نحن امتنانهم للدعم التقني والعلمي لانجا في Lauterbach (Lehrstuhl Biomaterialien)، لورينز الخلاصه (ساندلر AG) وارمين بيك (B / S / H / G). تم تنفيذ SEM-التصوير من قبل يوهانس ديل (Lehrstuhl Biomaterialien). وقد اشتق التمويل من BMBF (01RB0710).

1. الغزل تحضير المخدر <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خذ مجفف بالتجميد eADF4 (C16) البروتين. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزن 20 ملغ من eADF4 (C16) في 1 مل عاء التفاعل باستخدام مقياس عالية الدقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 200 ميكرولتر من hexafluoroisopropanol (HFIP) وختم السفينة مع parafilm. ملاحظة: HFIP متقلبة للغاية وضارة. لأنها يمكن أن تسبب ضررا في المسار التنفسي، والعمل تحت غطاء السلامة، ماصة بعناية، وكاب الأنبوب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> دوامة تعليق لمدة 1 دقيقة ومواصلة التخلص منه لمسح الحل. لضمان أن كامل المبلغ من البروتين يذوب تماما، ننتظر أكثر من ليلة. </li></ol> 2. Electrospinning <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد جهاز electrospinning (الشكل 1): ضع مواد المرشحات على رأس القطب المضاد ومحددة مسبقا من الجهد من كلا القطب (-22.5 كيلو فولت) والقطب المضاد (+2.5 كيلو فولت). ضبط تدفق حجم إلى 315 ميكرولتر / ساعة. ملاحظة: Wسيتم تبخرت hile electrospinning، HFIP السامة. تأكد من توصيل جهاز electrospinning لغطاء الدخان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نلقي المتاحة تجاريا G 20 إبرة وطحن طرف حاد مع طاحونة اليد على طول المتبقية من 30 ملم. ربط الإبرة إلى حقنة 1 مل. ملاحظة: مطلوب رأس إبرة الطائرة من أجل توليد تايلور مخروط محددة جيدا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل مخدر الغزل كامل (200 ميكرولتر) في حقنة. تراكب مخدر مع 100 ميكرولتر من الهواء، من أجل السماح الحل الكامل ليكون مقذوف أثناء عملية الغزل. ملاحظة: من أجل تجنب انسداد الإبرة، تأكد من أنه لا توجد جسيمات (المجاميع أو الشوائب) في مخدر الغزل. العمل تحت غطاء الدخان! </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نعلق حقنة مليئة إلى ضخ حقنة من الجهاز electrospinning واضغط بعناية المكبس على الحقنة حتى تظهر قطرات على رأس الإبرة. قفل المكبس. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين المسافةبين رأس الإبرة والقطب العداد إلى 8-20 سم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بدء ضخ حقنة وإزالة (المجففة عادة) قطيرة من افتتاح إبرة. تفعيل جميع المنشآت سلامة الجهاز electrospinning فورا والبدء مصدر الجهد العالي في أقرب وقت يظهر القطيرات جديدة. سوف Electrospinning من مخدر الغزل تبدأ في وقت لاحق. استخدام ساعة توقيت للسيطرة على مدة الغزل. ملاحظة: من أجل تجنب تجفيف من الحل، وبالتالي انسداد الإبرة، فمن الضروري لبدء عملية الغزل فورا بعد إزالة الحبرية المجففة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> منذ electrospinning المؤتلف بروتينات الحرير العنكبوت يعتمد على الرطوبة ودرجة الحرارة، للتكيف من المعلمات عملية نحو ظروف المختبر الفردية قد يكون من الضروري (الشكل 2). ملاحظة: لمنع قطرات من تجفيف (الشكل 2B) تمكين معدل تدفق كاف. إذا كان هناك humidi منخفضتاي في الجو المحيط، وضبط الرطوبة النسبية أو رفع معدل التدفق. خفض الجهد حتى يحدث تايلور مخروط السليم (الشكل 2A). عندما لا يكون هناك حل في الطرف (الشكل 2C)، ورفع معدل التدفق وخفض الجهد حتى يحدث الحبرية. ثم ضبط الجهد من أجل إقامة منتظمة ومستقرة تايلور المخروط (الشكل 2A). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد 30 ثانية / 60 ثانية / 90 ثانية من electrospinning إيقاف ضخ حقنة. من أجل تجنب الوقوع قطرات، الانتظار 10 ثانية قبل إيقاف مصدر الجهد العالي للافراج عن الضغط المتبقية في المحقنة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الخطوات 6-8 لا يمكن أن يؤديها على أنواع مختلفة من مواد التصفية، مثل مادة البولي بروبيلين، البولي بروبلين والبوليستر تنسجم محبوكة، وكذلك ورقة سوداء للمقارنة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لإنتاج شبكة محبوكة للتجارب الاستقرار اللاحقة، استخدم ورقة سوداء بدلا من تصفية المواد وتنفيذ الخطوات 5-7. بعد 5 دقائق من electrospinning، ووقفعملية كما هو موضح في الخطوة 8. </li></ol> 3. آخر معاملة تنسجم محبوكة الحرير <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قبل الحرارة فرن إلى 60 درجة مئوية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع ركائز مرشح مع eADF4 (C16) تنسجم محبوكة عموديا مع وجود مسافة لا تقل عن 2 سم في وعاء زجاجي قابل لل. يجب أن يكون حاوية فتحتين التي سيتم استخدامها لاحقا لإدخال الايثانول والماء. ملاحظة: عند تحديد المواد التصفية، تأكد من أن المساحات اللازمة لتجارب النفاذية غير معطوب بواسطة المشابك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ربط اثنين من 60 مل المحاقن، واحدة مليئة الايثانول واحدة مملوءة بالماء، مع أنابيب سيليكون لافتا إلى أسفل داخل الحاوية بعد المعالجة (الشكل 3). ملاحظة: من أجل أن تكون قادرة على إزالة السائل من الحاوية بعد العلاج، ووضع فتحات الأنابيب في أقرب وقت ممكن إلى أسفل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع الحاوية بعد العلاج في اوفEN وإضافة 60 مل من الايثانول بواسطة البثق الحقنة. استخدام ساعة توقيت للسيطرة على مدة العلاج. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد 90 دقيقة من الايثانول العلاج بخار، وإزالة الايثانول مع المحقنة من الزجاج، وإضافة 60 مل من الماء من الحقنة الثانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الانتظار لمدة 90 دقيقة أخرى، ثم إزالة المياه وإيقاف الفرن. من أجل تجنب قطرات عن طريق التكثيف، وترك الحاوية في الفرن حتى يبرد تماما عليه. </li></ol> 4. تحليل العنكبوت الحرير محبوكة تنسجم <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد تنسجم محبوكة الحرير لاختبارات الثبات على الورق الأسود أو أي دعم أخرى قابلة للإزالة. قطع إطارين من الورق المقوى وضبط شريط لاصق مزدوج لزجة. اضغط على إطار واحد على شبكة محبوكة الحرير المودعة على الورق الأسود واستخدام مشرط لقطع الزائدة من ألياف الحرير (الحفاظ على الألياف الزائدة لاحقة SEM-التصوير). بعناية إزالة الإطار من أجل فصل محبوكة من ورقة. كرر هذه الخطوة مع الإطار الثاني(الشكل 4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عملية اختبار مجمع دبي للاستثمار: قطع قطعة (1 سم 2) من كل، وبعد المعالجة وغير المعالجة الحرير شبكة محبوكة وتراجع في الماء منزوع الأيونات. فإن غير المعالجة الحرير شبكة محبوكة حل على الفور، في حين أن شبكة محبوكة المعالجة سوف تكون مستقرة (الشكل 5). بعد غمس، تجف العينة انخفض وإعدادها للSEM التصوير. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحويل فورييه الطيفي بالأشعة تحت الحمراء (FTIR) قياس واللاحقة فورييه deconvolution النفس (FSD): من أجل الحصول على معلومات حول التغييرات الهيكلية للبروتينات الحرير على مرحلة ما بعد العلاج من تنسجم محبوكة، ويمكن تطبيقها FTIR باستخدام المعلمات: النفاذية واسطة، والمسح الضوئي من 800 إلى 4،000 سم -1، ويتم قياس 60 تراكمات وبلغ متوسط ​​لكل الطيف، يتم قياس مرجعية واحدة لكل الطيف. للتحليل الكمي للبيانات، FSD يمكن استخدامها (الشكل 6 والشكل 7). وبالتالي، يتم تخفيض منحنيات إلى ع البياناتيتم تنفيذ EA بين 1،590 و 1،705 سم -1 وتصحيح خط الأساس. يتم احتساب المحلية مناسبا الأقل مربع وفقا لمواقف الذروة مأخوذة من دراسات سابقة (1611، 1619، 1624، 1630، 1640، 1650، 1659، 1666 و 1680 (1691) (1698) سم -1) 22. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> SEM التصوير: SEM يمكن تطبيقها على التحقيق في أقطار الألياف ومورفولوجية ألياف الحرير على ركائز مختلفة وتصفية لتحليل تأثير مرحلة ما بعد العلاج على مورفولوجيا الألياف (الشكل 8). استخدام تكبير من 5،000 إلى 25،000 X X من أجل الحصول على صور مفصلة بما فيه الكفاية. </li></ol> 5. تحديد نفاذية الهواء <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع جزء السليم المناسب للمواد تصفية على منطقة قياس عبوة نفاذية الهواء Akustron. ملاحظة :: إذا كنت تستخدم نوع آخر من جهاز نفاذية الهواء، تأكد من أنه يفي بمتطلبات DIN 53 887، DIN 53 120، ISO 9237 وASTM D 737-96 المعايير. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl">توظيف جهاز نفاذية الهواء Akustron (أو أي دولة أخرى كما هو مبين في 5.1). إذا لزم الأمر حساب بيانات الوحدة الطبية النرويجية [L / (م 2 × ثانية)]. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر الخطوتين 1 و 2 10 مرات على الأقل مع أجزاء مختلفة من عينتك وحساب الوسط الحسابي (الشكل 9). ملاحظة: نفاذية الهواء قياس يتطلب الاتصال من الجهاز وشبكة محبوكة. وهكذا، فإن معالجة متأنية من العينات ضروري لمنع تمزق حساسة الحرير شبكة محبوكة. </li></ol> 6. تقرير من تصفية الكفاءة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام جهاز السليم مع السيطرة على ضغط ومكافحة الجسيمات، مثل بحجم الجسيمات العالمي (بالاس محدودة، كارلسروه، المانيا). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع العينات في جهاز فلتر وقياس الاحتفاظ الجسيمات (الشكل 10). الهباء الجوي: دي إيثيل هكسيل--sebacat (DEHS)؛ أحجام الجسيمات: 0،3-3 ميكرومتر؛ المدة: 30 ثانية؛ سرعة السائل: 2،350 سم / ثانية؛ تدفق الهواء: 3،400 م 3 / ساعة. <br/&gt; ملاحظة: التعامل مع عينة مع الرعاية وعدم لمس السطح لمنع تدمير شبكة محبوكة وتجنب أي تلوث. تأكد من إنشاء عينات كافية من نوعية متساوية لقياس الأداء. </li></ol>

