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

16.0K 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

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.

Postproduction עיבוד Fibres Electrospun עבור הנדסת רקמות

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.

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 ...

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.

Biosensor לאיתור של חיידקי סטפילוקוקוס עמידים לאנטיביוטיקה

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.

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, ...

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.

אופטימיזציה של קובץ מצורף של תאי גזע mesenchymal האדם על פולי (ε-caprolactone) חוטים 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 nanofiber פיגומים עם דרגות בארגון סיבים

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.

דגם של רקמות עצביות מקוטב מבוסס משי-קולגן מהונדס 3D

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.

בודה כותנה התקנים אנליטית

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.

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 ...