אנו בתודה להכיר תמיכה הטכנית ומדעית של אניה לאוטרבך (Lehrstuhl Biomaterialien), לורנץ Summa (סנדלר AG) וארמין Boeck (B / S / H / G). SEM-ההדמיה בוצעה על ידי יוהנס דיהל (Lehrstuhl Biomaterialien). מימון נבע מBMBF (01RB0710).

1. ספינינג הכנת סמים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח lyophilized eADF4 (C16) חלבון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שוקל 20 מ&quot;ג של eADF4 (C16) בכלי 1 מיליליטר תגובה על ידי שימוש בסולם ברמת דיוק גבוה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הוסף 200 μl של hexafluoroisopropanol (HFIP) ולאטום את הכלי עם Parafilm. הערה: HFIP תנודתי ומזיק ביותר. כפי שהוא יכול לגרום לפגיעה במסלול הנשימה, העבודה מתחת למכסת מנוע בטיחות, פיפטה בזהירות, ומכסה את הצינור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבולת ההשעיה דקות 1 ועוד לנער אותו כדי לנקות את הפתרון. על מנת להבטיח, שכל הכמות של חלבון הוא נמס לגמרי, לחכות במשך הלילה. </li></ol> 2. Electrospinning <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את מכשיר electrospinning (איור 1): מקום החומר המסנן על גבי האלקטרודה הנגדית וקבע מראש את המתח של שניהם האלקטרודה (-22.5 קילו וולט) ואת האלקטרודה הנגדית (2.5 קילו וולט). הגדר את זרימת הנפח עד 315 μl / שעה. הערה: wHile electrospinning, HFIP הרעיל תהיה התאדה. ודא שמכשיר electrospinning שלך מחובר למכסת מנוע קטר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קח 20 זמינה מסחרי G מחט ולטחון את הקצה החד עם יד למטחנת אורך שייר של 30 מ&quot;מ. חבר את המחט למזרק 1 מ&quot;ל. הערה: קצה מחט מטוס נדרש על מנת לייצר קונוס טיילור מוגדר היטב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> טען את הסמים מסתובבים כולו (200 μl) לתוך המזרק. כיסוי הסמים עם 100 μl של אוויר, על מנת לאפשר פתרון המלא להיות נמתח במהלך תהליך ספינינג. הערה: על מנת למנוע סתימה של המחט, לוודא שאין חלקיקים (אגרגטים או זיהומים) בסמי ספינינג. לעבוד תחת מנדף! </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צרף את המזרק המלא למשאבת המזרק של מכשיר electrospinning ובזהירות לחץ על הבוכנה המזרק עד טיפה מופיעה בקצה המחט. לנעול את הבוכנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את המרחקבין קצה המחט והאלקטרודה הנגדית ל8-20 ס&quot;מ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התחל את מזרק המשאבה ולהסיר אגל (בדרך כלל יבש) מפתיחתו של המחט. הפעל את כל מתקני הבטיחות של מכשיר electrospinning מייד ולהתחיל את מקור המתח הגבוה ברגע שאגל חדש מופיע. Electrospinning של הסמים ספינינג יתחיל לאחר מכן. השתמש בשעון עצר כדי לשלוט משך ספינינג. הערה: על מנת למנוע התייבשות של תמיסה ובכך סתימה של המחט, יש צורך להתחיל בתהליך ספינינג מייד לאחר הסרת הטיפה מיובשת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מאז electrospinning של חלבונים רקומביננטיים משי עכביש תלוי בלחות וטמפרטורה, עיבוד של תהליך פרמטרים לכיוון תנאי מעבדה בודדים עשוי להיות נחוץ (איור 2). הערה: כדי למנוע מהתייבשות אגל (איור 2) לאפשר לקצב זרימה מספיק. אם יש humidi נמוךטיי באווירה שמסביב, להתאים את הלחות היחסית או להעלות את קצב הזרימה. מנמיכים את המתח עד לקונוס טיילור תקין מתרחש (איור 2 א). כאשר אין פתרון בקצה (איור 2 ג), להעלות את קצב הזרימה ולהפחית את המתח עד טיפה מתרחשת. לאחר מכן להתאים מתח כדי להקים טיילור קון קבוע והיציב (איור 2 א). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר 30 שניות / 60 שניות / 90 שניות של electrospinning לכבות את משאבת המזרק. על מנת להימנע מטיפין נופלות, לחכות 10 שניות לפני כיבוי מקור המתח הגבוה כדי לשחרר את הלחץ שיורית במזרק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צעדי 6 עד 8 יכולים להתבצע על סוגים שונים של חומרי סינון, כגון פוליאמיד, פוליפרופילן ומשתלב ארוגים פוליאסטר, כמו גם נייר שחור להשוואה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לייצר רשת לא ארוג לניסויי יציבות שלאחר מכן, השתמש בנייר שחור במקום חומר מסנן ולבצע שלבים 5 עד 7. לאחר 5 דקות של electrospinning, להפסיקהתהליך כפי שתואר בשלב 8. </li></ol> 3. לאחר הטיפול של meshes לא ארוגים משי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מראש לחום תנור ל -60 מעלות צלזיוס </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את מצעי הסינון עם eADF4 (C16) אנכי משתלב וארוג במרחק מינימאלי של 2 ס&quot;מ במכל זכוכית הניתנת לנעילה. המכל צריך להיות שני פתחים שישמשו כדי להציג אתנול ומים לאחר