<ol>
	<li>Gosline, J. M., Guerette, P. A., Ortlepp, C. S., Savage, K. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+mechanical+design+of+spider+silks:+From+fibroin+sequence+to+mechanical+function.">The mechanical design of spider silks: From fibroin sequence to mechanical function.</a> J. Exp. Biol. 202, 3295-3303 (1999).</li><li>Vollrath, F., Basedow, A. B. P., Engstr&#246;m, W., List, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Local+tolerance+to+spider+silks+and+protein+polymers+in+vivo.">Local tolerance to spider silks and protein polymers in vivo.</a> In Vivo. 16, 229-234 (2002).</li><li>Allmeling, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spider+silk+fibres+in+artificial+nerve+constructs+promote+peripheral+nerve+regeneration.">Spider silk fibres in artificial nerve constructs promote peripheral nerve regeneration.</a> Cell Prolif. 41, 408-420 (2008).</li><li>Huemmerich, D., Helsen, C. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Primary+structure+elements+of+spider+dragline+silks+and+their+contribution+to+protein+solubility.">Primary structure elements of spider dragline silks and their contribution to protein solubility.</a> Biochemistry. 43, 13604-13612 (2004).</li><li>Huemmerich, D., Slotta, U., Scheibel, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Processing+and+modification+of+films+made+from+recombinant+spider+silk+proteins.">Processing and modification of films made from recombinant spider silk proteins.</a> Appl. Phys. a-Mater. 82, 219-222 (2006).</li><li>Leal-Egana, A., Lang, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interactions+of+Fibroblasts+with+Different+Morphologies+Made+of+an+Engineered+Spider+Silk+Protein.">Interactions of Fibroblasts with Different Morphologies Made of an Engineered Spider Silk Protein.</a> Adv. Eng. Mater. 14, 67-75 (2012).</li><li>Wohlrab, S., Spiess, K., Scheibel, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Varying+surface+hydrophobicities+of+coatings+made+of+recombinant+spider+silk+proteins.">Varying surface hydrophobicities of coatings made of recombinant spider silk proteins.</a> J. Mater. Chem. 22, 22050-22054 (2012).</li><li>Hermanson, K. D., Huemmerich, D., Scheibel, T., Bausch, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineered+microcapsules+fabricated+from+reconstituted+spider+silk.">Engineered microcapsules fabricated from reconstituted spider silk.</a> Adv. Mater. 19, 1810-1815 (2007).</li><li>Spiess, K., Wohlrab, S., Scheibel, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+characterization+and+functionalization+of+engineered+spider+silk+films.">Structural characterization and functionalization of engineered spider silk films.</a> Soft Matter. 6, 4168-4174 (2010).</li><li>Slotta, U. K., Rammensee, S., Gorb, S., Scheibel, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+engineered+spider+silk+protein+forms+microspheres.">An engineered spider silk protein forms microspheres.</a> Angew. Chem.-Int. Edit. 47, 4592-4594 (2008).</li><li>Schacht, K., Scheibel, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlled+hydrogel+formation+of+a+recombinant+spider+silk+protein.">Controlled hydrogel formation of a recombinant spider silk protein.</a> Biomacromolecules. 12, 2488-2495 (2011).</li><li>Exler, J. H., Hummerich, D., Scheibel, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+amphiphilic+properties+of+spider+silks+are+important+for+spinning.">The amphiphilic properties of spider silks are important for spinning.</a> Angew. Chem.-Int. Edit. 46, 3559-3562 (2007).</li><li>Sundaray, B., Subramanian, V., et al. <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+continuous+aligned+polymer+fibers.">Electrospinning of continuous aligned polymer fibers.</a> Appl. Phys. Lett. 84, 1222 (2004).</li><li>Van Hulle, S. W. H., Bjorge, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+assessment+of+electrospun+nanofibers+for+filter+applications.">Performance assessment of electrospun nanofibers for filter applications.</a> Desalination. 249, 942-948 (2009).</li><li>Zhou, S. B., Peng, H. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+characterization+of+a+novel+electrospun+spider+silk+fibroin/poly(D,L-lactide)+composite+fiber.">Preparation and characterization of a novel electrospun spider silk fibroin/poly(D,L-lactide) composite fiber.</a> J. Phys. Chem. B. 112, 11209-11216 (2008).</li><li>Stephens, J. S., Fahnestock, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+electrospinning+and+solution+casting+protocols+on+the+secondary+structure+of+a+genetically+engineered+dragline+spider+silk+analogue+investigated+via+fourier+transform+Raman+spectroscopy.">Effects of electrospinning and solution casting protocols on the secondary structure of a genetically engineered dragline spider silk analogue investigated via fourier transform Raman spectroscopy.</a> Biomacromolecules. 6, 1405-1413 (2005).</li><li>Greiner, A., Wendorff, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospinning:+a+fascinating+method+for+the+preparation+of+ultrathin+fibers.">Electrospinning: a fascinating method for the preparation of ultrathin fibers.</a> Angew. Chem.-Int. Edit. 46, 5670-5703 (2007).</li><li>Smit, E., Buttner, U., Sanderson, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+yarns+from+electrospun+fibers.">Continuous yarns from electrospun fibers.</a> Polymer. 46, 2419-2442 (2005).</li><li>Teo, W. E., 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=A+review+on+electrospinning+design+and+nanofibre+assemblies.">A review on electrospinning design and nanofibre assemblies.</a> Nanotechnology. 17, 89-106 (2006).</li><li>Greiner, A., Wendorff, J. H., Yarin, A. L., Zussman, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biohybrid+nanosystems+with+polymer+nanofibers+and+nanotubes.">Biohybrid nanosystems with polymer nanofibers and nanotubes.</a> Appl. Microbiol. Biotechnol. 71, 387-393 (2006).</li><li>Spiess, K., Lammel, A., Scheibel, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recombinant+spider+silk+proteins+for+applications+in+biomaterials.">Recombinant spider silk proteins for applications in biomaterials.</a> Macromolecular Biosciences. 10, 998-1007 (2010).</li><li>Hu, X., Kaplan, D., Cebe, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determining+beta-sheet+crystallinity+in+fibrous+proteins+by+thermal+analysis+and+infrared-+spectroscopy.">Determining beta-sheet crystallinity in fibrous proteins by thermal analysis and infrared- spectroscopy.</a> Macromolecules. 39, 6161-6170 (2006).</li></ol>

