Expansão de duas dimensões Electrospun nanofibras esteiras em três dimensões andaimes
Summary
Este artigo demonstra a técnica de expansão de uma esteira de nanofibras tradicional, duas dimensões (2D) electrospun em um andaime de três dimensões (3D) através da despressurização subcrítico CO2 líquido. Estes andaimes aumentadas são 3D, pistas perto imitar nanotopographic celular e preservar as funções de moléculas biológicas encapsuladas dentro de nanofibras.
Abstract
Eletrofiação tem sido a tecnologia preferencial em produzir um andaime devido o biomimetismo a matriz extracelular e o controle de facilidade de composição, estrutura e diâmetro de fibras sintético, funcional. No entanto, apesar dessas vantagens, electrospun tradicional nanofibras andaimes vêm com limitações incluindo desorganizado orientação de nanofibras, baixa porosidade, tamanho dos poros pequenos e esteiras principalmente bidimensionais. Como tal, há uma grande necessidade para o desenvolvimento de um novo processo para fabricar andaimes de nanofibras de electrospun que podem superar as limitações acima. Neste documento, um método simples e romance é descrito. Uma esteira de nanofibras 2D tradicional é transformada em um andaime 3D com a espessura desejada, distância, porosidade e pistas de nanotopographic para permitir a propagação de células e proliferação através da despressurização subcrítico CO2 líquido. Além de fornecer um andaime para regeneração de tecidos ocorrer, esse método também fornece a oportunidade para encapsular moléculas bioativas, tais como peptídeos antimicrobianos para entrega de drogas local. Os CO2 expandida nanofibras andaimes segurar grande potencial na regeneração de tecidos, cicatrização de feridas, tecido 3D modelagem e entrega de droga tópica.
Introduction
O conceito de desenvolvimento de um andaime sintético que pode ser implantado em pacientes para auxiliar na regeneração e reparo tecidual é aquele que tem permeado o campo da medicina regenerativa para décadas. O andaime sintético ideal serve para induzir a migração de células do tecido saudável circundante, fornece uma arquitetura para vascularização de suportes de semeadura, adesão, sinalização, proliferação e diferenciação, célula, permite a adequada oxigenação e entrega de nutrição e promove a atividade imunológica do hospedeiro para garantir o sucesso após a implantação1. Além disso, ele pode ser usado como um portador para a incorporação de moléculas antimicrobianas para auxiliar na ferida cura1,3,6,7,8,9. A capacidade de controlar o lançamento temporal destas moléculas biológicas do cadafalso sintético é outro atributo desejável que é considerado quando engenharia moldes1.
Eletrofiação tem sido uma técnica bem-utilizada para a produção de nanofibras andaimes1,2,3,4,5,6. Tentativas anteriores para criar um andaime de nanofibras como o discutido aqui tem sido feitas em diferentes graus de sucesso. No entanto, nanofibras tradicionais andaimes limitaram habilidades para atingir esses objetivos. Andaimes de nanofibras tradicionais têm sido principalmente esteiras bidimensional1,3. Estes andaimes nonexpanded são densamente com tamanhos de poros pequenos; Isso limita a infiltração celular, migração e diferenciação como ele não promove um ambiente bastante semelhante àquelas encontradas na vivo1,7,8,9. Por esta razão, novas técnicas de preparação de andaime de nanofibras electrospun 3D foram criadas para alterar as falhas inerentes que vêm com esteiras de nanofibras 2D. Estas técnicas resultam em 3D andaimes; no entanto, eles têm limitada aplicabilidade devido aos métodos de produção que exigem soluções aquosas e procedimentos de liofilização. Esse processamento resulta na distribuição aleatória das nanofibras sem organização restrita, espessura adequada, e/ou porosidade desejada para fornecer as pistas de nanotopographic adequados que são necessárias para a proliferação e migração celular. Esses fatores resultam nos andaimes de nanofibras 3D electrospun anterior que a falta de adequada mimetismo de vida tecidos1,7,8,9.
Mais recentes tentativas de desenvolver um andaime expandido, 3D com melhor biomimetismo da matriz extracelular (ECM) foram realizadas usando um tratamento da solução (NaBH4) boro-hidreto de sódio aquoso e moldes pré-concebidos para ajudar a controlar melhor o forma da resultante andaime7,8. No entanto, esse método não é o ideal, como exige o uso de soluções aquosas, reações químicas e de liofilização que pode interferir com polímeros e qualquer biomoléculas encapsuladas que são solúveis em água. Os aditivos usados também podem causar efeitos colaterais durante a regeneração de tecido8,9. O método de expansão de2 CO descrito neste artigo grandemente reduz o tempo de processamento, elimina a necessidade de soluções aquosas e preserva a montante e a funcionalidade de moléculas biologicamente ativas em maior medida do que o anteriormente estabelecidos métodos9.
Em estudos anteriores, antibióticos, prata, 1 α, 25 dihidroxivitamina D3e peptídeo antimicrobiano LL-37 foram carregados os andaimes de nanofibras individualmente e em conjunto para investigar o potencial destes andaimes para liberar agentes para mais ajuda na ferida cura9,10,12,13. Com a finalidade de demonstrar este método de expansão de andaime de nanofibras, Coumarine 6, um corante fluorescente, serão carregados no cadafalso para demonstrar o potencial de incorporação o andaime com vários compostos desejados. Este método de fabricação de andaime de nanofibras expandido em conjunto com moléculas bioativas encapsulados possui grande potencial na regeneração dos tecidos, cicatrização de feridas, a criação de modelos 3D de tecido e a entrega tópica de drogas.
Protocol
Representative Results
Discussion
Transformando electrospun 2D tradicionais esteiras de nanofibras expandidos andaimes 3D através de CO2 despressurização foi investigada. Esteiras de nanofibras 2D tradicional são expandido com sucesso através de subcrítica CO2 líquido. Os passos críticos são para fabricar esteiras de nanofibras 2D sob uma condição otimizada e cortar as esteiras sem deformar as bordas (EG., utilizando tesouras cirúrgicas em ponto). Esta CO2-andaimes de nanofibras expa…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi apoiado por concede do Instituto Nacional de General Medical ciência (NIGMS) no NIH (2P 20 GM103480-06 e 1R01GM123081 para J.X.), os fundos de Otis Glebe Medical Research Foundation, NE LB606 e inicialização de medicina da Universidade de Nebraska Centro.
Materials
| 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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