מכן. הערה: כשתקן את חומרי הסינון, ודא שהאזור הדרוש לניסויי חדירות לא ניזוק על ידי מהדק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבר את שני מזרקים 60 מ&quot;ל, אחד מלא באתנול ואחד מלא במים, עם צינורות סיליקון המצביעים לתוך החלק התחתון הפנימי של המכל לאחר הטיפול (איור 3). הערה: על מנת להיות מסוגל להסיר את הנוזל מהמכל לאחר הטיפול, למקם את הפתחים של הצינורות הקרובים ככל האפשר לתחתית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח את המכל שלאחר הטיפול בOVצמוד ולהוסיף 60 מ&quot;ל של אתנול על ידי extruding המזרק. השתמש בשעון עצר כדי לשלוט משך טיפול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר 90 דקות של טיפול באדי אתנול, להסיר אתנול עם המזרק מהזכוכית, ולהוסיף 60 מ&quot;ל של מים מהמזרק השני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחכות לעוד 90 דקות, ולאחר מכן להסיר את המים ולכבות את התנור. על מנת להימנע מטיפין על ידי עיבוי, להשאיר את המכל בתנור עד שהוא מתקרר לחלוטין. </li></ol> 4. ניתוח של meshes לא ארוגים קורי העכביש <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את משתלב ארוגים משי לבדיקות יציבות על נייר שחור או כל תמיכה נשלף אחרת. לחתוך שתי מסגרות מקרטון ולהתאים את הסרט דביק כפול דביק. לחץ פריים אחד על הרשת ארוג משי שהופקד על נייר שחור ולהשתמש אזמל כדי לחתוך את עודף סיבי משי (לשמור את הסיבים העודפים להמשך SEM הדמיה). להסיר את המסגרת בזהירות כדי לנתק את ארוג מהנייר. חזור על פעולה זו עם המסגרת השנייה(איור 4). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מבחן מעשי טבילה: חותכי חתיכה (1 ס&quot;מ 2) של כל אחד, רשת ארוג משי לאחר שטופלה ולא טופל ולטבול אותו לתוך המים deionized. הרשת ארוג המשי שאינו המטופל באופן מיידי תתמוסס, ואילו הרשת לא ארוגים המטופלים תהיה יציבה (איור 5). לאחר הטבילה, לייבש המדגם טבל ולהכין אותו להדמית SEM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התמרת אינפרא אדום ספקטרוסקופיה (FTIR), מדידה ופורה deconvolution עצמי (FSD) הבאה: העברה: על מנת לקבל מידע על השינויים המבניים של חלבוני משי על שלאחר הטיפול של משתלב ארוגים, ניתן ליישם FTIR באמצעות הפרמטרים מצב, סריקה מ 800 עד 4,000 ס&quot;מ -1, 60 הצטברויות נמדדות בממוצע עבור כל ספקטרום, התייחסות אחת נמדדת לספקטרום. לניתוח כמותי של הנתונים, יכול להיות מועסק FSD (איור 6, איור 7). וכך, את הקימורים מופחתים לAR נתוניםEA בין 1590 ו 1705 ס&quot;מ -1 ותיקון בסיסי הוא מבוצע. כושר לפחות כיכר מקומית מחושב על פי עמדות השיא שנלקחו ממחקרים קודמים (1611, 1619, 1624, 1630, 1640, 1650, 1659, 1666, 1680, 1691, 1698 ס&quot;מ -1) 22. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> SEM הדמיה: SEM יכולה להיות מיושמת לחקור קטרי סיבים ומורפולוגיה של סיבי משי על מצעי סינון שונים ולנתח את ההשפעה של שלאחר הטיפול במורפולוגיה הסיבים (איור 8). השתמש בהגדלה של 5,000 x 25,000 X על מנת לקבל תמונות מפורטות במידה מספקת. </li></ol> 5. קביעת חדירות האוויר <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הנח חלק הולם נכון של החומר המסנן באזור המדידה של מכשיר חדירות אוויר Akustron. הערה :: אם אתה משתמש בסוג אחר של מכשיר חדירות אוויר, לוודא שהוא עומד בדרישות של DIN 53 887, 120 53 DIN, ISO 9237 וסטנדרטים ASTM D 737-96. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl">מעסיק מכשיר חדירות אוויר Akustron (או כל דבר אחר כמתואר ב5.1). אם יש צורך לחשב את נתוני normed [L / (מ &#39;X 2 שניות)]. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבי 1 ו -2 לפחות 10 פעמים בחלקים שונים של המדגם שלך ולחשב את אמצע אריתמטי (איור 9). הערה: חדירות אוויר מדידה דורשת מגע של המכשיר ורשת לא ארוג. לפיכך, טיפול זהיר של הדגימות הוא חיוני כדי למנוע קרע של הרשת ארוג משי העדין. </li></ol> 6. קביעת יעילות סינון <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במכונה נכונה עם שליטה בלחץ נגדי וחלקיקים, כגון חלקיק סייזר אוניברסלי (Palas GmbH, קרלסרוהה, גרמניה). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את דגימות הסינון בהחזקת המכשיר ולמדוד חלקיקים (איור 10). תרסיס: Di-אתיל-hexyl-sebacat (DEHS); גודל חלקיקים: 0.3-3 מיקרומטר, משך: 30 שניות; מהירות נוזל: 2350 ס&quot;מ / שניות; זרימת אוויר: 3,400 מ &#39;3 / שעה. <br/&gt; שים לב: ידית המדגם בזהירות ולא לגעת במשטח, כדי למנוע הרס של הרשת ארוג ולהימנע מכל זיהום. הקפד ליצור מספיק דוגמאות של איכות שווה למדידות ביצועים. </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>

