وأيد هذا العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة K08 EB003996 وقدامى المحاربين من مؤسسة مشلولة أمريكا منحة بحثية 2573.

1. اختيار بوليمر <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختيار البوليمر (على سبيل المثال ، وبولي - L - حامض اللبنيك (PLLA) ، polycaprolactone (PCL) ، البوليستيرين (PS) أو النايلون) على أساس المواصفات الخاصة بك (على سبيل المثال ، للتحلل ، بالحرارة أو عبر linkable) والمذيبات هذا البوليمر. اختيار معدات الوقاية الشخصية المناسبة وفقا لاختيارك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حدد ركيزة يستند التطبيق الخاص بك (على سبيل المثال ، والزجاج والبلاستيك والمعدن أو رقاقة السيليكون). </li></ol> 2. اختيار جامع <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اختيار الهندسة جامع على أساس المواصفات الخاصة بك. ويمكن جمع ألياف عشوائي على لوحات ثابتة. ويمكن جمع ألياف الانحياز بشأن الدورية بسرعة الطبول ، والعجلات أو قضبان ، أو على لوحات متوازية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يجب أن يكون مجمع موصل ويجب أن تظل معزولة عن أكسل في مثل هذه الطريقة التي يمكن أن تستند أيضا من دون أسس الأجسام المجاورة ، أعلى الجدول ، الخ. </li></ol> 3. التقريبي للتركيز تشابك الناحية العملية الحرجة 1 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد عدة تجمعات مرشح البوليمر (على سبيل المثال ، 4 ، 10 ، 15 ، 20 ، 30 ٪ بالوزن) ، واختيار التركيز الذي يتدفق (الحل يجب أن يكون السائل اللزج ولكن ليس مادة هلامية) لتبدأ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد جهاز electrospinning 2،3،4،5 (انظر الشكل 1) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل ضخ حقنة وتعيين سرعة المضخة بحيث يتم استبداله فورا عن أي حبة من محلول تمحى من طرف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> جامع الارض ومشبك سلك الجهد العالي إلى لوحة الموصلات (مربع صغير من المواد الموصلة مثل رقائق الألمنيوم الذي يبرز من خلال طرف الحقنة). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء عجلة الغزل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأكد من تعيين إمدادات الطاقة إلى الصفر قبل تشغيله. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مراقبة الدفق <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> منحدر الجهد ببطء ومشاهدة حبة من الحل في طرف الإبرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط الجهد للحصول على تيار طويلة وثابتة. إذا لا وجود تدفق مستمر يمكن الحصول عليها ، وضبط تركيز حل البوليمر. انظر الجدول رقم 1 على سبيل المثال. </li></ol></li></ol> 4. المشاكل -- تيار : <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مشكلة في عرض الدفق <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام خلفية ماتي مظلمة ومكان مصدر الضوء أحادي الاتجاه (مثل مصباح يدوي) بين المشاهد ، وتيار (انظر الشكل 2). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يقطر من طرف الحقنة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا كان هذا الحل البوليمر يقطر أسفل على التوالي مع عدم وجود جاذبية لعجلة القيادة ، وتأكد من لوحة الموصلات هو جعل الاتصال مع طرف إبرة وجامع هو جعل الاتصال مع الارض. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اذا قطرة من حل البوليمر في طرف الحقنة يميل في اتجاه عجلة القيادة لكن لم يتم تشكيل تيار وزيادة الجهد. ويمكن تعديل نوعية الدفق من خلال تغيير المسافة والجهد وحتى دفق مستمر مرئيا. انظر الشكل رقم 3 لمسافات اقترح مع الفولتية المقابلة للتوصل إلى حل PLLA 4 ٪ وموصل لوحة 8X8 سم. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> globs كبيرة على طرف الحقنة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عندما حل البوليمر يبدأ في جمع وتتصلب في غيض من ممغنطة ، إبرة غلوب بعيدا مع منشفة ورقية تعلق على عصا غير موصل. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تتأرجح أو تيارات &#39;يهز&#39; عندما دفق هو الذي يهز صعودا وهبوطا سريعا ، رفض التيار الكهربائي أو زيادة المسافة بين طرف الحقنة والعجلة. إذا كان تيار تواصل هز استخدام تركيز أعلى من البوليمر أو إضافة مذيب أبطأ قليلا مع التبخر. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قصيرة متقطعة أو تيارات تيارات مطرد مما يجعل الاتصال المرئي يمكن ملاحظتها مع مجموعة العجلات في سرعة التناوب ارتفاع العائد على أعلى مستوى من الجودة من الاتساق والمواءمة. عندما الدفق قصيرة ومتقطعة ، وزيادة حل البوليمر ، وإضافة المزيد من بطء تبخير المذيب ، وضبط الجهد سيؤدي إلى تحسين طول والثبات للتيار. </li></ol> 5. المشاكل -- المورفولوجيا الألياف 6،7،8 (راجع الشكل 4) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الديكور عندما يتم اكتشاف حبات في الألياف ، وتزيد من حل البوليمر وتأكد من أن لوحة الموصلات هو جعل اتصال مستمر مع الإبرة والتي ترتكز على فرشاة سلك هو جعل اتصال مستمر مع عجلة القيادة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> شرائط وألياف النزيف عندما يتم تشكيل الألياف وأشرطة أو نزيف معا ، واستخدام تركيز أعلى من البوليمر أو مذيب مع ارتفاع معدل التبخر (أكثر تقلبا). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الكورليكو أو الألياف المتموجة عندما يتم تشكيل ألياف أو موجات الكورليكو ، وزيادة سرعة عجلة أو نقل معلومات سرية إبرة أخرى من المجمع. أيضا ، تأكد من أن لوحة الموصلات وجامع لا تهتز. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> المسامية 9 إذا المطلوب المسام ، واستخدام المذيبات تتبخر بسرعة. إذا كنت لا ترغب المسام ، حاول إضافة كمية صغيرة من المذيب المشترك الذي هو أقل تقلبا من المذيب الرئيسية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> محاذاة 10 عندما يتم تجميع وسائل التحققجي في الدقيقة منخفضة أو في بقية ، ونوعية رديئة المحاذاة. زيادة المواءمة عن طريق زيادة سرعة العجلات. </li></ol> 6. ممثل النتائج : يرجى الرجوع إلى الشكل (4) لتصوير نتائج الألياف نموذجية. <img src="/files/ftp_upload/2494/2494fig1.jpg" alt="الشكل 1" /> الشكل 1. electrospinning إعداد نموذجي. والاستغناء عن حل البوليمر (الأزرق) من ضخ حقنة (برتقالي). رفيع العاصمة امدادات الطاقة الجهد (الأخضر) أسس جامع عجلة دوارة بسرعة (الرمادي) على ألياف النانو التي يتم جمعها الانحياز. الطائرة البوليمر بين حقنة وجامع يتكون من قطعة تدفق ثابت وجزء تتأرجح بسرعة الجلد. <img src="/files/ftp_upload/2494/2494fig2.jpg" alt="الشكل 2" /> . الشكل 2 الطائرة تدفق مرئية تخرج من طرف الحقنة ، والجلد طائرة صغيرة جدا أن نرى. يقترب تركيز تشابك الحاسمة PLLA <table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> PLLA (٪ وزن / V) </td><td> مراقبة </td><td> تركيز التكيف </td></tr><tr><td> 0.5 </td><td> نازف ، ولا دفق </td><td> زيادة </td></tr><tr><td> 2.0 </td><td> البصق globs الصغيرة ، ولا دفق </td><td> Increse قليلا </td></tr><tr><td> 4.0 </td><td> دفق ثابت </td><td> جيد </td></tr><tr><td> 6.0 </td><td> البصق globs كبيرة او الخرز </td><td> انخفاضا طفيفا </td></tr><tr><td> 12.0 </td><td> التثاقل على الحافة ، ولا دفق </td><td> نقصان </td></tr></tbody></table> الجدول 1. مثال تصور تقريبي للتركيز تشابك PLLA الحاسمة. ويحاكم تركيزات مختلفة البوليمر ويتم الحصول على طائرات مما أدى تدفق وحظ حتى دفق مستمر. <img src="/files/ftp_upload/2494/2494fig3.jpg" alt="الشكل 3" /> يجب أن الرقم 3. أن تكون متوازنة والمسافة بين كل طرف والمحاقن وجامع مع الجهد المطبق على الحصول على طائرة ثابتة الدفق. الجهد الزائد يؤدي تطبيق تتأرجح أو &quot;يهز&quot; النفاثة التي لتشكيل النتائج في أقل ألياف جيدا الانحياز. عندما الجهد منخفض جدا ، لن شكل طائرة والحل لن يكون إلا بالتنقيط من طرف الحقنة. المنطقة المظللة تمثل الأرجواني فوق النطاق على مدى الجهد الذي يمكن الحصول على طائرة ثابتة لتدفق PLLA بوصفها وظيفة من الحقنة إلى جامع المسافة. <img src="/files/ftp_upload/2494/2494fig4.jpg" alt="الشكل 4" /> ان الرقم 4. ألياف Electrospun المعرض مجموعة متنوعة من morphologies ، بما في ذلك الديكور (A) ، وأشرطة (B) ، الكورليكو (C) ، globs مسامية (D) ، والمحاذاة جيدة (E) والمحاذاة الفقراء (F).