ليس لدينا شيء في الكشف عنها.

أجهزة تصفية جديد يجب أن يسمح خفض استهلاك الطاقة عموما في تنقية الهواء في الكفاءة مرشح ثابت، أو ما يفوقها. هنا، تم إنشاء مثل هذه الأجهزة التي تستخدم منسوجات مصنوعة من حرير العنكبوت. بسبب التوتر سطحه المنخفضة وارتفاع في معدل التذبذب، وقد تم اختيار HFIP كمذيب مناسبة لعملية electrospinning. وعلاوة على ذلك، تم اختبار حلول الحرير المائي في التجارب السابقة، ولكن يمكن إنشاء أية ألياف. هنا، سيكون من الأهمية بمكان استخدام مواد مضافة من أجل خفض التوتر السطحي وبالتالي تحسين خصائص الغزل من الحل. الخطوة الأكثر أهمية هو لضبط الأوضاع وتركيز المواد المستخدمة والمذيبات من الحل الغزل، والغزل ارتفاع، والجهد وسرعة قذف. أثناء الأداء، على سبيل المثال انسداد طرف يمكن منعها من خلال تزويد طرف الإبرة مع الرطوبة في شكل بخار الماء، ولكن أي نوع من الإضافات في إعداد electrospinning قد تخل في وقت لاحقعملية حساسة والحقل الكهربائي. تم المعلمات عملية أساسية (تركيز، والجهد، وبعد المسافة، الرطوبة) تحدد بشكل فردي تنفيذ سلسلة تجريبية منفصلة (لا تظهر البيانات). مع الأخذ بعين الاعتبار جميع المعلمات من الأهمية بمكان أن تأخذ الرعاية من تايلور مخروط الغزل المستمر وعملية لإنشاء ألياف موحدة. كفاءة المرشح هو واحد من أهم المعايير للمواد التصفية. ويتأثر هذه المعلمة أساسا من هيكل من المواد التصفية. فينس ترث أحجام المسام موحدة ونفاذية الهواء احقا التي تتماشى. ومن الأهمية بمكان خلق تنسجم محبوكة متجانسة على هذه المواد قالب لملء المسام وتوليد مرشح صفر من العيوب. كفاءة المرشح في المرشحات لدينا يظهر الاعتماد المباشر على مدة الغزل (من بروتينات الحرير)، وبالتالي، على عدد من طبقات شبكة محبوكة. يتم ملء الفجوات بين الألياف واحد باستمرار، وتمكن من الاحتفاظ Oو جسيمات أصغر. في هذا العمل الذي نقوم بعرض طريقة لإنتاج مواد المرشحات رواية تنسجم مع العنكبوت محبوكة الحرير، والتي تبين كفاءة فلتر عالية. لذلك، هذه الفلاتر هي المرشحين واعدة للاستخدام في المستقبل في أنظمة تنقية الهواء.