יש לנו מה למסור.

מכשירי סינון חדשים אמורים לאפשר הפחתת צריכת האנרגיה הכוללת בסינון אוויר ביעילות סינון קבוע או גבוהה יותר. הנה, מכשירים כאלה נוצרו באמצעות בדים לא ארוגים עשויים קורי עכביש. בשל מתח הפנים הנמוך שלה ותנודתיות גבוהה, HFIP נבחר כממיס מתאים לתהליך electrospinning. יתר על כן, פתרונות משי מימיים נבדקו בניסויים קודמים, אך לא סיבים יכולים להיות שנוצרו. הנה, זה יהיה חיוני לשימוש תוספים על מנת להוריד את מתח פנים ובכך לשפר את מאפייני ספינינג של הפתרון. השלב הקריטי ביותר הוא להתאים את התנאים ואת ריכוז החומר המשמש וממס של פתרון ספינינג, ספינינג גובה, מתח ומהירות שחול. במהלך הופעה, למשל סתימה של הקצה ניתן למנוע על ידי אספקת קצה המחט עם לחות בצורה של אדי מים, אך כל סוג של תוספות בהתקנת electrospinning עלול להפריע בהמשךתהליך רגיש ושדה חשמלי. תהליך פרמטרים חיוניים (ריכוז, מתח, מרחק, לחות) בנפרד נקבעו ביצוע סדרת ניסויים נפרד (מידע לא מוצג). אם ניקח את כל הפרמטרים בחשבון זה הוא חיוני כדי לטפל בקונוס טיילור רציף ותהליך ספינינג כדי ליצור סיבים אחידים. יעילות המסנן היא אחד הפרמטרים החשובים ביותר של חומרי סינון. פרמטר זה מושפע בעיקר מהמבנה של החומר המסנן. Wovens יירש גודל נקבובית אחיד וחדירות אוויר לאחר מכן עולות בקנה אחד. זה חיוני כדי ליצור משתלב ארוגים הומוגניות על חומרי תבניות אלה כדי למלא את הנקבוביות וליצור מסנן אפס פגם. יעילות המסנן במסננים שלנו מציגה את תלות ישירה על משך ספינינג (של חלבוני המשי), ולכן, במספר שכבות רשת ארוגים. הפערים בין סיבים בודדים מלאים באופן עקבי, מה שמאפשר השמירה of חלקיקים קטנים יותר. בעבודה זו אנו הצגנו שיטה לייצור חומר מסנן רומן עם משתלב לא ארוגים קורי העכביש, המציגים את יעילות סינון גבוהה. לכן, מסננים אלה הם מועמדים מבטיחים לשימוש בעתיד במערכות סינון אוויר.