<ol>
	<li>Shenoy, S. L., Bates, W. D., Frisch, H. L., Wnek, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+chain+entanglements+on+fiber+formation+during+electrospinning+of+polymer+solutions:+good+solvent,+non-specific+polymer-polymer+interaction+limit.">Role of chain entanglements on fiber formation during electrospinning of polymer solutions: good solvent, non-specific polymer-polymer interaction limit.</a> Polymer. 46, 3372-3384 (2005).</li><li>Gertz, C. C., Leach, M. K., Birrel, L. K., Martin, D. C., Feldman, E. L., Corey, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accelerated+neuritogenesis+and+maturation+of+primary+spinal+motor+neurons+in+response+to+nanofibers.">Accelerated neuritogenesis and maturation of primary spinal motor neurons in response to nanofibers.</a> Dev. Neurobiol. 70, 589-603 (2010).</li><li>Lin, D. Y., Johnson, M. A., Vohden, R. A., Chen, D., Martin, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tailored+nanofiber+morphologies+using+modulated+electrospinning+for+biomedical+applications.">Tailored nanofiber morphologies using modulated electrospinning for biomedical applications.</a> Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 736, D3.8.1-D3.8.6 (2003).</li><li>Corey, J. M., Gertz, C. C., Wang, B. S., Birrell, L. K., Johnson, S. L., Martin, D. C., Feldman, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+design+of+electrospun+PLLA+nanofiber+scaffolds+compatible+with+serum-free+growth+of+primary+motor+and+sensory+neurons.">The design of electrospun PLLA nanofiber scaffolds compatible with serum-free growth of primary motor and sensory neurons.</a> Acta. Biomater. 4, 863-875 (2008).</li><li>Corey, J. M., Lin, D. Y., Mycek, K. B., Chen, Q., Samuel, S., Feldman, E. L., Martin, D. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aligned+electrospun+nanofibers+specify+the+direction+of+dorsal+root+ganglia+neurite+growth.">Aligned electrospun nanofibers specify the direction of dorsal root ganglia neurite growth.</a> J. Biomed. Mater. Res. A. 83, 636-645 (2007).</li><li>Tan, S. -. H., Kotaki, M., Ramakrishna, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Systematic+parameter+study+for+ultra-fine+fiber+fabrication+via+electrospinning+process.">Systematic parameter study for ultra-fine fiber fabrication via electrospinning process.</a> Polymer. 46, 6128-6134 (2005).</li><li>Yang, F., Murugan, R., Wang, S., Ramakrishna, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospinning+of+nano/micro+scale+poly(L-lactic+acid)+aligned+fibers+and+their+potential+in+neural+tissue+engineering.">Electrospinning of nano/micro scale poly(L-lactic acid) aligned fibers and their potential in neural tissue engineering.</a> Biomaterials. 26, 2603-2610 (2005).</li><li>Li, W., Laurencin, C. T., Caterson, E. J., Tuan, R. S., Ko, F. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospun+nanofibrous+structure:+A+novel+scaffold+for+tissue+engineering.">Electrospun nanofibrous structure: A novel scaffold for tissue engineering.</a> J. Biomed. Mater. Res. A. 60, 613-621 (2002).</li><li>Kim, C. H., Jung, Y. H., Kim, H. Y., Lee, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+collector+temperature+on+the+porous+structure+of+electrospun+fibers.">Effect of collector temperature on the porous structure of electrospun fibers.</a> Macromol. Res. 14, 59-65 (2006).</li><li>Wang, H. B., Mullins, M. E., Cregg, J. M., Hurtado, A., Oudega, M., Trombley, M. T., Gilbert, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Creation+of+highly+aligned+electrospun+poly-L-lactic+acid+fibers+for+nerve+regeneration+applications.">Creation of highly aligned electrospun poly-L-lactic acid fibers for nerve regeneration applications.</a> J. Neural Eng. 6, (2009).</li></ol>

الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

ملاحظة : إن الغالبية من الأمثلة المعروضة هنا التعامل مع electrospinning بولي - L - حامض اللبنيك (PLLA) ألياف النانو. هذا ببساطة لأن PLLA البوليمر هو الأكثر شيوعا في شباك المختبر لدينا. ومع ذلك ، لدينا أيضا استخدمت بنجاح هذه الأساليب لelectrospin البوليمرات الأخرى (على سبيل المثال ، PLGA ، PCL ، PS) ، ونعتقد أن التقنيات المعروضة هنا يتم بسهولة المطبق على غالبية منتصف إلى عالية الوزن الجزيئي حلول البوليمر.