بسبب الجمع بينهما من القوة والتمدد، يمكن أن ألياف حرير العنكبوت استيعاب المزيد من الطاقة الحركية من معظم الألياف الطبيعية أو الاصطناعية الأخرى 1. وعلاوة على ذلك، على عكس المواد البوليمرية معظم المواد الاصطناعية الحرير هي غير سامة وحيويا ويسبب أي رد فعل حساسية عندما تدمج 2،3. المخاطر الصحية المفترضة يمكن منعها باستخدام حرير العنكبوت. هذه الميزات تجعل حرير العنكبوت جذابة للغاية لمجموعة متنوعة من التطبيقات الطبية والتقنية. منذ العناكب لا يمكن أن تكون تربيتها بسبب سلوكهم أكل لحوم البشر، وقد تم تطوير أساليب التكنولوجيا الحيوية لإنتاج البروتينات حرير العنكبوت، سواء من حيث التكلفة بكفاءة وبكميات كافية 4. فقد تم تصميمها على بروتين الحرير المؤتلف eADF4 (C16) على أساس التسلسل الطبيعي للعنكبوتية diadematus الفبرويين 4 (ADF4). eADF4 (C16) لديه الوزن الجزيئي لل48kDa 5 وقابل للذوبان في المذيبات المختلفة (hexafluoroisopropanol (HFIP) 6، حمض الفورميك 7 و مخازن مائي) 8. eADF4 (C16) يمكن معالجتها في الأشكال التضاريسية مختلفة مثل الأفلام 9، 8 كبسولات، والجسيمات 10، 11 الهلاميات المائية، طلاء 7، ألياف 12 و تنسجم محبوكة 6. بسبب استقرارها الكيميائي، وهذه الأخيرة توفير إمكانات عالية في تطبيقات مرشح. هنا، نقدم بروتوكول لصنع أجهزة فلتر الهواء بما في ذلك شبكة محبوكة من electrospun المؤتلف بروتينات حرير العنكبوت. الغزل Electrospinning أو كهرباء هي تقنية تستخدم عادة لإنتاج ألياف البوليمر بأقطار في حدود 10 نانومتر -10 ميكرومتر 13، وتنسجم محبوكة وقد تم بالفعل التحقيق لتطبيقات فلتر 14. في الماضي، وقد electrospinning تم تطبيقها بنجاح لمعالجة مجدد 15 وكذلك أنتجت recombinantly 16 حرير العنكبوتالبروتينات. عادة يتم تطبيق الجهد الكهربائي العالي (5-30 كيلو فولت) إلى حقنة والقطب المضاد (0-20 كيلو فولت) وضعت في مسافة 8-20 سم. الحقل الكهربائي قوي يدفع قوى التنافر داخل حل مشحونة. إذا تم تجاوز التوتر السطحي، ويتكون مخروط تايلور، وطائرة رقيقة يثور من طرف 17،18. بعد تشكيل، تحدث عدم الاستقرار الانحناء داخل الطائرة مما تسبب في مزيد تمتد كما يتبخر المذيب، ويتم تشكيل الألياف الصلبة. وأخيرا، وتودع الألياف عشوائيا على القطب المضاد باعتبارها محبوكة شبكة 19. خصائص الألياف مثل قطر وسطح طوبولوجيا (نحو سلس، والتي يسهل اختراقها) تعتمد بشكل أساسي على معلمات حل مثل التركيز، واللزوجة، سطح الطاقة الحرة والموصلية الكهربائية الجوهرية المذيب ونفاذية 20. Electrospinning من eADF4 (C16) الذائب في نتائج HFIP في ألياف ناعمة بأقطار من 80-1،100 نانومتر اعتمادا على تركيز البروتين في المحلول.eADF4 (C16) electrospun من HFIP يعرض هيكل الثانوي في الغالب α-حلزونية والألياف هي للذوبان في الماء 6. من أجل تحقيق الاستقرار في ألياف الحرير، والهياكل β ورقة يتعين الناجمة عن معالجة لاحقة مع الايثانول. وعلى النقيض من أساليب المعالجة اللاحقة المحددة سابقا 21، في هذه الدراسة eADF4 (C16) منسوجات تم التعامل مع بخار الإيثانول من أجل الحفاظ على التشكل من ألياف الحرير. تم إجراء تحليل هيكل الثانوية باستخدام تحويل فورييه الطيفي بالأشعة تحت الحمراء (FTIR) واللاحقة فورييه deconvolution النفس (FSD) كما هو موضح في الأدب 22. FSD هو أداة معالجة الإشارات التي تسمح قرار من FTIR أطياف تتكون من عدة نطاقات متداخلة. وبالتالي، فإن نطاقات غير واضحة من واسع وسط المنطقة أنا يمكن تضييق باستخدام فلتر تمريرة عالية للحصول على الطيف deconvoluted مع تحسين القرارات الذروة. من أجل تقييم EFFiciency من ركائز مرشح تستكمل مع تنسجم محبوكة الحرير، وأجريت اختبارات نفاذية الهواء باستخدام جهاز Akustron وفقا لبروتوكولات القياسية. تم قياس معدلات ترسيب باستخدام بالاس عالمي بحجم الجسيمات.

air filter devices including nonwoven meshes of electrospun recombinant spider silk proteins

على أساس تسلسل الطبيعي للعنكبوتية diadematus الفبرويين 4 (ADF4)، والمؤتلف العنكبوت بروتين الحرير eADF4 (C16) وقد تم تصميم. هذا البروتين المتكررة للغاية لديه الوزن الجزيئي لل48kDa وقابل للذوبان في المذيبات المختلفة (hexafluoroisopropanol (HFIP)، حمض الفورميك ومخازن مائي). eADF4 (C16) يوفر قدرة عالية على التطبيقات التقنية المختلفة عندما معالجتها في الأشكال التضاريسية مثل الأفلام، وكبسولات، والجسيمات، الهلاميات المائية، والطلاء والألياف وتنسجم محبوكة. بسبب استقرارها الكيميائي والتشكل للرقابة، وهذه الأخيرة يمكن استخدامها لتحسين مواد التصفية. في هذا البروتوكول، ونحن تقديم إجراء لتعزيز كفاءة مختلف أجهزة تصفية الجو، عن طريق ترسب تنسجم محبوكة من electrospun المؤتلف بروتينات حرير العنكبوت. Electrospinning من eADF4 (C16) الذائب في نتائج HFIP في ألياف ناعمة. الاختلاف في تركيز البروتين (5-25٪ ث / ت) النتائج في أقطار مختلفة من الألياف (80-1،100 نانومتر) ووبالتالي أحجام المسام من شبكة محبوكة. آخر معاملة eADF4 (C16) electrospun من HFIP ضروري لأن البروتين يعرض هيكل الثانوي في الغالب α-حلزونية في نسج الألياف طازجة، وبالتالي فإن الألياف هي للذوبان في الماء. معالجة لاحقة مع الإيثانول بخار يدفع تشكيل مقاومة للماء، والهياكل β ورقة مستقرة، والحفاظ على التشكل من ألياف الحرير وتنسجم. تم إجراء تحليل هيكل الثانوية باستخدام تحويل فورييه الطيفي بالأشعة تحت الحمراء (FTIR) واللاحقة فورييه deconvolution النفس (FSD). وكان الهدف الأساسي لتحسين كفاءة مرشح من ركائز مرشح القائمة عن طريق إضافة طبقات محبوكة الحرير على القمة. لتقييم تأثير electrospinning المدة وبالتالي محبوكة سماكة طبقة على كفاءة المرشح، أجرينا اختبارات نفاذية الهواء في تركيبة مع القياسات ترسب الجسيمات. وأجريت التجارب طبقا للمواصفة القياسيةالبروتوكولات.