בשל השילוב של כוח ויכולת הרחבה שלהם, סיבי משי עכביש יכולים לספוג אנרגיה קינטית יותר ממה שרוב הסיבים טבעיים או סינטטיים 1 אחרים. יתר על כן, בניגוד לחומרים פולימריים הסינתטיים ביותר חומרים רעילים ומשי הם ביולוגית ולא לגרום לתגובה אלרגית כאשר שולבו 2,3. ניתן למנוע סיכונים בריאותיים המשוערת על ידי שימוש בקורי עכביש. תכונות אלו הופכות את קורי עכביש אטרקטיבי ביותר עבור מגוון רחב של יישומים רפואיים וטכניים. מאז עכבישים אינם יכולים להיות מעובדים בשל התנהגות הקניבלית שלהם, שיטות ביוטכנולוגיות פותחו כדי לייצר חלבוני משי עכביש, הן עלות ביעילות ובכמויות מספיקות 4. חלבון רקומביננטי משי eADF4 (C16) תוכנן על בסיס הרצף הטבעי של Araneus diadematus fibroin 4 (ADF4). eADF4 (C16) יש משקל מולקולרי של 5 48kDa והוא מסיס בממסים שונים (hexafluoroisopropanol (HFIP) 6, חומצה פורמית 7 ומאגרים מימיים) 8. eADF4 (C16) יכול להיות מעובד לתוך מורפולוגיות שונות כגון 9 סרטים, כמוסות 8, חלקיקים 10, 11 הידרוג, ציפויי 7, 12 סיבים ארוגים ומשתלב 6. בשל היציבות הכימית שלהם, שהאחרון לספק פוטנציאל גבוה ביישומי סינון. כאן, אנו מציגים פרוטוקול כדי להמציא מכשירי סינון אוויר, כולל רשת ארוג של חלבוני משי עכביש רקומביננטי electrospun. ספינינג electrospinning או אלקטרוסטטי הוא טכניקה מועסקות בדרך כלל לייצור סיבים פולימריים בקטרים ​​בטווח של 10 ננומטר -10 מיקרומטר 13, ומשתלב ארוגים כבר נחקר ליישומי סינון -14. בעבר, electrospinning יושמה בהצלחה לעיבוד של 15 מחדש, כמו גם הפיק recombinantly קורי עכביש 16 כחלבונים. בדרך כלל מתח חשמלי גבוה (ק 5-30) מוחל על מזרק והאלקטרודה נגדית (0-20 קילו וולט) ממוקמת במרחק של 8-20 ס&quot;מ. השדה אלקטרוסטטי החזק גורם לכוחות דחייה בתוך פתרון העמלה. אם מתח הפנים חריגה, קונוס טיילור נוצר, וסילון דק מתפרץ מהקצה 17,18. לאחר היווצרות, אי יציבות כיפוף להתרחש בתוך המטוס גורם למתיחה נוספת כמו מתאדה הממס, וסיבים מוצקים נוצר. לבסוף, הסיבים מופקדים באופן אקראי על האלקטרודה הנגדית כמו רשת לא ארוג 19. מאפייני סיבים כמו קוטר והמשטח טופולוגיה (חלק, נקבובי) הם בעיקר תלויים בפרמטרי פתרון כגון ריכוז, צמיגות, אנרגיה חופשית פני השטח ומוליכות החשמלית הפנימית של הממס וחדירות 20. Electrospinning של eADF4 (C16) מומס בתוצאות HFIP בסיבים חלקים עם קטרים ​​מ80-1,100 ננומטר, בהתאם לריכוז החלבון בתמיסה.eADF4 electrospun (C16) מHFIP מציג מבנה המשני בעיקר α-סליל ואת הסיבים הם מסיסים במים 6. על מנת לייצב את סיבי משי, מבני β גיליונות צריכים להיגרם על ידי טיפול שלאחר מכן עם אתנול. בניגוד לשיטות שנקבעו בעבר שלאחר טיפול 21, במחקר זה eADF4 (C16) בדים לא ארוגים טופלו עם אדי אתנול במטרה לשמר את המורפולוגיה של סיבי משי. ניתוח מבנה המשני בוצע באמצעות התמרת אינפרא אדום ספקטרוסקופיה (FTIR) ופורה שלאחר מכן deconvolution עצמי (FSD) כפי שמתואר בספרות 22. FSD הוא כלי עיבוד אותות המאפשר רזולוציה של FTIR ספקטרום בהיקף של כמה להקות חופפות. ובכך, ניתן לצמצם את הלהקות המטושטשות שלי רחב בתוך האזור באמצעות לעבור סינון גבוה כדי לקבל ספקטרום deconvoluted עם החלטות שיא משופרות. על מנת להעריך את EFFiciency של מצעי סינון השלימו עם משתלב ארוגים משי, בדיקות חדירות האוויר בוצעו באמצעות מכשיר Akustron פי פרוטוקולים סטנדרטיים. שיעורים בתצהיר נמדדו באמצעות סייזר חלקיק אוניברסלי Palas.

