trattati sono stati trasformati in strutture ordinate, a strati con nanofibre allineate dopo espansione con CO2 (Figura 3E-H). Precedenti studi hanno concluso che strutture similmente a strati con fibre organizzati potrebbero essere fondamentale nella conservazione della nanotopographic spunti per la rigenerazione dei tessuti come tendine, muscolo e nervo7,8. Tuttavia, questi studi hanno esaminato i ponteggi ampliati con NaBH47,8. Questo metodo richiede più tempo di elaborazione e solventi che possono percolare molecole bioattive dall'impalcatura7,8. NaBH4, un agente riduttore forte, potrebbe reagire con molecole bioattive incapsulati. Al contrario, l'uso di sottocritico CO2 liquido per l'espansione è stata indicata per preservare la bioattività delle molecole aggiuntive pre-teste di serie l'impalcatura se confrontato con impalcature espanse utilizzando il metodo di NaBH4 (Figura 4). Ciò è stata dimostrata usando la tintura di cumarina 6; il colore verde della tintura è stato mantenuto meglio in impalcature ampliate con CO2 (Figura 4), che indica che l'uso di sottocritico CO2 fluido per risultati di espansione nella migliore conservazione dell'integrità delle molecole incapsulati nei ponteggi PCL.
La cinetica di rilascio del peptide antimicrobico LL-37 dalle impalcature prima e dopo l'espansione sono stati misurati in vitrovia un kit ELISA secondo le istruzioni del produttore (Figura 5A). L'efficacia antimicrobica di LL-37 peptide-caricato nanofibra ponteggi prima e dopo l'espansione con CO2 è stata valutata tramite l'incubazione con Pseudomonas aeruginosa (p. aeruginosa). Il numero di colonie di vita post incubazione con i ponteggi è stato quantificato. I risultati hanno mostrato che l'attività antimicrobica del CO2-ponteggi espanse, LL-37-caricato era simile a che di ponteggi non espansi LL-37-caricato, che indica che il processo di espansione può preservare la bioattività di incapsulati LL-37 peptidi (figura 5B).
Ulteriori studi in vivo sono stati effettuati tramite impianto sottocutaneo di CO2-espanso nanofibra impalcature con fori disposti a quadrato ai ratti. Questo consente per la migrazione cellulare e la proliferazione all'interno dei fori, nonché ulteriore infiltrazione all'interno degli strati di nanofibra sono stati creati durante l'espansione (Figura 6). L'impalcatura espanso ha mostrato un aumento significativo del numero di vasi sanguigni formati (Figura 6, E) e le cellule giganti multinucleated (Figura 6, F) da settimana 1 a 4 post impianto. Immunohistological ulteriore colorazione risultati hanno indicato una diminuzione del numero del ricevitore di chemokine C-C tipo 7 (CCR7) - positivo infiltrato macrofagi e un aumento del numero di Cluster di differenziazione 206 (CD206) - positivo infiltrato macrofagi settimana 1-settimana 4 dopo l'impianto.