Electrospinning المؤتلف حلول حرير العنكبوت مع تركيزات 10٪ ث / ت من HFIP أسفرت عن ألياف ناعمة مع بأقطار تتراوح ما 80-120 نانومتر، مما يسمح بتشكيل تنسجم محبوكة. لم آخر المعاملة مع بخار الايثانول لا تؤدي إلى تغيرات شكلية واضح، والتي كانت، بالتالي، على النحو المنصوص عليه بطريقة سليمة من الحرير محبوكة بعد المعالجة (الشكل 8). تم الكشف عن التغييرات الهيكلية باستخدام FT-IR وFSD اللاحقة من وسط I العصابات أجريت لتحليل قمم مساهمة واحدة (الشكل 6). ويمكن أن يتبين أنه بعد العلاج يؤدي إلى زيادة في الهياكل β ورقة، في حين أن محتوى α-حلزونية اوند هياكل لفائف عشوائي النقصان (الشكل 7). وهذا يمكن أن تكون النتيجة ثبت عمليا عن طريق غمس في مرحلة ما بعد المعالجة محبوكة في الماء (الشكل 5). حتى بعد أسبوع واحد، سوف تحدث لا حل شبكة محبوكة. الغزل دوالتموينية هو المعلمة الأكثر أهمية فيما يتعلق بتطبيق منسوجات الحرير في مواد التصفية ويرجع ذلك إلى انخفاض الضغط استنادا إلى الكثافة المتزايدة للألياف electrospun. تمديد فترات الغزل اوند بالتالي عدد أكبر من الألياف طبقات نتيجة في الانخفاض الهائل من نفاذية الهواء. يمكن أن يتم الكشف عن هذا التأثير لجميع المواد الركيزة مرشح مختلفة قبل وبعد المعالجة اللاحقة (الشكل 9). وبالمثل، فإن كفاءة الترشيح من المواد التي تحتوي على الحرير مرشح من بين ميكرومتر الفرعية جسيمات زيادات (الشكل 10). في حين فترات قصيرة الغزل (30 ثانية) اكتساب مزيد من الكفاءة مرشح منخفض، فترات الغزل أعلى (90 ثانية) تؤدي إلى زيادة الكفاءة. <img alt="الشكل 1" fo:content-width="5.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50492/50492fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50492/50492fig1.jpg" /> الشكل 1. الجهد العالي الكهربائية (0-30 كيلو فولت) ط<html> و تطبيقها على حقنة مليئة حل الحرير، ويوضع القطب المضاد (0-20 كيلو فولت) في مسافة 8-20 سم. هذا الإعداد يؤدي إلى الحقل الكهربائي القوي، الأمر الذي أدى قوى التنافر داخل حل مشحونة. إذا تم تجاوز التوتر السطحي، ويتكون مخروط تايلور، وطائرة رقيقة يثور من غيض. بعد تشكيل، تحدث عدم الاستقرار الانحناء داخل الطائرة مما تسبب في مزيد تمتد كما يتبخر المذيب، ويتم تشكيل الألياف الصلبة. وأخيرا، وتودع الألياف عشوائيا على القطب العداد في شكل شبكة محبوكة. <img alt="الشكل 2" src="/files/ftp_upload/50492/50492fig2.jpg" /> الشكل 2. صور لتايلور مخروط العادية (A)، قطرات المجففة (B)، والإعداد دون قطرة (C). iles/ftp_upload/50492/50492fig3highres.jpg &quot;SRC =&quot; / files/ftp_upload/50492/50492fig3.jpg &quot;/&gt; الشكل (3). الإجراء التخطيطي خلال بخار مرحلة ما بعد العلاج. في الخطوة الأولى، يتم ملء الغرفة مع الإيثانول، وعلى البخار العينة في 60 درجة مئوية لمدة 90 دقيقة. من أجل تليين تنسجم محبوكة لمعالجة اللاحقة، تتم إزالة الإيثانول وعلى البخار الألياف مع بخار الماء لمدة 90 دقيقة عند 60 درجة مئوية. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50492/50492fig3large.jpg" target="_blank">انقر هنا لعرض أكبر شخصية</a> . <img alt="الشكل 4" src="/files/ftp_upload/50492/50492fig4.jpg" /> الشكل 4. صورة لإطار من الورق المقوى مع المرفقة تنسجم محبوكة الحرير لاستخدامها في مرحلة ما بعد العلاج. <img alt="الرقم 5" src="/files/ftp_upload/50492/50492fig5.jpg" /> الشكل 5. Electrospالأمم المتحدة وبعد ذلك في مرحلة ما بعد المعالجة محبوكة في الحالة الجافة (A) وتحت سطح الماء (B). <img alt="الشكل (6)" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/50492/50492fig6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50492/50492fig6.jpg" /> الشكل (6). فورييه deconvoluted النفس الطيف الامتصاصية من أميد أنا الفرقة من دون علاج (A) وبعد المعالجة (B) حرير العنكبوت محبوكة شبكة. يعرض خط الصلبة الفرقة الامتصاصية الناجمة عن قمم مساهمة واحدة (الخطوط المنقطة) على النحو المستمد بعد deconvolution. واستند تعيين منحنيات منهما على القيم التي تم نشرها مسبقا من الأدب 22. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50492/50492fig6large.jpg" target="_blank">انقر هنا لعرض أكبر شخصية</a> . <img alt="الرقم 7" fo:conten<html> تي العرض = &quot;5IN&quot; FO: SRC = &quot;/ files/ftp_upload/50492/50492fig7highres.jpg&quot; SRC = &quot;/ files/ftp_upload/50492/50492fig7.jpg&quot; /&gt; الرقم 7. المحتوى هيكل الثانوية من تنسجم محبوكة غير المعالجة والمعالجة eADF4 آخر (C16). <img alt="الرقم 8" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/50492/50492fig8highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50492/50492fig8.jpg" /> الشكل 8 صور SEM من electrospun eADF4 (C16) ألياف على ركائز مرشح مختلفة: مادة البولي أميد (PA)، بوليستر (PE) والبولي بروبيلين (PP) ونقية eADF4 (C16) ألياف قبل (S1) وبعد (S2) في مرحلة ما بعد العلاج مع بخار الإيثانول. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50492/50492fig8large.jpg" target="_blank">انقر هنا لعرض أكبر شخصية</a> . / ftp_upload/50492/50492fig9.jpg &quot;/&gt; الرقم 9. اختبارات نفاذية الهواء، قبل (A) وبعد مرحلة ما بعد العلاج (B) من شبكات محبوكة الحرير مع بخار الإيثانول، وزيادة مرات الغزل تؤدي إلى طبقات أكثر محبوكة خفض في وقت لاحق من نفاذية الهواء. <img alt="الرقم 10" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50492/50492fig10highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50492/50492fig10.jpg" /> الرقم 10. كفاءة فلتر من الهباء الجوي ثنائي إيثيل هكسيل-sebacat على electrospun حرير العنكبوت تنسجم محبوكة على مواد التصفية مادة البولي أميد في فترات مختلفة الغزل، والتأثير على كمية طبقة من الحرير، وبعد مرحلة ما بعد العلاج مع الايثانول.