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

המבוסס על הרצף הטבעי של Araneus diadematus fibroin 4 (ADF4), חלבון משי עכביש רקומביננטי eADF4 (C16) תוכנן. יש חלבון זה חוזר על עצמו מאוד במשקל מולקולרי של 48kDa והוא מסיס בממסים שונים (hexafluoroisopropanol (HFIP), חומצה פורמית ומאגרים מימיים). eADF4 (C16) מספק פוטנציאל גבוה עבור יישומים טכניים שונים כאשר מעובד למורפולוגיות כגון סרטים, כמוסות, חלקיקים, הידרוג, ציפויים, סיבים ורשתות ארוגים. בשל יציבותם הכימית ומורפולוגיה מבוקרת, ניתן להשתמש באפשרות השנייה כדי לשפר את חומרי סינון. בפרוטוקול זה, אנו מציגים הליך כדי לשפר את היעילות של מכשירי סינון אוויר שונים, על ידי תצהיר של משתלב ארוגים של חלבוני משי עכביש רקומביננטי electrospun. Electrospinning של eADF4 (C16) מומס בתוצאות HFIP בסיבים חלקים. וריאציה של ריכוז החלבון (5-25% w / v) תוצאות בקטרי סיבים שונים (80-1,100 ננומטר) וכך גדלים נקבוביות של הרשת ארוג. לאחר הטיפול של eADF4 (C16) electrospun מHFIP הוא הכרחי שכן החלבון מציג מבנה המשני בעיקר α-סליל בסיבים טרי הסתובבו, ולכן את הסיבים הם מסיסים במים. טיפול שלאחר מכן עם אתנול אדים גורם להיווצרות עמידה במים, מבני β גיליונות יציבים, שמירה על המורפולוגיה של סיבי משי ורשתות. ניתוח מבנה המשני בוצע באמצעות התמרת אינפרא אדום ספקטרוסקופיה (FTIR) ופורה שלאחר מכן deconvolution עצמי (FSD). המטרה העיקרית הייתה לשפר את יעילות הסינון של מצעי מסנן קיים על ידי הוספת שכבות לא ארוגות משי על העליונה. כדי להעריך את ההשפעה של electrospinning משך ועובי שכבת ארוגים וכך על יעילות הסינון, ביצענו בדיקות חדירות אוויר בשילוב עם מדידות בתצהיר של חלקיקים. הניסויים בוצעו על פי תקןפרוטוקולים.

