बायोमेडिकल इंजीनियरिंग के लिए केरातिन आधारित nanofiber के संश्लेषण
Summary
Electrospun nanofibers एक उच्च सतह क्षेत्र अनुपात, उत्कृष्ट यांत्रिक अखंडता वजन, और सेल के विकास और प्रसार का समर्थन किया है। ये nanofibers जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है। यहाँ हम केरातिन / PCL nanofibers बनाना, electrospinning तकनीक का उपयोग कर, और ऊतक इंजीनियरिंग में संभव अनुप्रयोगों के लिए फाइबर की विशेषताएँ।
Abstract
Electrospinning, अपनी बहुमुखी प्रतिभा और विभिन्न क्षेत्रों में अनुप्रयोगों के लिए क्षमता के कारण, अक्सर nanofibers निर्माण करने के लिए इस्तेमाल किया जा रहा है। इन झरझरा nanofibers का उत्पादन उनके अद्वितीय physiochemical गुणों के कारण महान ब्याज की है। यहाँ हम पाली (ε-caprolactone) युक्त केरातिन (पीसीएल) nanofibers (यानी, PCL / केरातिन समग्र फाइबर) के निर्माण पर प्रकाश डालेंगे। जल घुलनशील केरातिन पहले मानव बाल से निकाला और विभिन्न अनुपात में पीसीएल के साथ मिलाया गया था। पीसीएल / केरातिन के मिश्रित समाधान के लिए एक प्रयोगशाला की स्थापना का उपयोग कर डिजाइन किया गया electrospinning nanofibrous झिल्ली में तब्दील हो गया था। फाइबर आकृति विज्ञान और प्राप्त nanofiber के यांत्रिक गुणों मनाया और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी और तन्य परीक्षक का उपयोग करके मापा गया था। इसके अलावा, nanofiber की degradability और रासायनिक गुणों FTIR द्वारा अध्ययन किया गया। SEM छवियों विभिन्न रचनाओं के PCL / केरातिन फाइबर के लिए वर्दी सतह आकृति विज्ञान दिखाया। ये PCL / keratin फाइबर भी इस तरह के यंग मापांक और विफलता के बिंदु के रूप में उत्कृष्ट यांत्रिक गुणों से पता चला है। Fibroblast कोशिकाओं देते हैं और इस प्रकार पैदा करना अच्छा सेल व्यवहार्यता साबित करने में सक्षम थे। ऊपर चर्चा की विशेषताओं के आधार पर, हम दृढ़ता से बहस कर सकते हैं कि प्राकृतिक और सिंथेटिक पॉलिमर के मिश्रित nanofibers समग्र सामग्री है कि विभिन्न जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता का एक उत्कृष्ट विकास का प्रतिनिधित्व कर सकते हैं।
Introduction
Electrospinning बहुलक nanofibers प्राप्त करने का एक प्रचलित पद्धति के रूप में मान्यता प्राप्त है। फाइबर एक nanoscale पर उत्पादन किया जा सकता है और फाइबर गुण अनुकूलन कर रहे हैं 1। इन घटनाओं और Electrospun nanofibers की विशेषताओं बायोमेडिकल इंजीनियरिंग में अपने आवेदन के लिए विशेष रूप से दिलचस्प हो गया है विशेष रूप से ऊतक इंजीनियरिंग में। Electrospun nanofibers बाह्य मैट्रिक्स के लिए समानता के अधिकारी है और इस तरह कोशिका आसंजन, प्रवास और प्रसार को बढ़ावा देने के 2। बाह्य मैट्रिक्स (ईसीएम) को यह समानता के कारण, Electrospun फाइबर घाव ड्रेसिंग, दवा वितरण में सहायता करने के लिए सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, और इस तरह के जिगर, हड्डी, दिल, और मांसपेशियों के ऊतकों के लिए 3 के रूप में इंजीनियरिंग।
सिंथेटिक और प्राकृतिक मूल के विभिन्न पॉलिमर की एक किस्म के विभिन्न बायोमेडिकल इंजीनियरिंग अनुप्रयोगों के लिए 4 Electrospun तंतुओं को बनाने के लिए इस्तेमाल किया गया है। हाल ही में वहाँ में बढ़ रहा हैसिंथेटिक और प्राकृतिक पॉलिमर 4 सम्मिश्रण द्वारा समग्र nanofibers के विकास में ब्याज। इन रचनाओं में अंतिम उत्पादों को आम तौर पर यांत्रिक, जबकि भी प्राकृतिक बहुलक से जैविक संकेतों और संपत्तियों को गोद लेने के सिंथेटिक बहुलक के साथ जुड़े शक्ति वारिस।
इस प्रयोग में, PCL और केरातिन प्रस्तुत कर रहे हैं के रूप में सिंथेटिक और प्राकृतिक पॉलिमर एक समग्र nanofiber के संश्लेषण के लिए इस्तेमाल किया जाएगा। केरातिन एक प्राकृतिक बहुलक है कि बाल, ऊन और नाखूनों में पाया जाता है। यह कई अमीनो एसिड के अवशेष शामिल हैं; उल्लेखनीय ब्याज की सिस्टीन 4,5 है। आदर्श रूप में एक स्वाभाविक रूप से बहुलक, biorenewable biocompatible और biodegradable होगा। जबकि यह भी biomaterials यह 6 में शामिल किया गया है करने के लिए सेल प्रसार और लगाव बढ़ाने केरातिन इन विशेषताओं के सभी तीन के पास।
पॉलिकैप्रोलैक्टोन (पीसीएल) एक resorbable, सिंथेटिक बहुलक है कि में महत्वपूर्ण हैऊतक इंजीनियरिंग 4। इस बहुलक पहले इसकी संरचनात्मक और यांत्रिक स्थिरता के लिए प्रशंसा की गई है, हालांकि, यह सेल समानता का अभाव है और एक लंबी गिरावट की दर दर्शाती है। पीसीएल के हाइड्रोफोबिक प्रकृति की संभावना सेल समानता 7 की कमी के लिए जिम्मेदार है। हालांकि, PCL अन्य पॉलिमर के साथ अत्यधिक विलेयशील किया जा रहा द्वारा अपनी सीमाओं के लिए बनाता है। एक PCL / केरातिन समग्र पीसीएल के यांत्रिक गुणों का प्रदर्शन और केरातिन के जैविक गुणों को शामिल, यह विभिन्न जैव चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए एक आदर्श विकल्प बनाने चाहिए।
Protocol
Representative Results
Discussion
मानव बाल से केरातिन की निकासी को सफलतापूर्वक हासिल की थी। peracetic एसिड मानव बाल पर एक ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में काम किया है, की अनुमति केरातिन Tris आधार से निकाला जाता था। केरातिन पाउडर के उत्पादन तथ्य यह है क?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखक समर्थन के वित्तपोषण के लिए क्रांति धातुई biomaterials के लिए इंजीनियरिंग रिसर्च सेंटर (ईआरसी-0,812,348) और नैनो अंडर शिक्षा (ईईसी 1,242,139) के माध्यम से राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन को धन्यवाद देना चाहूंगा।
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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