Watch this Scientific Journal Video about Air Filter Devices Including Nonwoven Meshes of Electrospun Recombinant Spider Silk Proteins at JoVE.com

Air Filter Devices Including Nonwoven Meshes of Electrospun Recombinant Spider Silk Proteins

ألياف حرير العنكبوت عرض خصائص ميكانيكية استثنائية. هندستها<em&gt; عنكبوتية diadematus</em&gt; الفبرويين 4 (eADF4) يمكن معالجتها في تنسجم محبوكة باستخدام electrospinning. هنا، يتم استخدام eADF4 تنسجم محبوكة لتحسين أداء أجهزة تصفية الهواء.

تصفية الهواء بما فى ذلك الأجهزة تنسجم محبوكة من Electrospun المؤتلف بروتينات حرير العنكبوت

Based on the natural sequence of Araneus diadematus Fibroin 4 (ADF4), the recombinant spider silk protein eADF4(C16) has been engineered. This highly ...

air-filter-devices-including-nonwoven-meshes-electrospun-recombinant

Research

JoVE Journal

Bioengineering

16.0K Views.  University of Bayreuth. ألياف حرير العنكبوت عرض خصائص ميكانيكية استثنائية. هندستها عنكبوتية diadematus الفبرويين 4 (eADF4) يمكن معالجتها في تنسجم محبوكة باستخدام electrospinning. هنا، يتم استخدام eADF4 تنسجم محبوكة لتحسين أداء أجهزة تصفية الهواء.

Video: Air Filter Devices Including Nonwoven Meshes of Electrospun Recombinant Spider Silk Proteins

Postproduction Processing of Electrospun Fibres for Tissue Engineering

Electrospinning is a commonly used and versatile method to produce scaffolds (often biodegradable) for 3D tissue engineering.1, 2, 3 Many tissues in vivo undergo biaxial distension to varying extents such as skin, bladder, pelvic floor and even the hard palate as children grow. In producing scaffolds for these purposes there is a need to develop scaffolds of appropriate biomechanical properties (whether achieved without or with cells) and which are sterile for clinical use. The focus of this paper is not how to establish basic electrospinning parameters (as there is extensive literature on electrospinning) but on how to modify spun scaffolds post production to make them fit for tissue engineering purposes - here thickness, mechanical properties and sterilisation (required for clinical use) are considered and we also describe how cells can be cultured on scaffolds and subjected to biaxial strain to condition them for specific applications.
Electrospinning tends to produce thin sheets; as the electrospinning collector becomes coated with insulating fibres it becomes a poor conductor such that fibres no longer deposit on it. Hence we describe approaches to produce thicker structures by heat or vapour annealing increasing the strength of scaffolds but not necessarily the elasticity. Sequential spinning of scaffolds of different polymers to achieve complex scaffolds is also described. Sterilisation methodologies can adversely affect strength and elasticity of scaffolds. We compare three methods for their effects on the biomechanical properties on electrospun scaffolds of poly lactic-co-glycolic acid (PLGA).
Imaging of cells on scaffolds and assessment of production of extracellular matrix (ECM) proteins by cells on scaffolds is described. Culturing cells on scaffolds in vitro can improve scaffold strength and elasticity but the tissue engineering literature shows that cells often fail to produce appropriate ECM when cultured under static conditions. There are few commercial systems available that allow one to culture cells on scaffolds under dynamic conditioning regimes - one example is the Bose Electroforce 3100 which can be used to exert a conditioning programme on cells in scaffolds held using mechanical grips within a media filled chamber.4 An approach to a budget cell culture bioreactor for controlled distortion in 2 dimensions is described. We show that cells can be induced to produce elastin under these conditions. Finally assessment of the biomechanical properties of processed scaffolds cultured with or without cells is described.

Electrospun scaffolds can be processed post production for tissue engineering applications. Here we describe methods for spinning complex scaffolds (by consecutive spinning), for making thicker scaffolds (by multi-layering using heat or vapour annealing), for achieving sterility (aseptic production or sterilisation post production) and for achieving appropriate biomechanical properties.

المعالجة بعد الإنتاج من الألياف Electrospun للهندسة الأنسجة

Electrospinning is a commonly used and versatile method to produce  scaffolds (often biodegradable) for 3D tissue engineering.1, 2, 3 Many tissues in vivo ...

Synthetic Spider Silk Production on a Laboratory Scale

As society progresses and resources become scarcer, it is becoming increasingly important to cultivate new technologies that engineer next generation biomaterials with high performance properties. The development of these new structural materials must be rapid, cost-efficient and involve processing methodologies and products that are environmentally friendly and sustainable. Spiders spin a multitude of different fiber types with diverse mechanical properties, offering a rich source of next generation engineering materials for biomimicry that rival the best manmade and natural materials. Since the collection of large quantities of natural spider silk is impractical, synthetic silk production has the ability to provide scientists with access to an unlimited supply of threads. Therefore, if the spinning process can be streamlined and perfected, artificial spider fibers have the potential use for a broad range of applications ranging from body armor, surgical sutures, ropes and cables, tires, strings for musical instruments, and composites for aviation and aerospace technology. In order to advance the synthetic silk production process and to yield fibers that display low variance in their material properties from spin to spin, we developed a wet-spinning protocol that integrates expression of recombinant spider silk proteins in bacteria, purification and concentration of the proteins, followed by fiber extrusion and a mechanical post-spin treatment. This is the first visual representation that reveals a step-by-step process to spin and analyze artificial silk fibers on a laboratory scale. It also provides details to minimize the introduction of variability among fibers spun from the same spinning dope. Collectively, these methods will propel the process of artificial silk production, leading to higher quality fibers that surpass natural spider silks.