Electrospinning של פתרונות עכביש משי רקומביננטי בריכוזים של 10% W / V מHFIP הביאה סיבים חלקים עם קטרים ​​הנעים 80-120 ננומטר, מה שמאפשר את היווצרות משתלב ארוגים. לאחר הטיפול עם אתנול אדים לא הוביל לשינויים מורפולוגיים בולטים, מה שהיה, אם כן, שהוקם כדרך נאותה של משי שלאחר טיפול לא ארוג (איור 8). שינויים מבניים התגלו באמצעות FT-IR וFSD הבא שלי בין להקות בוצעו לנתח פסגות תרומה יחידה (איור 6). זה יכול להיות הראה כי לאחר הטיפול מוביל לעלייה במבני β גיליונות, ואילו התוכן של מבני סליל האקראיים α-und סליל יורד (איור 7). תוצאה זו יכולה להיות מוכחת על ידי טבילה כמעט הודעה שטופלה-ארוג לתוך מים (איור 5). גם לאחר שבוע אחד, לא פירוק של הרשת ארוג יתרחש. ספינינג duמנה היא הפרמטר החשוב ביותר הנוגע ליישום של בדים לא ארוגים משי בחומרי סינון בשל ירידה בלחץ המבוססת על הצפיפות הגוברת של סיבי electrospun. und המורחב ספינינג המשכים כך מספר גבוה יותר של תוצאת שכבות סיבים בירידה הדרגתית של חדירות אוויר. השפעה זו ניתן הייתה לזהות עבור כל חומרי מצע הסינון שונים לפני ואחרי שלאחר הטיפול (איור 9). כמו כן, את יעילות הסינון של חומרי הסינון המכילים משי של עליות חלקיקים תת מיקרומטר (איור 10). בעוד משכים ספינינג קצר (30 שניות) להשיג יעילות נמוכה סינון, משכי ספינינג גבוהים יותר (90 שניות) להוביל יעילות גבוהה יותר. <img alt="איור 1" fo:content-width="5.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50492/50492fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50492/50492fig1.jpg" /> איור 1. מתח חשמלי גבוה (0-30 קילו וולט) אני<html> ים יחול על מזרק מלא בפתרון ממשי, והאלקטרודה נגדית (0-20 קילו וולט) ממוקמת במרחק של 8-20 ס&quot;מ. הגדרה זו מובילה לשדה אלקטרוסטטי חזק, גרימת כוחות דחייה בתוך פתרון העמלה. אם מתח הפנים חריגה, קונוס טיילור נוצר, וסילון דק מתפרץ מהקצה. לאחר היווצרות, אי יציבות כיפוף להתרחש בתוך המטוס גורם למתיחה נוספת כמו מתאדה הממס, וסיבים מוצקים נוצר. לבסוף, הסיבים מופקדים באופן אקראי על האלקטרודה הנגדית בצורה של רשת ארוג. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/50492/50492fig2.jpg" /> איור 2. תצלומים של טיילור קונוס רגיל (), טיפה יבשה (ב &#39;), והתקנה ללא אגל (C). iles/ftp_upload/50492/50492fig3highres.jpg &quot;src =&quot; / files/ftp_upload/50492/50492fig3.jpg &quot;/&gt; הליך סכמטי 3. איור במהלך אדים שלאחר טיפול. בשלב הראשון, התא מתמלא אתנול, והמדגם מאודה על 60 מעלות צלזיוס למשך 90 דקות. כדי לרכך את משתלב לא ארוג לטיפול שלאחר מכן, אתנול מוסר ואת הסיבים מאודים עם אדי מים עבור 90 דקות ב 60 ° C. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50492/50492fig3large.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/50492/50492fig4.jpg" /> איור 4. תצלום של מסגרת קרטון עם משתלב ארוגים משי מצורף שישמש שללאחר טיפול. <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/50492/50492fig5.jpg" /> איור 5. Electrospהאו&quot;ם ולאחר מכן הודעה שטופל-nonwoven במצב יבש () ומתחת למים (ב &#39;). <img alt="איור 6" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/50492/50492fig6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50492/50492fig6.jpg" /> איור 6. ספקטרום הספיגה עצמי deconvoluted פורייה של האמידה להקה של מטופל (א) ולאחר שטופל (ב &#39;) עכביש משי ארוג רשת. הקו המוצק מציג את הלהקה כתוצאה מספיגת פסגות התרומה יחידה (קווים מקווקווים) כפי שנגזר לאחר deconvolution. המשימה של עקומות בהתאמה התבססה על ערכים שפורסמו בעבר מהספרות 22. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50492/50492fig6large.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.</a> <img alt="איור 7" fo:conten<html> T-width = &quot;5IN&quot; עבור: src = &quot;/ files/ftp_upload/50492/50492fig7highres.jpg&quot; src = &quot;/ files/ftp_upload/50492/50492fig7.jpg&quot; /&gt; איור 7. תוכן מבנה שניוני של משתלב ארוגים שאינם מטופלים ולאחר שטופל eADF4 (C16). <img alt="איור 8" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/50492/50492fig8highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50492/50492fig8.jpg" /> איור 8. תמונות SEM של electrospun eADF4 (C16) סיבים על מצעי סינון שונים: פוליאמיד (PA), סיבי פוליאסטר (PE), פוליפרופילן (PP) והטהור eADF4 (C16) לפני (S1) ואחרי (S2) שלאחר טיפול עם אדי אתנול. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50492/50492fig8large.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.</a> / Ftp_upload/50492/50492fig9.jpg &quot;/&gt; 9. בדיקות חדירות אוויר איור, לפני () ואחרי שלאחר הטיפול (ב) לחוק משתלב ארוגים המשי עם אדי אתנול, פעמים ספינינג הגדלת להוביל לשכבות ארוגים יותר לאחר מכן מורידות את חדירות האוויר. <img alt="איור 10" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50492/50492fig10highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50492/50492fig10.jpg" /> איור 10. יעילות סינון של אירוסול di-אתיל-hexyl-sebacat במשתלב electrospun עכביש משי ארוג על חומרי סינון פוליאמיד במשכי זמן שונים, המשפיעים על ספינינג כמות שכבת משי, לאחר שלאחר טיפול עם אתנול.

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

סיבי משי עכביש להציג תכונות מכאניות יוצאות דופן. תכנון הנדסי<em&gt; Araneus diadematus</emיכול להיות מעובד&gt; fibroin 4 (eADF4) למשתלב ארוגים באמצעות electrospinning. הנה, את eADF4 משתלב ארוגים המשמשים כדי לשפר את הביצועים של מכשירי סינון אוויר.

התקנים כוללים מסנן אוויר משתלב לא ארוג של חלבונים קורי עכביש רקומביננטי electrospun

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

16.1K Views.  University of Bayreuth. סיבי משי עכביש להציג תכונות מכאניות יוצאות דופן. תכנון הנדסי Araneus diadematus fibroin 4 (eADF4) למשתלב ארוגים באמצעות electrospinning. הנה, את eADF4 משתלב ארוגים המשמשים כדי לשפר את הביצועים של מכשירי סינון אוויר.

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

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.

ייצור סינתטי קורי עכביש בקנה מידה מעבדה

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

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.

