Síntese de nanofibras baseado em queratina de Engenharia Biomédica
Summary
nanofibras electrospun têm uma área de superfície elevada em relação ao peso, a integridade mecânica excelente, e suportar o crescimento e proliferação celular. Estas nanofibras têm uma ampla gama de aplicações biomédicas. Aqui podemos fabricar queratina / nanofibras PCL, usando a técnica de electrospinning, e caracterizar as fibras para possíveis aplicações em engenharia de tecidos.
Abstract
Electrospinning, devido à sua versatilidade e potencial para aplicações em vários campos, está a ser frequentemente utilizado para fabricar nanofibras. A produção destes nanofibras porosa é de grande interesse devido às suas propriedades físico-químicas únicas. Aqui nós elaborar sobre a fabricação de queratina contendo poli (ε-caprolactona) (PCL) nanofibras (ou seja, PCL / fibra composta de queratina). queratina solúvel em água foi primeiro extraído a partir de cabelo humano e misturado com PCL em diferentes proporções. A solução combinada de PCL / queratina foi transformada em membranas nanofibrous usando um electrospinning laboratório concebido configurar. A morfologia das fibras e propriedades mecânicas do nanofibras obtidas foram observados e medidos através de microscopia eletrônica de varredura e testador de tração. Além disso, degradabilidade e químicas propriedades do nanofibras foram estudados por FTIR. MEV mostrou morfologia da superfície uniforme para fibras PCL / queratina de diferentes composições. Estes PCL / keratin fibras também mostrou excelentes propriedades mecânicas, tais como ponto de módulo e falha de Young. células de fibroblastos foram capazes de prender e proliferam, assim, provando boa viabilidade celular. Com base nas características acima discutidas, pode-se fortemente argumentam que as nanofibras de misturas de polímeros naturais e sintéticos podem representar um excelente desenvolvimento de materiais compósitos que podem ser usadas para diferentes aplicações biomédicas.
Introduction
Eletrofiação é reconhecido como um método predominante de realização nanofibras de polímero. As fibras podem ser produzidas em nanoescala e as propriedades das fibras são personalizada 1. Estes desenvolvimentos e as características de nanofibras electrospun têm sido especialmente interessante para suas aplicações em engenharia biomédica especialmente em engenharia de tecidos. As nanofibras electrospun apresenta semelhanças com a matriz extracelular e, portanto, promover a adesão celular, a migração e proliferação 2. Devido a esta semelhança com a matriz extracelular (ECM), fibras electrospun podem ser utilizados como materiais para auxiliar na limpeza de feridas, a entrega de drogas, e para tecidos de engenharia, tais como o fígado, ossos, coração, músculo e 3.
Uma variedade de diferentes polímeros de origem sintética e natural foram usadas para criar fibras electrospun para diferentes aplicações de engenharia biomédica 4. Recentemente, tem vindo a crescer emteresse no desenvolvimento de nanofibras compostas por mistura sintética e polímeros naturais 4. Nestas composições os produtos finais tipicamente herdar a resistência mecânica associados com o polímero sintético, ao mesmo tempo que adopta pistas biológica e as propriedades do polímero natural.
Nesta experiência, PCL e queratina são apresentados como os polímeros sintéticos e naturais, para serem utilizados para a síntese de um composto de nanofibras. A queratina é um polímero natural que se encontra no cabelo, lã e unhas. Ela contém muitos resíduos de aminoácidos; de interesse notável é cisteína 4,5. Idealmente um polímero de ocorrência natural seria biorenewable, biocompatível e biodegradável. Queratina possui todas estas três características, acentuando a proliferação celular e apego aos biomateriais tem sido incorporadas no 6.
Policaprolactona (PCL) é um polímero reabsorvível, sintético que é significativo emengenharia de tecidos 4. Este polímero foi anteriormente reconhecida por sua estabilidade estrutural e mecânica, no entanto, carece de afinidade celular e exibe uma taxa de degradação longa. A natureza hidrofóbica de PCL é provavelmente responsável para a falta de afinidade de células 7. No entanto, PCL compensa suas limitações por ser altamente miscível com outros polímeros. A PCL / composite queratina deve demonstrar as propriedades mecânicas do PCL e incorporar as propriedades biológicas de queratina, tornando-o uma escolha ideal para várias aplicações biomédicas.
Protocol
Representative Results
Discussion
Extracção de queratina do cabelo humano foi conseguida com sucesso. O ácido peracético actuou como um agente de oxidação sobre o cabelo humano, permitindo que a queratina a ser extraído pela base Tris. A produção de pó de queratina era pequena escala, devido ao facto de que só foi feito para fins de investigação. Este processo já foi estabelecido na indústria para a produção em larga escala. O objectivo de extrair a queratina em pequena escala foi para controlar a contaminação, a variabilidade do lote…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Autores gostariam de agradecer a National Science Foundation através da Engenharia Centro de Pesquisa para revolucionar biomateriais metálicos (ERC-0.812.348) e Nanotecnologia de Graduação em Educação (CEE 1.242.139) para o financiamento de apoio.
Materials
| Human Hair | N/A | N/A | Obtained from Local Barber Shop in Greensboro |
| Peracetic acid | Sigma Aldrich | N/A | |
| 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 | N/A | > 99.9% crystalline |
| Hydrochloric Acid | Fischer Scientific | A144C-212 Lot 093601 | Waltham, MA |
| Kwik-Sil | World Precision Instruments | N/A | Sarasota, FL |
| Cellulose membrane | Sigma Aldrich | N/A | 12-14 kDa molecular cutoff |
| 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 | N/A | Billerica, MA |
| Microcal Origin software | N/A | N/A | Northampton, MA |
| X-ray diffraction (XRD) | Bruker AXS D8 Advance X-ray Diffractometer | N/A | Madison, WI |
| Fibroblast 3T3 cell | American Tissue Type Culture Collection | N/A | Manassas, VA |
| Dulbecco’s modified Eagle’s medium (DMEM | Invitrogen | N/A | Grand Island, NY |
| Spectra max Gemini XPS microplate reader | Molecular Devices | N/A | Sunnyvale, CA |
| Student- Newman-Keuls post hoc test | SigmaPlot 12 software | N/A | N/A |
References
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