이 작품은 음식과 농업에 대한 USDA 국립 연구소, 국립 경쟁 보조금 프로그램, 국가 연구 이니셔티브 프로그램 71.1 FY 2007에 의해 부분적으로 자금 지원 알레르기 및 감염성 질환 그랜트 번호 2007-35503-18392, 보건 국립 연구소, 연구소 등 , R33AI94514-03.

1 회전 마약 준비 <ol><li> 이러한 계산에서 생체 고분자 분말의 수분 함량을 고려 반드시 생체 고분자의 농도 범위 (/ V 와트, 30 %, 0.1 %)을 조사하도록 준비한다. 각각의 농도를 들어, 50 ㎖의 시험관에 생체 고분자 (전분 또는 풀루 란) 분말을 무게. 수성 디메틸 설폭 사이드 (DMSO) 용액과 교반 막대를 추가합니다. </li><li> 자석 교반기의 핫 플레이트에 일정한 교반 끓는 물에 튜브를 놓습니다. </li><li> 약 1 시간 후, 열을 끄고 분산액을 실온으로 냉각되도록. 분산 물을 유동 학적 검사와 전기 방사를위한 준비가되어있다. </li></ol> 2 꾸준한 전단 유변학 <ol><li> 레오 미터를 따뜻하게하고 20 ° C에서 무대 온도를 설정합니다. 프로브 (사용 25mm 콘) 및 스테이지 (판) 사이의 격차를 보정합니다. </li><li> 상기 스테이지의 중심 상 생체 고분자 분산액 0.41 ㎖의 부하 positi를 설정하는 프로브를 낮출(25mm 콘에 대한 0.053 mm 간격)에. 분산이 균등하게 간격 내에서 확산 있는지 확인합니다. </li><li> 다음 실험 매개 변수 유변학 테스트를 수행 스윕 모드 : 로그인, 초기 속도 : 100 초 -1, 최종 속도 : 0.1 초 -1, 십 년간 당 포인트 : 10, 측정 전에 지연 : 5 초, 시간을 측정 : 10 초, 측정 기준과 방향 : 두 (시계 및 반 시계 방향 모두). </li><li> 시험을 전기 방사에 적합한 분산 농도를 추정하기 위해 유동 학적 데이터를 분석 할 수 있습니다. <ol><li> 중합체 농도의 함수로서 전단 율 대 겉보기 전단 점도 플롯. 0.1 초에서 겉보기 점도 (낮은 전단 속도 데이터가 신뢰할 낮은 농도에서 예) 실제 또는 추정 값을 기준으로 각 플로우 곡선, 대략 제로 전단 점도, η 0, 용 - 1. </li><li> 특정 점도를 계산 η 특검팀 = (η 0 - η들)η S는 용매의 점도 / s의 η. </li><li> 농도의 함수로서 고유 점도 플롯. semidilute unentangled 얽힌 정권을 확인합니다. semidilute unentangled 정권 작은 기울기 저농도 끝에서 시작하고, semidilute 교락 정권 unentangled 정권 다음 더 큰 경사를 갖는다. 두 정권에 맞추기 지수 법칙 회귀 모델. 전력 값은 로그 - 로그 플롯에 semidilute unentangled 낙합 정권과 경사면 (농도 의존성)이다. 이 장착 선의 교차점 얽힘 농도, C 전자이다. </li></ol></li></ol> 3 전기 방사 매개 변수 변화 <ol><li> 예를 들면, 15 %도 1에 도시 된 바와 같이. 전기 방사 셋업 조립 적절한 조성물의 분산액으로 주사기를 부하 (/ w를 v) 100 % DMSO에서, 주사기 펌프 상 전분 또는 풀루. 멋 부리 (고전압 와이어 클립바늘에 필자). 화장실에 접지 와이어 (음)을 담가 땅에 순수 에탄올을 포함하는 응고 욕을 연결합니다. 주사기 바늘과 응고 욕 사이의 거리를 조정하기 위해 랩 잭을 사용. 전기 방사 한 후 섬유 매트를 수집 조에서 금속 메쉬 담가. </li><li> 다음 매개 변수 범위의 생체 고분자를 스핀 : 이송 속도 0.1 ~ 0.4 ㎖ / 시간, 5-10cm 회전 거리와 전압에서 0 ~ 15 kV의에. <ol><li> 5cm의 회전 거리를 시작합니다. 제 이송 속도 (0.1 ㎖ / h)를 위해, 바늘 끝에서 압출 분산액의 형상으로 서서히 영 V. 결제주의로부터의 전압을 램프 업 및 적하 분산액 가속하고 기다란 때주의한다. </li><li> 작은 제트 솔루션의 electrospinnability를 나타내는 드롭 표면에서 시작되는 전압을합니다. 연속 제트가있는 경우, 시작되는 전압을 기록한다. </li><li> 세 paramete 각각에 대한 전체 범위를 검토RS 및 참고 성공적인 방사 조건. 끝에서 연속 제트있을 때에 만 섬유를 수집. </li></ol></li><li> 수집 몇 분 후, 순수 에탄올로 섬유 매트를 헹군다. 진공 상태에서 건조를 포함하는 데시 케이 터에 섬유 매트를 놓습니다. </li><li> 완전한 특성에 대한 각 생체 고분자의 농도에 대해 반복합니다. </li></ol><img alt="그림 1" fo:content-width="5in" src="/files/ftp_upload/51933/51933fig1highres.jpg" width="500" /> 전기 - 습식 방사 셋업도 1은 개략도. 생체 고분자 분산액을 주사기 펌프로부터 압출된다. 고전압 DC 전원이 무딘 바늘 근거 응고 욕에 높은 전압을 제공한다. 바늘 끝에서 폴리머 제트는 직선 경로를 통해 이동 한 다음 (일명 불안정성을 흔든다) 빠른 휘핑 경로를 개발하고 있습니다. (4) 형태 학적 특성<ol><li> 건조 섬유 매트의 조각을 잘라 탄소 테이프를 사용 SEM 스텁에 그것을 고정시킨다. </li><li> SEM 악기로 샘플 스텁을로드하고 분석을 위해 이미지를 얻을 수 있습니다. </li></ol>

<ol>