<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml" xml:lang="en" lang="en">	
		
		<div>
		<table border="1">
		<thead>
		<tr>
		<th>Material Name</th>
		<th>Type</th>
		<th>Company</th>
		<th>Catalogue Number</th>
		<th>Comment</th>
		</tr>
		</thead>
		<tbody>
		
<tr>
<td>High voltage DC power supply</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Gamma High Voltage</td>
<td>ES40P-5W</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Syringe pump</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>KD Scientific</td>
<td>KDS100</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Aluminum foil</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Reynolds</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Blunt metal tips, 23ga</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Fisher</td>
<td>13-850-102 </td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Polypropylene syringe</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>BD</td>
<td>309585</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Rotating or stationary collector</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Custom built</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Various alligator clips and wires</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Dimethylformamide</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Fisher</td>
<td>AC11622-0010</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Chloroform</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Fisher</td>
<td>AC42355-0040 </td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>PLLA</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Boehringer Ingelheim</td>
<td>Resomer L210</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>PLGA 85:15</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Sigma</td>
<td>43471</td>
<td>&nbsp;</td>
<tr>
<td>Carbon tape</td>
<td>&nbsp;</td>
<td>Ted Pella</td>
<td>13073-1</td>
<td>&nbsp;</td>		</tbody>
		</table>
		</div>

electrospinning fundamentals: optimizing solution and apparatus parameters

وقد ثبت Electrospun السقالات nanofiber لتسريع نضج ، وتحسين النمو ، وتوجيه الهجرة من الخلايا في المختبر. Electrospinning هو العملية التي يتم جمعها طائرة البوليمر تفرض على أساس جامع ؛ التناوب بسرعة جمع النتائج في ألياف النانو الانحياز في حين جامعي نتيجة ثابتة في الحصير الألياف الموجهة بشكل عشوائي. يتم تشكيل طائرة البوليمر عندما تطبق رسوم الكهرباء يتغلب على التوتر السطحي من الحل. ووصف تركيز تشابك الحرجة هناك تركيز الحد الأدنى للبوليمر معين ، ، دونه لا يمكن أن يتحقق طائرة مستقرة ولا ألياف النانو سوف تشكل -- على الرغم من أن يمكن تحقيق النانوية (electrospray). طائرة مستقرة اثنين من المجالات ، قطعة قطعة ، وتدفق الجلد. في حين أن طائرة الجلد عادة غير مرئي للعين المجردة ، وغالبا ما يكون الجزء تدفق مرئية تحت ظروف الإضاءة المناسبة. مراقبة طول وسماكة ، والاتساق ، وحركة التيار مفيد للتنبؤ المحاذاة والتشكل من ألياف النانو التي يجري تشكيلها. تيار قصيرة ، غير موحدة ، غير متناسقة ، و / أو تتأرجح يدل على مجموعة متنوعة من المشاكل ، بما في ذلك محاذاة الألياف الفقراء ، والديكور ، والرش ، وأنماط الكورليكو أو متموجة. يمكن أن يكون الأمثل للتيار من خلال تعديل تركيبة من الحل وتكوين جهاز electrospinning ، وبالتالي تحسين المحاذاة والتشكل من الألياف التي يتم إنتاجها. في هذا البروتوكول ، نقدم إجراء لإنشاء جهاز electrospinning الأساسية ، وتقارب تجريبيا تركيز تشابك الحرجة من البوليمر والحل الأمثل لعملية electrospinning. بالإضافة إلى ذلك ، نحن مناقشة بعض المشاكل المشتركة ، وتقنيات حل المشاكل.

Watch this Scientific Journal Video about Electrospinning Fundamentals: Optimizing Solution and Apparatus Parameters at JoVE.com

Electrospinning Fundamentals: Optimizing Solution and Apparatus Parameters

Electrospinning تقنيات يمكن إنشاء مجموعة متنوعة من السقالات nanofibrous للهندسة الأنسجة أو غيرها من التطبيقات. نحن هنا وصف إجراء لتحسين المعلمات من الحل electrospinning والأجهزة للحصول على الألياف مع التشكل المطلوب ، والمحاذاة. وتعرض أيضا المشاكل المشتركة وأساليب حل المشاكل.

Electrospinning أساسيات : الحل الأمثل ومعلمات جهاز

Electrospun nanofiber scaffolds have been shown to accelerate the maturation, improve the growth, and direct the migration of cells in vitro. ...

electrospinning-fundamentals-optimizing-solution-apparatus

Research

JoVE Journal

Bioengineering

64.6K Views.  University of Michigan. Electrospinning تقنيات يمكن إنشاء مجموعة متنوعة من السقالات nanofibrous للهندسة الأنسجة أو غيرها من التطبيقات. نحن هنا وصف إجراء لتحسين المعلمات من الحل electrospinning والأجهزة للحصول على الألياف مع التشكل المطلوب ، والمحاذاة. وتعرض أيضا المشاكل المشتركة وأساليب حل المشاكل.