עיצוב פרוטאין משי משי חומרי סגסוגת עבור יישומים ביו

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

Microfluidic Dry-spinning and Characterization of Regenerated Silk Fibroin Fibers

The protocol demonstrates a method for mimicking the spinning process of silkworm. In the native spinning process, the contracting spinning duct enables the silk proteins to be compact and ordered by shearing and elongation forces. Here, a biomimetic microfluidic channel was designed to mimic the specific geometry of the spinning duct of the silkworm. Regenerated silk fibroin (RSF) spinning doped with high concentration, was extruded through the microchannel to dry-spin fibers at ambient temperature and pressure. In the post-treated process, the as-spun fibers were drawn and stored in ethanol aqueous solution. Synchrotron radiation wide-angle X-ray diffraction (SR-WAXD) technology was used to investigate the microstructure of single RSF fibers, which were fixed to a sample holder with the RSF fiber axis normal to the microbeam of the X-ray. The crystallinity, crystallite size, and crystalline orientation of the fiber were calculated from the WAXD data. The diffraction arcs near the equator of the two-dimensional WAXD pattern indicate that the post-treated RSF fiber has a high orientation degree.

A protocol for the microfluidic spinning and microstructure characterization of regenerated silk fibroin monofilament is presented.

Microfluidic יבש-ספינינג ואפיון של סיבי Fibroin משי מחדש

The protocol demonstrates a method for mimicking the spinning process of silkworm. In the native spinning process, the contracting spinning duct enables ...

Chemistry

Adapting the Electrospinning Process to Provide Three Unique Environments for a Tri-layered In Vitro Model of the Airway Wall

Electrospinning is a highly adaptable method producing porous 3D fibrous scaffolds that can be exploited in in vitro cell culture. Alterations to intrinsic parameters within the process allow a high degree of control over scaffold characteristics including fiber diameter, alignment and porosity. By developing scaffolds with similar dimensions and topographies to organ- or tissue-specific extracellular matrices (ECM), micro-environments representative to those that cells are exposed to in situ can be created. 
The airway bronchiole wall, comprised of three main micro-environments, was selected as a model tissue. Using decellularized airway ECM as a guide, we electrospun the non-degradable polymer, polyethylene terephthalate (PET), by three different protocols to produce three individual electrospun scaffolds optimized for epithelial, fibroblast or smooth muscle cell-culture. Using a commercially available bioreactor system, we stably co-cultured the three cell-types to provide an in vitro model of the airway wall over an extended time period.
This model highlights the potential for such methods being employed in in vitro diagnostic studies investigating important inter-cellular cross-talk mechanisms or assessing novel pharmaceutical targets, by providing a relevant platform to allow the culture of fully differentiated adult cells within 3D, tissue-specific environments.

Adapting the Electrospinning Process to Provide Three Unique Environments for a Tri-layered In Vitro Model of the Airway Wall

Advancements in biomaterial technologies enable the development of three-dimensional multi-cell-type constructs. We have developed electrospinning protocols to produce three individual scaffolds to culture the main structural cells of the airway to provide a 3D in vitro model of the airway bronchiole wall.

התאמת תהליך Electrospinning לספק שלוש סביבות ייחודיות לTri-שכבתי<em&gt; במבחנה</em&gt; דגם של חומת Airway

Electrospinning is a highly adaptable method producing porous 3D fibrous scaffolds that can be exploited in in vitro cell culture. Alterations to ...

Reactive Inkjet Printing and Propulsion Analysis of Silk-based Self-propelled Micro-stirrers

In this study, a protocol for using reactive inkjet printing to fabricate enzymatically propelled silk swimmers with well-defined shapes is reported. The resulting devices are an example of self-propelled objects capable of generating motion without external actuation and have potential applications in medicine and environmental sciences for a variety of purposes ranging from micro-stirring, targeted therapeutic delivery, to water remediation (e.g., cleaning oil spills). This method employs reactive inkjet printing to generate well-defined small-scale solid silk structures by converting water soluble regenerated silk fibroin (silk I) to insoluble silk fibroin (silk II). These structures are also selectively doped in specific regions with the enzyme catalase in order to produce motion via bubble generation and detachment. The number of layers printed determines the three-dimensional (3D) structure of the device, and so here the effect of this parameter on the propulsive trajectories is reported. The results demonstrate the ability to tune the motion by varying the dimensions of the printed structures.

This protocol demonstrates the ability to utilize reactive inkjet printing to print self-motile biocompatible and environmentally friendly micro-stirrers for use in biomedical and environmental applications.

הדפסת הזרקת דיו וניתוח הנעה של משי מבוסס עצמית הנעה מיקרו-שטירים

In this study, a protocol for using reactive inkjet printing to fabricate enzymatically propelled silk swimmers with well-defined shapes is reported. The ...

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.

יישומי ייצור משלוח סמים של חלקיקי משי

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.

היווצרות חומר של משי רקומביננטי עכביש באמצעות מימית Solvation באמצעות חום ולחץ

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 ...