Despite the outstanding mechanical and biochemical properties of spider silks, this material cannot be harvested in large quantities by conventional means. Here we describe an efficient strategy to spin artificial spider silk fibers, which is an important process for investigators studying spider silk production and their use as next-generation biomaterials.

الاصطناعية إنتاج حرير العنكبوت على نطاق المختبر

As society progresses and resources become scarcer, it is becoming increasingly important to cultivate new technologies that engineer next generation ...

Biosensor for Detection of Antibiotic Resistant Staphylococcus Bacteria

A structurally transformed lytic bacteriophage having a broad host range of Staphylococcus aureus strains and a penicillin-binding protein (PBP 2a) antibody conjugated latex beads have been utilized to create a biosensor designed for discrimination of methicillin resistant (MRSA) and sensitive (MSSA) S. aureus species 1,2. The lytic phages have been converted into phage spheroids by contact with water-chloroform interface. Phage spheroid monolayers have been moved onto a biosensor surface by Langmuir-Blodgett (LB) technique 3. The created biosensors have been examined by a quartz crystal microbalance with dissipation tracking (QCM-D) to evaluate bacteria-phage interactions. Bacteria-spheroid interactions led to reduced resonance frequency and a rise in dissipation energy for both MRSA and MSSA strains. After the bacterial binding, these sensors have been further exposed to the penicillin-binding protein antibody latex beads. Sensors analyzed with MRSA responded to PBP 2a antibody beads; although sensors inspected with MSSA gave no response. This experimental distinction determines an unambiguous discrimination between methicillin resistant and sensitive S. aureus strains. Equally bound and unbound bacteriophages suppress bacterial growth on surfaces and in water suspensions. Once lytic phages are changed into spheroids, they retain their strong lytic activity and show high bacterial capture capability. The phage and phage spheroids can be utilized for testing and sterilization of antibiotic resistant microorganisms. Other applications may include use in bacteriophage therapy and antimicrobial surfaces.

Lytic phage biosensors and antibody beads are able to discriminate between methicillin resistant (MRSA) and sensitive staphylococcus bacteria. The phages were immobilized by a Langmuir-Blodgett method onto a surface of a quartz crystal microbalance sensor and worked as broad range staphylococcus probes. Antibody beads recognize MRSA.

جهاز الاستشعار البيولوجي للكشف عن المضادات الحيوية البكتيريا العنقودية الذهبية المقاومة لل

A structurally transformed lytic bacteriophage having a broad host range of Staphylococcus aureus strains and a penicillin-binding protein (PBP 2a) ...

Designing Silk-silk Protein Alloy Materials for Biomedical Applications

Fibrous proteins display different sequences and structures that have been used for various applications in biomedical fields such as biosensors, nanomedicine, tissue regeneration, and drug delivery. Designing materials based on the molecular-scale interactions between these proteins will help generate new multifunctional protein alloy biomaterials with tunable properties. Such alloy material systems also provide advantages in comparison to traditional synthetic polymers due to the materials biodegradability, biocompatibility, and tenability in the body. This article used the protein blends of wild tussah silk (Antheraea pernyi) and domestic mulberry silk (Bombyx mori) as an example to provide useful protocols regarding these topics, including how to predict protein-protein interactions by computational methods, how to produce protein alloy solutions, how to verify alloy systems by thermal analysis, and how to fabricate variable alloy materials including optical materials with diffraction gratings, electric materials with circuits coatings, and pharmaceutical materials for drug release and delivery. These methods can provide important information for designing the next generation multifunctional biomaterials based on different protein alloys.

Blending is an efficient approach to generate biomaterials with a broad range of properties and combined features. By predicting the molecular interactions between different natural silk proteins, new silk-silk protein alloy platforms with tunable mechanical resiliency, electrical response, optical transparency, chemical processability, biodegradability, or thermal stability can be designed.

تصميم بروتين الحرير الحرير المواد سبيكة للتطبيقات الطبية الحيوية

Fibrous proteins display different sequences and structures that have been used for various applications in biomedical fields such as biosensors, ...

Optimizing Attachment of Human Mesenchymal Stem Cells on Poly(&#949;-caprolactone) Electrospun Yarns

Research into biomaterials and tissue engineering often includes cell-based in vitro investigations, which require initial knowledge of the starting cell number. While researchers commonly reference their seeding density this does not necessarily indicate the actual number of cells that have adhered to the material in question. This is particularly the case for materials, or scaffolds, that do not cover the base of standard cell culture well plates. This study investigates the initial attachment of human mesenchymal stem cells seeded at a known number onto electrospun poly(&#949;-caprolactone) yarn after 4 hr in culture. Electrospun yarns were held within several different set-ups, including bioreactor vessels rotating at 9 rpm, cell culture inserts positioned in low binding well plates and polytetrafluoroethylene (PTFE) troughs placed within petri dishes. The latter two were subjected to either static conditions or positioned on a shaker plate (30 rpm). After 4 hr incubation at 37&#160;oC, 5% CO2, the location of seeded cells was determined by cell DNA assay. Scaffolds were removed from their containers and placed in lysis buffer. The media fraction was similarly removed and centrifuged &#8211; the supernatant discarded and pellet broken up with lysis buffer. Lysis buffer was added to each receptacle, or well, and scraped to free any cells that may be present. The cell DNA assay determined the percentage of cells present within the scaffold, media and well fractions. Cell attachment was low for all experimental set-ups, with greatest attachment (30%) for yarns held within cell culture inserts and subjected to shaking motion. This study raises awareness to the actual number of cells attaching to scaffolds irrespective of the stated cell seeding density.

Optimizing Attachment of Human Mesenchymal Stem Cells on Poly(&amp;#949;-caprolactone) Electrospun Yarns

This article describes a range of set-ups for seeding human mesenchymal stem cells onto materials, in this case electrospun yarns, that do not cover the base of standard culture well plates in order to maximize and quantify the number of cells that initially attach compared to the known seeding density.

تحسين مرفق من الوسيطة الإنسان الخلايا الجذعية على بولي (ε-caprolactone) خيوط Electrospun

Research into biomaterials and tissue engineering often includes cell-based in vitro investigations, which require initial knowledge of the starting cell ...

