건설 기계 3-차원으로 2 차원 Electrospun Nanofiber 매트의 확장
Summary
이 문서에서는 덜한 CO2 의 depressurization 통해 3 차원 (3D) 비 계에 전통, 2 차원 (2D) electrospun nanofiber 매트를 확장 하는 기술을 보여 줍니다. 이러한 증강된 건설 기계는 3D, 밀접 하 게 모방 세포 nanotopographic 신호, 고는 nanofibers 캡슐화 하는 생물 학적 분자의 기능을 보존 한다.
Abstract
전기 생산 하는 합성, 기능성 비 계 세포 외 기질을 구성, 구조 및 섬유의 직경의 용이성 제어 biomimicry 때문에 선호 기술 되었습니다. 그러나, 이러한 장점에도 불구 하 고 건설 기계와 함께 제한 등 전통적인 electrospun nanofiber 무질서 nanofiber 방향, 낮은 다공성, 작은 숨 구멍 크기 및 주로 2 차원 매트. 따라서, 위의 한계를 극복할 수 있는 electrospun nanofiber 건설 기계 조작에 대 한 새로운 프로세스를 개발 하기 위한 훌륭한 필요가 하다. 여기, 소설 하 고 간단한 방법 설명입니다. 전통적인 2D nanofiber 매트는 원하는 두께, 간격 거리, 다공성와 셀 시드 및 덜한 CO2 의 depressurization 통해 확산에 대 한 허용 하도록 nanotopographic 신호 3D 발판으로 변환 됩니다. 발생 조직 재생에 대 한 비 계를 제공 하,이 메서드는 또한 지역 약물 전달에 대 한 항균 성 펩 티 드 등 생리 활성 분자를 캡슐화 하 기회를 제공 한다. CO2 확장 nanofiber 건설 기계 조직 재생, 상처 치유, 3 차원 조직 모델링 및 국 소 약물 전달에 큰 잠재력을 보유.
Introduction
조직 수리 및 재생에 도움 환자에 이식 될 수 있는 합성 비 계 개발의 개념은 수십 년 동안 재생 의학 분야를 침투 하는 것 이다. 이상적인 합성 비 계 주변의 건강 한 조직에서 세포 이동 유도 하는 역할 셀 시드, 접착, 신호, 확산, 및 차별화, 지원 vascularization에 대 한 아키텍처를 제공, 적절 한 산소에 대 한 수 고 영양 공급, 성공을 보장 하기 위해 이식1후 호스트 면역 활동을 촉진 하는 고. 또한, 그것은 사용할 수 있습니다 캐리어로 항균 분자를 포함에 대 한 상처 치유1,3,6,7,,89을 지원 하기 위해. 합성 비 계에서이 생물 학적 분자의 임시 릴리스를 제어 하는 능력은 공학1를 투어 하는 때 간주 되는 또 다른 바람직한 특성입니다.
전기 생산 nanofiber 건설 기계1,2,,34,,56정상적 기술 되었습니다. 여기서 설명 하는 나와 같은 nanofiber 발판을 만들려고 이전 시도 성공의 다양 한 각도에 수행 되었습니다. 그러나, 전통적인 nanofiber 건설 기계는 이러한 목표를 달성 하는 능력을 제한 했다. 전통적인 nanofiber 건설 기계는 주로 2 차원 매트1,3되었습니다. 이러한 nonexpanded 건설 기계는 밀도가 작은 기 공 크기; 가득한 이 세포 침투, 마이그레이션, 그리고 차별화 vivo에서1,7,,89그 만큼 유사한 환경 홍보 하지 않습니다로 제한 합니다. 이러한 이유로, 3D electrospun nanofiber 비 계 준비의 더 새로운 기술은 2D nanofiber 매트와 함께 제공 되는 고유의 결함을 수정 설립 되었습니다. 이러한 기술의 결과 3D 건설 기계; 그러나, 그들은 수성 해결책을 요구 하 고 절차 동결 생산 방법으로 적용을 제한 했다. 이 처리 없이 제한 된 조직, 적절 한 두께 및 셀 마이그레이션 및 확산에 필요한 적절 한 nanotopographic 신호를 제공 하기 위해 원하는 다공성 nanofibers의 무작위 분포에서 발생 합니다. 이러한 요인 결과 부족 생활의 적절 한 흉내 이전 3D electrospun nanofiber 건설 기계 조직1,7,,89.
세포 외 기질 (ECM)의 더 나은 biomimicry와 확장, 3D 비 계 개발에 최근 시도의 더 나은 제어에 도움이 수성 나트륨 borohydride (NaBH4) 솔루션 처리 및 미리 금형을 사용 하 여 수행 되었습니다 있는 그 결과의 모양 발판7,8. 그러나,이 방법은 고분자와 수용 성 있는 어떤 캡슐된 쓰이므로 방해할 수 있는 수성 해결책, 화학 반응 및 동결의 사용을 필요로 적합 하지 않습니다. 사용 되는 첨가제 조직 재생8,9동안 부작용을 일으킬 수 있습니다. CO2 확장 방법 크게이 문서에 설명 된 처리 시간, 수성 솔루션에 대 한 필요성을 제거 및 금액 및 생물학적 활성 분자 보다 더 큰 범위를의 기능을 유지는 이전 설립된 방법9.
이전 연구, 항생제, 실버, 1α, 25 dihydroxyvitamin D3및 항균 성 펩 티 드에 LL-37 로드 nanofiber 건설 기계에 개별적으로 및 에이전트를 해제 이러한 장비의 잠재력을 조사 하는 조합 더 상처 치유9,10,,1213에 도움이. 시연 nanofiber 비 계 확장의이 방법, 목적 Coumarine 6, 형광 염료, 원하는 다양 한 화합물과 발판을 포함의 가능성을 입증을 발판으로 로드 됩니다. 캡슐화 된 생리 활성 분자와 함께에서 확장된 nanofiber 비 계 제조의이 방법은 조직 재생, 상처 치유, 3 차원 조직 모델의 생성 그리고 약물의 국 소 전달에 큰 잠재력을 보유 하고있다.
Protocol
Representative Results
Discussion
확장 된 3D 건설 기계2 depressurization 통해 공동 조사에 전통적인 2D electrospun nanofiber 매트를 변환. 전통적인 2D nanofiber 매트는 덜한 CO2 유체 성공적으로 확장 을 통해 . 하는 중요 한 단계는 최적화 된 상태에서 2D nanofiber 매트를 조작 하 고 가장자리를 변형 하지 않고 매트를 잘라 (예. 사용 하 여 수술가 위 샤 프). 이 CO2-확장된 nanofiber 건설 기계 패킹 밀도 (<…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 지원으로 부여에서 국립 연구소의 종합 의료 과학 (NIGMS) (2 P 20 GM103480-06 및 J.X. 1R01GM123081), NIH에서 네브라스카 대학 의료에서 오티 스 글리브 의료 연구 재단, NE LB606 시작 자금 센터입니다.
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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