Figura 1: installazione tipica elettrofilatura. Un apparato di electrospinning coassiale tipico è mostrato. Elettrofilatura richiede tre componenti principali: un alimentatore ad alta tensione, una filiera e un collezionista elettricamente conduttivo. Filatura coassiale utilizza due liquidi a girare un'impalcatura di nanofibra; Ciò consente l'incapsulamento di altre molecole. Assembly e nanofibra allineamento può essere aumentato attraverso il collettore variando la velocità di rotazione del tamburo rotativo. In questo protocollo, un ugello personalizzato è stato creato utilizzando due aghi ipodermici. Ugelli simili sono disponibili in commercio. Questa figura è stata adattata da Xie, et al.14. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2: Fasi di espansione dell'impalcatura utilizzando sottocritico CO2 fluido. (A) utilizzare un contenitore che è sigillabile e può sopportare la pressione, ad esempio un tubo da centrifuga plastica 30 mL. (B) aggiungere un pezzo di 1 x 1 cm di stuoia di nanofibra PCL 2D. (C) aggiungere ~ 1 g di ghiaccio secco. (D) sigillare il contenitore. (E) consentire pressione costruire nel tubo. Questo trasformerà il solido di CO2 in liquido CO2. Quando il liquido ha raccolto, rilasciare rapidamente la guarnizione del tubo. Questo farà sì che il liquido di CO2 a diventare rapidamente gassosi CO2, CO2 che permea il tappetino di nanofibra 2D con conseguente. (F) osservare l'impalcatura 3D. Questa procedura può essere ripetuta fino ad ottenere lo spessore desiderato. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3: Visualizzazione 2D stuoie prima e dopo l'espansione con CO2 liquido subcritico. (A) fotografia mostra PCL nanofibre prima del trattamento di sottocritico CO2 fluido (a destra) e dopo il primo trattamento (a sinistra). (B) fotografia mostra stuoia nanofibra PCL prima del primo trattamento con CO2 sottocritico fluido (a destra) e dopo il secondo trattamento (a sinistra). (C) grafico Mostra gli spessori delle stuoie di fibra PCL prima e dopo uno o due trattamenti con sottocritico CO2 fluido. (D) grafico mostra la relativa porosità delle stuoie di fibra PCL prima e dopo uno o due trattamenti con sottocritico CO2 fluido. (E-H) Immagine mostra aspetto trasversale delle stuoie PCL catturato tramite immagine SEM. (E-F) SEM delle stuoie di fibra PCL prima del trattamento. (G-H) Immagine di SEM di stuoie di fibra PCL dopo due trattamenti con sottocritico CO2 fluido. Questa figura è stata adattata da Jiang, et al.9. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 4: Cumarina 6 colorante-caricato PCL nanofibra stuoie prima e dopo l'espansione con sottocritico CO2 fluido e soluzione acquosa di NaBH4 . (A) immagini mostrano grossolanamente la quantità di tintura di cumarinici 6 restanti in scaffold PCL dopo espansione con CO2 (a destra) e NaBH4 (a sinistra). (B) immagini mostrano lorda viste dall'alto di scaffold PCL e loro fluorescenza corrispondente nel seguente ordine: Raw impalcatura (basso a destra), 2D stuoia caricato con cumarinici 6 tintura (in alto a destra), scaffold PCL caricato con cumarinici 6 colorante ampliato con CO2 ( in alto a sinistra), NaBH4 (in basso a sinistra). (C) grafico mostra l'intensità della fluorescenza di cumarina 6 colorante dopo PCL tappetini erano non trattati, espansa tramite sottocritico CO2 fluido ed espansa tramite NaBH4 trattamenti. Fluorescenza è stato quantificato da software di Image J. Questa figura è stata adattata da Jiang, et al.9. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 5: molecole bioattive incapsulati in scaffold PCL. (A) grafico raffigura il relativo rilascio del peptide antimicrobico LL-37 in membrane 2D e sottocritico CO2 fluido espanso scaffold 3D (B) grafici raffigurano l'efficacia antimicrobica di diversi nanofibre PCL quando esposto a P . aeruginosa. Questa figura è stata adattata da Jiang, et al.9. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 6: In vivo le risposte di ponteggi di nanofibra PCL con e senza espansione via sottocritico CO2 nei siti di dorsum sottocutaneo dei ratti. (A) H & E macchia. Puntini verdi designano i confini di infiltrazione delle cellule. (B) colorazione tricromica di Masson. Frecce verdi designano deposizione di collagene. (C) altamente ingrandita immagine di H & E macchia. Frecce verdi designano i vasi sanguigni. (D) altamente ingrandita immagini di H & E macchia. Frecce verdi designano le cellule giganti. (E) grafico raffigura la crescita dei vasi sanguigni a mm2. (F) grafico quantifica il numero di cellule giganti che infiltrarsi nelle stuoie PCL 2D tradizionale rispetto a PCL stuoie espansi con sottocritico CO2. Questa figura è stata adattata da Jiang, et al.9. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
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Discussion
Trasformando nanofibre elettrofilate 2D tradizionale in espanso scaffold 3D è stata studiata tramite CO2 depressurizzazione. 2D tradizionale nanofibre sono correttamente espansa tramite sottocritico CO2 fluido. I passaggi critici sono per fabbricare nanofibre 2D sotto una condizione ottimizzata e tagliare i tappetini senza deformare i bordi (ad es., usando forbici chirurgiche affilate). Questo CO2-espanso nanofibra impalcature hanno molti benefici sopra stuoie 2D tradizionali tra cui strutture stratificate (Figura 3A-B), meno imballaggio densità (Figura 3D-H) e maggiore porosità (Figura 3D). Questo metodo di espansione è anche vantaggioso rispetto i metodi esistenti di espansione in quanto è più veloce elaborare e riduce la perdita complessiva di molecole biologiche attive incapsulati a causa di esclusione di questa tecnica di soluzioni acquose e liofilizzazione procedure8,9. Tuttavia, il limite di questa tecnica è che la morfologia di nanofibre polimeriche non deve essere deformato/dissolto nel CO2 liquido subcritico. Ad esempio, nanofibre PLGA (50: 50) non possono essere espansa utilizzando questa tecnica. Tali nanofibre potrebbero essere esteso utilizzando altri liquidi di gas.