Video: Electrospinning Fundamentals: Optimizing Solution and Apparatus Parameters

Tri-layered Electrospinning to Mimic Native Arterial Architecture using Polycaprolactone, Elastin, and Collagen: A Preliminary Study

Throughout native artery, collagen and elastin play an important role, providing a mechanical backbone, preventing vessel rupture, and promoting recovery under pulsatile deformations. The goal of this study was to mimic the structure of native artery by fabricating a multi-layered electrospun conduit composed of poly(caprolactone) (PCL) with the addition of elastin and collagen with blends of 45-45-10, 55-35-10, and 65-25-10 PCL-ELAS-COL to demonstrate mechanical properties indicative of native arterial tissue, while remaining conducive to tissue regeneration. Whole grafts and individual layers were analyzed using uniaxial tensile testing, dynamic compliance, suture retention, and burst strength. Compliance results revealed that changes to the middle/medial layer changed overall graft behavior with whole graft compliance values ranging from 0.8 - 2.8 % / 100 mmHg, while uniaxial results demonstrated an average modulus range of 2.0 - 11.8 MPa. Both modulus and compliance data displayed values within the range of native artery. Mathematical modeling was implemented to show how changes in layer stiffness affect the overall circumferential wall stress, and as a design aid to achieve the best mechanical combination of materials. Overall, the results indicated that a graft can be designed to mimic a tri-layered structure by altering layer properties.

The aim of this study was to mimic the native three layered architecture of the arterial wall. To accomplish this, electrospinning was employed with the use of a 3-1 (input-output) nozzle and blends of polycaprolactone, elastin, and collagen.

ثلاثي الطبقات Electrospinning لتقليد العمارة الشرياني الأصلية باستخدام Polycaprolactone ، الإيلاستين ، والكولاجين : دراسة أولية

Throughout native artery, collagen and elastin play an important role, providing a mechanical backbone, preventing vessel rupture, and promoting recovery ...

Quantitatively Measuring In situ Flows using a Self-Contained Underwater Velocimetry Apparatus (SCUVA)

The ability to directly measure velocity fields in a fluid environment is necessary to provide empirical data for studies in fields as diverse as oceanography, ecology, biology, and fluid mechanics. Field measurements introduce practical challenges such as environmental conditions, animal availability, and the need for field-compatible measurement techniques. To avoid these challenges, scientists typically use controlled laboratory environments to study animal-fluid interactions. However, it is reasonable to question whether one can extrapolate natural behavior (i.e., that which occurs in the field) from laboratory measurements. Therefore, in situ quantitative flow measurements are needed to accurately describe animal swimming in their natural environment.
We designed a self-contained, portable device that operates independent of any connection to the surface, and can provide quantitative measurements of the flow field surrounding an animal. This apparatus, a self-contained underwater velocimetry apparatus (SCUVA), can be operated by a single scuba diver in depths up to 40 m. Due to the added complexity inherent of field conditions, additional considerations and preparation are required when compared to laboratory measurements. These considerations include, but are not limited to, operator motion, predicting position of swimming targets, available natural suspended particulate, and orientation of SCUVA relative to the flow of interest. The following protocol is intended to address these common field challenges and to maximize measurement success.

Quantitatively Measuring In situ Flows using a Self-Contained Underwater Velocimetry Apparatus SCUVA

This protocol provides instructions on how to use a self-contained underwater velocimetry apparatus (SCUVA), which is designed for quantification of in situ animal-generated flows. In addition, this protocol addresses challenges posed by field conditions, and includes operator motion, predicting position of animals, and orientation of SCUVA.

قياس الكمي في الموقع التدفقات باستخدام جهاز قائم بذاته Velocimetry تحت الماء (SCUVA)

The ability to directly measure velocity fields in a fluid environment is necessary to provide empirical data for studies in fields as diverse as ...

Small and Wide Angle X-Ray Scattering Studies of Biological Macromolecules in Solution

In this paper, Small and Wide Angle X-ray Scattering (SWAXS) analysis of macromolecules is demonstrated through experimentation. SWAXS is a technique where X-rays are elastically scattered by an inhomogeneous sample in the nm-range at small angles (typically 0.1 - 5&deg;) and wide angles (typically &gt; 5&deg;). This technique provides information about the shape, size, and distribution of macromolecules, characteristic distances of partially ordered materials, pore sizes, and surface-to-volume ratio. Small Angle X-ray Scattering (SAXS) is capable of delivering structural information of macromolecules between 1 and 200 nm, whereas Wide Angle X-ray Scattering (WAXS) can resolve even smaller Bragg spacing of samples between 0.33 nm and 0.49 nm based on the specific system setup and detector. The spacing is determined from Bragg's law and is dependent on the wavelength and incident angle.
In a SWAXS experiment, the materials can be solid or liquid and may contain solid, liquid or gaseous domains (so-called particles) of the same or another material in any combination. SWAXS applications are very broad and include colloids of all types: metals, composites, cement, oil, polymers, plastics, proteins, foods, and pharmaceuticals. For solid samples, the thickness is limited to approximately 5 mm.
Usage of a lab-based SWAXS instrument is detailed in this paper. With the available software (e.g., GNOM-ATSAS 2.3 package by D. Svergun EMBL-Hamburg and EasySWAXS software) for the SWAXS system, an experiment can be conducted to determine certain parameters of interest for the given sample. One example of a biological macromolecule experiment is the analysis of 2 wt% lysozyme in a water-based aqueous buffer which can be chosen and prepared through numerous methods. The preparation of the sample follows the guidelines below in the Preparation of the Sample section. Through SWAXS experimentation, important structural parameters of lysozyme, e.g. the radius of gyration, can be analyzed.