In Vivo Targeted Expression of Optogenetic Proteins Using Silk/AAV Films

The quest to understand how neural circuits process information in order to drive behavioral output has been greatly aided by recently-developed optical methods for manipulating and monitoring the activity of neurons in vivo. These types of experiments rely on two main components: 1) implantable devices that provide optical access to the brain, and 2) light-sensitive proteins that change neuronal excitability or provide a readout of neuronal activity. There are a number of ways to express light-sensitive proteins, but stereotaxic injection of viral vectors is currently the most flexible approach because expression can be controlled with genetic, anatomical, and temporal precision. Despite the great utility of viral vectors, delivering the virus to the site of optical implants poses numerous challenges. Stereotaxic virus injections are demanding surgeries that increase surgical time, increase the cost of studies, and pose a risk to the animal's health. The surrounding tissue can be physically damaged by the injection syringe, and by immunogenic inflammation caused by the abrupt delivery of a bolus of high-titer virus. Aligning injections with optical implants is especially difficult when targeting small regions deep in the brain. To overcome these challenges, we describe a method for coating multiple types of optical implants with films composed of silk fibroin and Adeno-associated viral (AAV) vectors. Fibroin, a polymer derived from the cocoon of Bombyx mori, can encapsulate and protect biomolecules and can be processed into forms ranging from soluble films to ceramics. When implanted into the brain, silk/AAV coatings release virus at the interface between optical elements and the surrounding brain, driving expression precisely where it is needed. This method is easily implemented and promises to greatly facilitate in vivo studies of neural circuit function.

In Vivo Targeted Expression of Optogenetic Proteins Using Silk/AAV Films

Here, we present a method for delivering viral expression vectors into the brain using silk fibroin films. This method allows targeted delivery of expression vectors using silk/AAV coated optical fibers, tapered optical fibers, and cranial windows.

אין ויוו יישוב ביטוי של חלבונים Optogenetic באמצעות סרטי משי/AAV

The quest to understand how neural circuits process information in order to drive behavioral output has been greatly aided by recently-developed optical ...

Neuroscience

<meta charset="utf8"></head><body>היווצרות וחיבור של קרומי משי FN לתוספות של תרבית תאים

Nanofibrillar Basement Membrane Mimic Made of Recombinant Functionalized Spider Silk in Custom-Made Tissue Culture Inserts

Replicating tissue barriers&#160;is critical for generating relevant in vitro models for evaluating novel therapeutics. Today, this is commonly done using tissue culture inserts with a plastic membrane, which generates an apical and a basal side. Besides providing support for the cells, these membranes come far from emulating their native counterpart, the basement membrane, which is a nanofibrillar, protein-based matrix. In this work, we show a simple way to considerably improve the biological relevance of the tissue culture inserts by replacing the plastic membrane with one made from a pure recombinant functionalized spider silk protein. The silk membrane forms through self-assembly and will spontaneously adhere to a membrane-free tissue culture insert, where it can provide support for cells. Custom-designed tissue culture inserts can be printed using a standard 3D printer, following the instructions provided in the protocol, or commercial ones can be purchased and used instead. This protocol shows how the culture system with silk membranes in inserts is set up and, subsequently, how the same cell culturing techniques that are used with traditional, commercially available inserts can be implemented.

<meta charset="utf8"></head><body>מחבר זרקור: שיפור מודלים של תרביות תאים חוץ גופיות עם קרומי משי עכביש פונקציונליים רקומביננטיים

Tissue culture inserts with plastic membranes are the golden standard in cell culture labs as permeable supports to establish cell layers and models of barrier tissues. Herein, we present a simple method to replace the plastic membrane with a more biologically relevant membrane made from a recombinant functionalized spider silk protein.

חיקוי קרום מרתף ננופיברילרי עשוי ממשי עכביש פונקציונלי רקומביננטי בתוספות תרבית רקמה בהתאמה אישית

Replicating tissue barriers&#160;is critical for generating relevant in vitro models for evaluating novel therapeutics. Today, this is commonly done using ...

התקנים כוללים מסנן אוויר משתלב לא ארוג של חלבונים קורי עכביש רקומביננטי electrospun

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

ייצור סינתטי קורי עכביש בקנה מידה מעבדה

עיצוב פרוטאין משי משי חומרי סגסוגת עבור יישומים ביו

Microfluidic יבש-ספינינג ואפיון של סיבי Fibroin משי מחדש

התאמת תהליך Electrospinning לספק שלוש סביבות ייחודיות לTri-שכבתי

הדפסת הזרקת דיו וניתוח הנעה של משי מבוסס עצמית הנעה מיקרו-שטירים

יישומי ייצור משלוח סמים של חלקיקי משי

היווצרות חומר של משי רקומביננטי עכביש באמצעות מימית Solvation באמצעות חום ולחץ

אין ויוו יישוב ביטוי של חלבונים Optogenetic באמצעות סרטי משי/AAV

חיקוי קרום מרתף ננופיברילרי עשוי ממשי עכביש פונקציונלי רקומביננטי בתוספות תרבית רקמה בהתאמה אישית

חיקוי קרום מרתף ננופיברילרי עשוי ממשי עכביש פונקציונלי רקומביננטי בתוספות תרבית רקמה בהתאמה אישית