Nostri studi precedenti hanno dimostrato che cellule seminate in modo più uniforme all'interno di impalcature nanofibra espansa se confrontato con 2D stuoie8. In questo lavoro, un tasso significativamente aumentato di formazione del vaso sanguigno, si è verificato (Figura 6, E), e si infiltra in delle cellule immuni ospite sono stati osservati all'interno di CO2-espanso nanofibra impalcature con fori disposti a quadrato seguendo impianto sottocutaneo in ratti (Figura 6, F). L'angiogenesi e l'infiltrazione delle cellule immuni indicano che l'impalcatura è coinvolgere con il tessuto ospite e possibilmente homing cellule necessarie per la rigenerazione del tessuto danneggiato; Ciò implica un più alto tasso di post-impianto di successo in host9.
La CO2-ponteggi espanse inoltre hanno il potenziale per essere incorporati con una varietà di peptidi ed altre molecole che possono aiutare ad ottenere la risposta desiderata. Qui, l'effetto desiderato è quello di essere uno scaffold per la rigenerazione dei tessuti fornendo al contempo attività antimicrobica attraverso il peptide LL-37 incorporato. I ponteggi ampliati con sottocritico CO2 fluido inoltre ha mostrato la migliore ritenzione delle molecole incorporate se confrontato con impalcature ampliate con NaBH4. Le molecole di colorante incapsulate all'interno di impalcature PCL erano meglio conservati (Figura 4). Inoltre, una percentuale leggermente maggiore del peptide antimicrobico LL-37 incapsulato è stato rilasciato dal 3D CO2 espanso ponteggi rispetto ai tappetini 2D (Figura 5A). La bioattività di LL-37 è stata mantenuta come il CO2 espanso ponteggi ha mostrati una simile efficacia antimicrobica rispetto alle impalcature 2D (figura 5B).
Questo nuovo metodo di espansione 3D che indica la produzione di scaffold sintetico non è più limitato all'utilizzo di nanofibre 2D. I dati presentati suggeriscono che questo metodo di espansione mantenere meglio la quantità e la bioattività di materiali bioattivi incapsulati all'interno di impalcature nanofibra espansa. Contemporaneamente, i ponteggi di nanofibra espanso imitano gli ambienti nanotopographic di quelli che si trovano in vivo9, un attributo che aiuta notevolmente nell'induzione di rigenerazione del tessuto1. In futuro, questi CO2-ponteggi espanse possono avere applicazioni potenziali nell'assistenza di ferita guarigione e rigenerazione tissutale così come nella creazione del modello 3D del tessuto e la consegna di droga controllato localmente.
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Disclosures
Gli autori dichiarano che non esiste alcun conflitto di interessi.
Acknowledgments
Questo lavoro è stato supportato da concede dal National Institute of General Medical Science (NIGMS) al NIH (2P 20 GM103480-06 e 1R01GM123081 a J.X.), i fondi Otis Glebe Medical Research Foundation, NE LB606 e avvio dal University of Nebraska Medical Centro.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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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