The demonstration of the small and wide angle X-ray scattering (SWAXS) procedure has become instrumental in the study of biological macromolecules. Through the use of the instrumentation and procedures of specific angle methods and preparation, the experimental data from the SWAXS displays the atomic and nano-scale characterization of macromolecules.

الصغيرة وعلى نطاق واسع زاوية التشتت الدراسات راي X-الجزيئات البيولوجية في الحل

In this paper, Small and Wide Angle X-ray Scattering (SWAXS) analysis of macromolecules is demonstrated through experimentation. SWAXS is a technique ...

Electrospinning Growth Factor Releasing Microspheres into Fibrous Scaffolds

This procedure describes a method to fabricate a multifaceted substrate to direct nerve cell growth. This system incorporates mechanical, topographical, adhesive and chemical signals. Mechanical properties are controlled by the type of material used to fabricate the electrospun fibers. In this protocol we use 30% methacrylated Hyaluronic Acid (HA), which has a tensile modulus of ~500 Pa, to produce a soft fibrous scaffold. Electrospinning on to a rotating mandrel produces aligned fibers to create a topographical cue. Adhesion is achieved by coating the scaffold with fibronectin. The primary challenge addressed herein is providing a chemical signal throughout the depth of the scaffold for extended periods. This procedure describes fabricating&#160;poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) microspheres that contain Nerve Growth Factor (NGF) and directly impregnating the scaffold with these microspheres during the electrospinning process. Due to the harsh production environment, including high sheer forces and electrical charges, protein viability is measured after production. The system provides protein release for over 60 days and has been shown to promote primary nerve cell growth.

This protocol combines electrospinning and microspheres to develop tissue engineered scaffolds to direct neurons. Nerve growth factor was encapsulated within PLGA microspheres and electrospun into Hyaluronic Acid (HA) fibrous scaffolds. The protein bioactivity was tested by seeding the scaffolds with primary chick Dorsal Root Ganglia and culturing for 4-6 days.

عامل نمو Electrospinning الافراج الجزئي في الليفية السقالات

This procedure describes a method to fabricate a multifaceted substrate to direct nerve cell growth.  This system incorporates mechanical, topographical, ...

Combination of Microstereolithography and Electrospinning to Produce Membranes Equipped with Niches for Corneal Regeneration

Corneal problems affect millions of people worldwide reducing their quality of life significantly. Corneal disease can be caused by illnesses such as Aniridia or Steven Johnson Syndrome as well as by external factors such as chemical burns or radiation. Current treatments are (i) the use of corneal grafts and (ii) the use of stem cell expanded in the laboratory and delivered on carriers (e.g., amniotic membrane); these treatments are relatively successful but unfortunately they can fail after 3-5 years. There is a need to design and manufacture new corneal biomaterial devices able to mimic in detail the physiological environment where stem cells reside in the cornea. Limbal stem cells are located in the limbus (circular area between cornea and sclera) in specific niches known as the Palisades of Vogt. In this work we have developed a new platform technology which combines two cutting-edge manufacturing techniques (microstereolithography and electrospinning) for the fabrication of corneal membranes that mimic to a certain extent the limbus. Our membranes contain artificial micropockets which aim to provide cells with protection as the Palisades of Vogt do in the eye.

We report a technique for the fabrication of micropockets within electrospun membranes in which to study cell behavior. Specifically, we describe a combination of microstereolithography and electrospinning for the production of PLGA (Poly(lactide-co-glycolide)) corneal biomaterial devices equipped with microfeatures.

مزيج من Microstereolithography وElectrospinning لإنتاج أغشية مجهزة الكوات لتجديد القرنية

Corneal problems affect millions of people worldwide reducing their quality of life significantly. Corneal disease can be caused by illnesses such as ...

