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Article de méthode

Enchevêtrement moléculaire et Electrospinnability de biopolymères

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DOI :

10.3791/51933

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3 septembre 2014

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Dans cet article

Résumé

Électrofilage est une technique utilisée pour fabriquer fascinant de micro-fibres à l'échelle nanométrique dans une grande variété de matériaux. Enchevêtrement moléculaire des polymères constitutifs de la solution de filage est essentiel pour la réussite électrofilage. Nous présentons un protocole pour l'utilisation de la rhéologie d'évaluer la electrospinnability de deux biopolymères, amidon et pullulane.

Résumé

Électrofilage est une technique pour fabriquer des micro fascinant de fibres à l'échelle nanométrique dans une grande variété de matériaux. Pour biopolymères, enchevêtrement moléculaire des polymères constitutifs de la solution de filage a été trouvé à être une condition préalable essentielle pour électrofilature succès. La rhéologie est un outil puissant pour sonder la conformation moléculaire et l'interaction des biopolymères. Dans ce rapport, nous démontrons le protocole à utiliser pour évaluer la rhéologie electrospinnability de deux biopolymères, de l'amidon et le pullulane, de leur sulfoxyde de diméthyle (DMSO) / dispersion d'eau. Bien formés amidon et fibres de pullulane avec des diamètres moyens dans la submicronique pour ordre du micron ont été obtenus. Electrospinnability a été évaluée par observation visuelle et microscopique des fibres formées. En corrélant les propriétés rhéologiques des dispersions à leur electrospinnability, nous démontrons que la conformation moléculaire, enchevêtrement moléculaire et la viscosité de cisaillement affectent tous élusrospinning. La rhéologie est non seulement utile dans le choix du système de solvant et d'optimisation de processus, mais également à la compréhension du mécanisme de formation de la fibre à un niveau moléculaire.

Introduction

Électrofilage est une technique qui est capable de produire en continu de micro-fibres à l'échelle nanométrique dans une grande variété de matériaux. Il a gagné en intérêt académique et industrielle 1. Bien que la configuration et la pratique de électrofilature semblent simples, la capacité de prévoir et de contrôler electrospinnability propriétés de la fibre reste un défi. La raison peut résider dans le fait qu'il ya beaucoup de facteurs qui influent sur ​​le processus de électrofilature 2 et le processus, en particulier le chemin parcouru par la fibre, est chaotique 1. Souvent, une approche empirique "cook-and-look" est util....

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Protocole

1. Dope Spinning Préparation

  1. Préparez une gamme de concentrations de biopolymères à étudier (0,1% à 30%, p / v) et assurez-vous de considérer la teneur en humidité de la poudre de biopolymère dans ces calculs. Pour chaque concentration, peser le biopolymère (amidon ou le pullulane) en poudre dans un tube à essai de 50 ml. Ajouter aqueuse de diméthylsulfoxyde (DMSO) solution et une barre d'agitation.
  2. Placer le tube dans l'eau bouillante avec une agitation constante sur un agitateur magnétique chauffant.
  3. Après environ 1 h, éteindre le feu et laisser refroidir la dispersion à la température ambiante. La dispersion est alors prêt pour les e....

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Résultats

les courbes d'écoulement des dispersions de biopolymères, en fonction de la concentration du biopolymère et la concentration en solvant DMSO ont été obtenus. Deux figures représentatives montrent les courbes d'écoulement de l'amidon (figure 2A) et le pullulane (figure 2B) en fonction de leur concentration dans le solvant de DMSO pur. Les viscosités spécifiques ont été tracées par rapport à la concentration de biopolymère (figure 3A pour l'amidon et la figure 3B<.......

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Discussion

La rhéologie est un outil essentiel pour étudier le traitement des polymères, y compris le filage de fibres classiques et électrofilage 13. D'après les études régulières cisaillement rhéologiques, la conformation des polymères et leurs interactions dans différents solvants peuvent être résolus (figures 2 et 3). A des concentrations suffisamment élevées pour ne pas les molécules de biopolymères se chevauchent les uns aux autres, leur dépendance à la concentration était d&#.......

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Déclarations de divulgation

Les auteurs déclarent qu'ils n'ont rien à divulguer.

Remerciements

Ce travail est financé en partie par l'Institut national de l'USDA pour l'alimentation et l'agriculture, Programme national de l'octroi des subventions, Programme national de l'Initiative de recherche 71,1 exercice 2007, Grant n ° 2007-35503-18392, et les instituts nationaux de la santé, Institut pour l'allergie et des maladies infectieuses , R33AI94514-03.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
Gélose 80 amidonIngrédionUtilisé tel quel
PullulanHayashibara Co. LtdUtilisé tel quel
Diméthyl sulfoxyde BDHChemicalsBDH1115-4LP
ÉthanolVWR International89125-172200 proof
RheometerTA InstrumentsARES  ;Géométrie du cône et de la plaque de 50 mm
Seringue (10 ml)Becton, Dickinson and Company309604Seringue avec Luer-Lok® ; Astuce
Générateur haute tensionGamma High Voltage Research, Inc.ES40P
Hamilton Company81620
Microscope électronique à balayage environnementalFEI CompanyQuanta 200pour fibres d’amidon
Microscope électronique à balayage environnementalPhenom-WorldPhenom G2 Propour fibres de pullulan
Pompe à seringue

Références

  1. Greiner, A., Wendorff, J. H. Functional self-assembled nanofibers by electrospinning. Self-aseembled nanomaterials. 1, 107-171 (2008).
  2. Ramakrishna, S., Fujihara, K., Teo, W. E., Lim, T. C., Ma, Z. An Introduction to Electrospinning and Nanofibers. , World Scientific. Singapore. (2005).
  3. ....

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Réimpressions et autorisations

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