医工学のためのケラチンベースのナノファイバーの合成
Summary
電界紡糸ナノ繊維は、重量比は、優れた機械的完全性に大きな表面積を有し、細胞の成長と増殖を支えます。これらのナノファイバーは、生物医学的用途の広い範囲を持っています。ここでは、エレクトロスピニング法を用いて、ケラチン/ PCLナノ繊維を製造し、組織工学の可能な用途のために繊維を特徴付けます。
Abstract
様々な分野における用途のための汎用性と電位による電気紡糸は、しばしばナノファイバーを製造するために使用されています。これらの多孔質ナノファイバーの製造は、その独特の物理化学的特性に非常に興味深いです。ここでは、ポリ（εカプロラクトン）（PCL）ナノファイバー（ すなわち 、PCL /ケラチン複合繊維）を含むケラチンの製造について詳しく説明。水溶性ケラチンは、まず人間の毛髪から抽出され、異なる比率でPCLと混合しました。 PCL /ケラチンのブレンドされた解決策は、設定ラボ設計エレクトロスピニングを使用してナノファイバー膜に転換しました。得られたナノファイバーの繊維の形態および機械的特性は、走査電子顕微鏡、引張試験機を用いて観察し、測定しました。また、ナノ繊維の分解および化学的特性は、FTIRによって調査しました。 SEM画像は、異なる組成のPCL /ケラチン繊維のための均一な表面形態を示しました。これらのPCL / keratinは繊維はまた、ヤング率及び障害点として優れた機械的性質を示しました。線維芽細胞が付着し、良好な細胞生存性を証明し、従って、増殖することができました。上述の特性に基づいて、我々は強く、天然および合成ポリマーのブレンドナノファイバーは異なる生物医学的用途に用いることができる複合材料の優れた発展を表すことができると主張することができます。
Introduction
エレクトロスピニングは、ポリマーナノファイバーを達成する普及した方法として認識されています。繊維は、ナノスケールで製造することができ、繊維特性は、1カスタマイズ可能です。これらの開発および電気紡績ナノファイバーの特性は、特に組織工学で生物医学工学におけるその用途に特に興味深いされています。エレクトロスピニングされたナノファイバーは、細胞外マトリックスとの類似性を有し、したがって、細胞の接着、遊走および増殖2を促進します。細胞外マトリックス（ECM）へのこの類似性、静電繊維は、創傷包帯、薬物送達を補助するための材料として使用することができ、例えば、肝臓、骨、心臓、および筋肉3などのエンジニアリング組織について。
合成および天然起源の異なるポリマーの様々な異なる生物医学工学応用4静電繊維を作成するために使用されています。最近、そこに成長しています合成および天然ポリマー4をブレンドすることにより、複合ナノファイバーの開発にterest。これらの組成物において、最終製品は、典型的には、また、天然ポリマーからの生物学的手がかりとプロパティを採用しながら合成ポリマーに関連した機械的強度を継承します。
この実験では、PCLおよびケラチン複合ナノファイバーの合成に使用される合成および天然ポリマーとして提示されます。ケラチンは、毛髪、羊毛や爪で発見された天然高分子です。これは、多くのアミノ酸残基を含みます。注目すべき関心のシステイン4,5です。理想的には、天然に存在するポリマーは、生物学的再生可能、生体適合性および生分解性であろう。また、それが6に組み込まれている生体材料に細胞増殖および添付ファイルを向上させながら、ケラチンは、これらの特性のすべての3つを持っています。
ポリカプロラクトン（PCL）はで重要である再吸収性、合成ポリマーであります組織工学4。このポリマーは、以前にその構造および機械的安定性のために評価されている、しかし、それは、細胞親和性を欠いていると長い分解速度を示します。 PCLの疎水性の性質は、細胞親和性7の欠如のために可能性が高い責任があります。しかし、PCLは、他のポリマーとの混和性の高いであることによって、その限界を補います。 PCL /ケラチン複合体は、PCLの機械的特性を実証して様々な生物医学的用途のための理想的な選択肢となって、ケラチンの生物学的特性を組み込む必要があります。
Protocol
Representative Results
Discussion
人間の髪の毛からケラチンの抽出に成功を達成しました。過酢酸は、ケラチンは、トリス塩基により抽出することができるように、人間の毛髪に酸化剤として作用しました。ケラチン粉末の製造は、それが唯一の研究目的のために行われたという事実による小規模でした。この手順は、すでに大規模生産のために業界で確立されています。小規模ケラチンを抽出する目的は、汚染、バッチ変?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者は、サポートに資金を提供するための革新的メタリックバイオマテリアル工学研究センター（ERC-0812348）とナノテクノロジー学部教育（EEC 1242139）を通じて全米科学財団に感謝したいと思います。
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 |
Riferimenti
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