Fabricating Degradable Thermoresponsive Hydrogels on Multiple Length Scales via Reactive Extrusion, Microfluidics, Self-assembly, and Electrospinning

While various smart materials have been explored for a variety of biomedical applications (e.g., drug delivery, tissue engineering, bioimaging, etc.), their ultimate clinical use has been hampered by the lack of biologically-relevant degradation observed for most smart materials. This is particularly true for temperature-responsive hydrogels, which are almost uniformly based on polymers that are functionally non-degradable (e.g., poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAM) or poly(oligoethylene glycol methacrylate) (POEGMA)). As such, to effectively translate the potential of thermoresponsive hydrogels to the challenges of remote-controlled or metabolism-regulated drug delivery, cell scaffolds with tunable cell-material interactions, theranostic materials with the potential for both imaging and drug delivery, and other such applications, a method is required to render the hydrogels (if not fully degradable) at least capable of renal clearance following the required lifetime of the material. To that end, this protocol describes the preparation of hydrolytically-degradable hydrazone-crosslinked hydrogels on multiple length scales based on the reaction between hydrazide and aldehyde-functionalized PNIPAM or POEGMA oligomers with molecular weights below the renal filtration limit. Specifically, methods to fabricate degradable thermoresponsive bulk hydrogels (using a double barrel syringe technique), hydrogel particles (on both the microscale through the use of a microfluidics platform facilitating simultaneous mixing and emulsification of the precursor polymers and the nanoscale through the use of a thermally-driven self-assembly and cross-linking method), and hydrogel nanofibers (using a reactive electrospinning strategy) are described. In each case, hydrogels with temperature-responsive properties similar to those achieved via conventional free radical cross-linking processes can be achieved, but the hydrazone cross-linked network can be degraded over time to re-form the oligomeric precursor polymers and enable clearance. As such, we anticipate these methods (which may be generically applied to any synthetic water-soluble polymer, not just smart materials) will enable easier translation of synthetic smart materials to clinical applications.

Protocols are described for the fabrication of degradable thermoresponsive hydrogels based on hydrazone cross-linking of polymeric oligomers on the bulk scale, microscale, and nanoscale, the latter for preparation of both gel nanoparticles and nanofibers.

اختﻻق الهلاميات المائية ثيرموريسبونسيفي القابلة للتحلل في جداول طول متعددة عن طريق رد الفعل البثق، ميكروفلويديكس، التجميع الذاتي، واليكتروسبينينج

While various smart materials have been explored for a variety of biomedical applications (e.g., drug delivery, tissue engineering, bioimaging, etc.), ...

Melt Electrospinning Writing of Three-dimensional Poly(&#949;-caprolactone) Scaffolds with Controllable Morphologies for Tissue Engineering Applications

This tutorial reflects on the fundamental principles and guidelines for electrospinning writing with polymer melts, an additive manufacturing technology with great potential for biomedical applications. The technique facilitates the direct deposition of biocompatible polymer fibers to fabricate well-ordered scaffolds in the sub-micron to micro scale range. The establishment of a stable, viscoelastic, polymer jet between a spinneret and a collector is achieved using an applied voltage and can be direct-written. A significant benefit of a typical porous scaffold is a high surface-to-volume ratio which provides increased effective adhesion sites for cell attachment and growth. Controlling the printing process by fine-tuning the system parameters enables high reproducibility in the quality of the printed scaffolds. It also provides a flexible manufacturing platform for users to tailor the morphological structures of the scaffolds to their specific requirements. For this purpose, we present a protocol to obtain different fiber diameters using melt electrospinning writing (MEW) with a guided amendment of the parameters, including flow rate, voltage and collection speed. Furthermore, we demonstrate how to optimize the jet, discuss often experienced technical challenges, explain troubleshooting techniques and showcase a wide range of printable scaffold architectures.

Melt Electrospinning Writing of Three-dimensional Poly(&amp;#949;-caprolactone) Scaffolds with Controllable Morphologies for Tissue Engineering Applications

This protocol serves as a comprehensive guideline to fabricate scaffolds via electrospinning with polymer melts in a direct writing mode. We systematically outline the process and define the appropriate parameter settings for achieving targeted scaffold architectures.

تذوب الكتابة اليكتروسبينينج من السقالات Poly(ε-caprolactone) ثلاثي الأبعاد مع مورفولوجيس يمكن السيطرة عليها لتطبيقات هندسة الأنسجة

This tutorial reflects on the fundamental principles and guidelines for electrospinning writing with polymer melts, an additive manufacturing technology ...