Electrospun Nanofiber Scaffolds with Gradations in Fiber Organization

The goal of this protocol is to report a simple method for generating nanofiber scaffolds with gradations in fiber organization and test their possible applications in controlling cell morphology/orientation. Nanofiber organization is controlled with a new fabrication apparatus that enables the gradual decrease of fiber organization in a scaffold. Changing the alignment of fibers is achieved through decreasing deposition time of random electrospun fibers on a uniaxially aligned fiber mat. By covering the collector with a moving barrier/mask, along the same axis as fiber deposition, the organizational structure is easily controlled. For tissue engineering purposes, adipose-derived stem cells can be seeded to these scaffolds. Stem cells undergo morphological changes as a result of their position on the varied organizational structure, and can potentially differentiate into different cell types depending on their locations. Additionally, the graded organization of fibers enhances the biomimicry of nanofiber scaffolds so they more closely resemble the natural orientations of collagen nanofibers at tendon-to-bone insertion site compared to traditional scaffolds. Through nanoencapsulation, the gradated fibers also afford the possibility to construct chemical gradients in fiber scaffolds, and thereby further strengthen their potential applications in fast screening of cell-materials interaction and interfacial tissue regeneration. This technique enables the production of continuous gradient scaffolds, but it also can potentially produce fibers in discrete steps by controlling the movement of the moving barrier/mask in a discrete fashion.

Here, we present a protocol to fabricate electrospun nanofiber scaffolds with gradated organization of fibers and explore their applications in regulating cell morphology/orientation. Gradients with regard to physical and chemical properties of the nanofiber scaffolds offer a wide variety of applications in the biomedical field.

Electrospun ألياف نانوية السقالات مع التدريجات ​​في منظمة الألياف

The goal of this protocol is to report a simple method for generating nanofiber scaffolds with gradations in fiber organization and test their possible ...

Engineered 3D Silk-collagen-based Model of Polarized Neural Tissue

Despite huge efforts to decipher the anatomy, composition and function of the brain, it remains the least understood organ of the human body. To gain a deeper comprehension of the neural system scientists aim to simplistically reconstruct the tissue by assembling it in vitro from basic building blocks using a tissue engineering approach. Our group developed a tissue-engineered silk and collagen-based 3D brain-like model resembling the white and gray matter of the cortex. The model consists of silk porous sponge, which is pre-seeded with rat brain-derived neurons, immersed in soft collagen matrix. Polarized neuronal outgrowth and network formation is observed with separate axonal and cell body localization. This compartmental architecture allows for the unique development of niches mimicking native neural tissue, thus enabling research on neuronal network assembly, axonal guidance, cell-cell and cell-matrix interactions and electrical functions.

Insight into the complex actions of the brain requires advanced research tools. Here we demonstrate a novel silk-collagen-based 3D engineered model of neural tissue resembling brain-like architecture. The model can be used to study neuronal network assembly, axonal guidance, cell-cell interactions and electrical activity.

استنادا الحرير الكولاجين المهندسة 3D نموذج الاستقطاب العصبية الأنسجة

Despite huge efforts to decipher the anatomy, composition and function of the brain, it remains the least understood organ of the human body. To gain a ...

Fabricating Cotton Analytical Devices

A robust, low-cost analytical device should be user-friendly, rapid, and affordable. Such devices should also be able to operate with scarce samples and provide information for follow-up treatment. Here, we demonstrate the development of a cotton-based urinalysis (i.e., nitrite, total protein, and urobilinogen assays) analytical device that employs a lateral flow-based format, and is inexpensive, easily fabricated, rapid, and can be used to conduct multiple tests without cross-contamination worries. Cotton is composed of cellulose fibers with natural absorptive properties that can be leveraged for flow-based analysis. The simple but elegant fabrication process of our cotton-based analytical device is described in this study. The arrangement of the cotton structure and test pad takes advantage of the hydrophobicity and absorptive strength of each material. Because of these physical characteristics, colorimetric results can persistently adhere to the test pad. This device enables physicians to receive clinical information in a timely manner and shows great potential as a tool for early intervention.

To investigate simple fabrication approaches for multiple assay needs, we created a fluid-absorbing channel system made of cotton material. This device was used to establish a multiple detection platform, and solve contamination issues that commonly affect lateral flow-based biomedical devices, for clinical urinalysis of nitrite, total protein, and urobilinogen.

افتعال القطن الأجهزة التحليلية

A robust, low-cost analytical device should be user-friendly, rapid, and affordable. Such devices should also be able to operate with scarce samples and ...

Manufacture and Drug Delivery Applications of Silk Nanoparticles

Silk is a promising biopolymer for biomedical and pharmaceutical applications due to its outstanding mechanical properties, biocompatibility and biodegradability, as well its ability to protect and subsequently release its payload in response to a trigger. While silk can be formulated into various material formats, silk nanoparticles are emerging as promising drug delivery systems. Therefore, this article covers the procedures for reverse engineering silk cocoons to yield a regenerated silk solution that can be used to generate stable silk nanoparticles. These nanoparticles are subsequently characterized, drug loaded and explored as a potential anticancer drug delivery system. Briefly, silk cocoons are reverse engineered first by degumming the cocoons, followed by silk dissolution and clean up, to yield an aqueous silk solution. Next, the regenerated silk solution is subjected to nanoprecipitation to yield silk nanoparticles &#8211; a simple but powerful method that generates uniform nanoparticles. The silk nanoparticles are characterized according to their size, zeta potential, morphology and stability in aqueous media, as well as their ability to entrap a chemotherapeutic payload and kill human breast cancer cells. Overall, the described methodology yields uniform silk nanoparticles that can be readily explored for a myriad of applications, including their use as a potential nanomedicine.

Nanoparticles are emerging as promising drug delivery systems for a broad range of indications. Here, we describe a simple yet powerful method to manufacture silk nanoparticles using reverse engineered Bombyx mori silk. These silk nanoparticles can be readily loaded with a therapeutic payload and subsequently explored for drug delivery applications.

تطبيقات تصنيع وتسليم المخدرات من النانوية الحرير

Silk is a promising biopolymer for biomedical and pharmaceutical applications due to its outstanding mechanical properties, biocompatibility and ...

Material Formation of Recombinant Spider Silks through Aqueous Solvation using Heat and Pressure

Many spiders produce seven types of silks. Six of the silks are fiber in form when produced by the spiders. These fibers are not water soluble. In order to reproduce the remarkable mechanical properties of spider silks, they must be produced in heterologous hosts as spiders are both territorial and cannibalistic. The synthetic analogs of spider silk also tend to be insoluble in aqueous solutions. Thus, a large percentage of research in recombinant spider silks rely upon organic solvents that are detrimental to large scale production of materials. Our group&#8217;s method forces the solvation of these recombinant spider silks into water. Remarkably, when these proteins are prepared using this method of heat and pressure, a wide range of material forms can be prepared from the same solution of recombinant spider silk proteins (rSSp) including: films, fibers, sponge, hydrogel, lyogel, and adhesives. This article demonstrates the production of the solvated rSSp and material forms in a manner that is more easily understood than from written materials and methods alone.

Here, we present a protocol to produce water soluble recombinant spider silk protein solutions and the material forms that can be formed from those solutions.

تشكيل المواد من الحرير العنكبوت المؤتلف من خلال الإفراز المائي باستخدام الحرارة والضغط

Many spiders produce seven types of silks. Six of the silks are fiber in form when produced by the spiders. These fibers are not water soluble. In order ...