High-resolution Patterning Using Two Modes of Electrohydrodynamic Jet: Drop on Demand and Near-field Electrospinning

Electrohydrodynamic (EHD) jet printing has drawn attention in various fields because it can be used as a high-resolution and low-cost direct patterning tool. EHD printing uses a fluidic supplier to maintain the extruded meniscus by pushing the ink out of the nozzle tip. The electric field is then used to pull the meniscus down to the substrate to produce high-resolution patterns. Two modes of EHD printing have been used for fine patterning: continuous near-field electrospinning (NFES) and dot-based drop-on-demand (DOD) EHD printing. According to the printing modes, the requirements for the printing equipment and ink viscosity will differ. Even though two different modes can be implemented with a single EHD printer, the realization methods significantly differ in terms of ink, fluidic system, and driving voltage. Consequently, without a proper understanding of the jetting requirements and limitations, it is difficult to obtain the desired results. The purpose of this paper is to present a guideline so that inexperienced researchers can reduce the trial and error efforts to use the EHD jet for their specific research and development purposes. To demonstrate the fine-patterning implementation, we use Ag nanoparticle ink for the conductive patterning in the protocol. In addition, we also present the generalized printing guidelines that can be used for other types of ink for various fine-patterning applications.

Here, we present a protocol to produce high-resolution conductive patterns using electrohydrodynamic (EHD) jet printing. The protocol includes two modes of EHD jet printing: the continuous near-field electrospinning (NFES) and the dot-based drop-on-demand (DOD) EHD printing.

عالي الاستبانة الزخرفة باستخدام وسائط اثنين من جت اليكتروهيدروديناميك: انخفاض في الطلب والقريبة من حقل اليكتروسبينينج

Electrohydrodynamic (EHD) jet printing has drawn attention in various fields because it can be used as a high-resolution and low-cost direct patterning ...

Apparatus for Harvesting Tissue Microcolumns

This manuscript describes the production process for a laboratory apparatus, made from off-the-shelf components, that can be used to collect microcolumns of full-thickness skin tissue. The small size of the microcolumns allows donor sites to heal quickly without causing donor site scarring, while harvesting full-thickness tissue enables the incorporation of all cellular and extracellular components of skin tissue, including those associated with deeper dermal regions and the adnexal skin structures, which have yet to be successfully reproduced using conventional tissue engineering techniques. The microcolumns can be applied directly into skin wounds to augment healing, or they can be used as the autologous cell/tissue source for other tissue engineering approaches. The harvesting needles are made by modifying standard hypodermic needles, and they can be used alone for harvesting small amounts of tissue or coupled with a simple suction-based collection system (also made from commonly available laboratory supplies) for high-volume harvesting to facilitate studies in large animal models.

Here we describe a protocol for producing harvesting needles that can be used to collect full-thickness skin tissue without causing donor site scarring. The needles can be combined with a simple collection system to achieve high-volume harvesting.

جهاز لقطع الأنسجة ميكروكولومنس

This manuscript describes the production process for a laboratory apparatus, made from off-the-shelf components, that can be used to collect microcolumns ...

Three-Dimensional Echocardiographic Method for the Visualization and Assessment of Specific Parameters of the Pulmonary Veins

The dimensions of the pulmonary veins are important parameters when planning pulmonary vein isolation (PVI), especially with the cryoballoon ablation technique. Acknowledging the dimensions and anatomical variations of the pulmonary veins (PVs) may improve the outcome of the intervention. Conventional 2D transoesophageal echocardiography can only provide limited data about the dimensions of the PVs; however, 3D echocardiography can further evaluate relevant diameters and areas of the PVs, as well as their spatial relationship to surrounding structures. In previous literature data, parameters influencing the success rate of PVI have already been identified. These are the left lateral ridge, the intervenous ridge, the ostial area of the PVs and the ovality index of the ostium. Proper imaging of the PVs by 3D echocardiography is a technically challenging method. One crucial step is the collection of images. Three individual transducer positions are necessary to visualize the important structures; these are the left lateral ridge, the ostium of the PVs and the intervenous ridge of the left and right PVs. Next, 3D images are acquired and saved as digital loops. These datasets are cropped, which result in the en face views displaying spatial relationships. This step can also be employed to determine the anatomical variations of the PVs. Finally, multiplanar reconstructions are created to measure each individual parameter of the PVs.
Optimal quality and orientation of the acquired images are paramount for the appropriate assessment of PV anatomy. In the present work, we examined the 3D visibility of the PVs and the suitability of the above method in 80 patients. The aim was to provide a detailed outline of the essential steps and potential pitfalls of PV visualization and assessment with 3D echocardiography.

The dimensions of the pulmonary veins (PV) are important parameters when planning pulmonary vein isolation. 2D transoesophageal echocardiography can only provide limited data about the PVs; however, 3D echocardiography can evaluate relevant diameters and areas of the PVs, as well as their spatial relationship to surrounding structures.

طريقة تخطيط صدى القلب ثلاثية الأبعاد لتصور وتقييم معلمات محددة للأوردة الرئوية

The dimensions of the pulmonary veins are important parameters when planning pulmonary vein isolation (PVI), especially with the cryoballoon ablation ...