	<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=Functional+self-assembled+nanofibers+by+electrospinning.">Functional self-assembled nanofibers by electrospinning.</a> Self-aseembled nanomaterials. 1, 107-171 (2008).</li><li>Ramakrishna, S., Fujihara, K., Teo, W. E., Lim, T. C., Ma, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> An Introduction to Electrospinning and Nanofibers. , (2005).</li><li>Klossner, R. R., Queen, H. A., Coughlin, A. J., Krause, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlation+of+Chitosan&#8217;s+Rheological+Properties+and+Its+Ability+to+Electrospin.">Correlation of Chitosan&#8217;s Rheological Properties and Its Ability to Electrospin.</a> Biomacromolecules. 9 (10), 2947-2953 (2008).</li><li>McKee, M. G., Wilkes, G. L., Colby, R. H., Long, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correlations+of+Solution+Rheology+with+Electrospun+Fiber+Formation+of+Linear+and+Branched+Polyesters.">Correlations of Solution Rheology with Electrospun Fiber Formation of Linear and Branched Polyesters.</a> Macromolecules. 37 (5), 1760-1767 (2004).</li><li>McKee, M. G., Hunley, M. T., Layman, J. M., Long, T. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solution+rheological+behavior+and+electrospinning+of+cationic+polyelectrolytes.">Solution rheological behavior and electrospinning of cationic polyelectrolytes.</a> Macromolecules. 39 (2), 575-583 (2006).</li><li>Kong, L., Ziegler, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+pure+starch+fibers+by+electrospinning.">Fabrication of pure starch fibers by electrospinning.</a> Food Hydrocolloids. 36, 20-25 (2014).</li><li>Singh, R. S., Saini, G. K., Kennedy, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pullulan:+microbial+sources,+production+and+applications.">Pullulan: microbial sources, production and applications.</a> Carbohydrate Polymers. 73 (4), 515-531 (2008).</li><li>Leathers, T. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biotechnological+production+and+applications+of+pullulan.">Biotechnological production and applications of pullulan.</a> Applied Microbiology and Biotechnology. 62 (5), 468-473 (2003).</li><li>Karim, M. R., Lee, H. 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=Preparation+and+characterization+of+electrospun+pullulan/montmorillonite+nanofiber+mats+in+aqueous+solution.">Preparation and characterization of electrospun pullulan/montmorillonite nanofiber mats in aqueous solution.</a> Carbohydrate Polymers. 78 (2), 336-342 (2009).</li><li>Stijnman, A. C., Bodnar, I., Hans Tromp, R. <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+food-grade+polysaccharides.">Electrospinning of food-grade polysaccharides.</a> Food Hydrocolloids. 25 (5), 1393-1398 (2011).</li><li>Kong, L., Ziegler, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Role+of+molecular+entanglements+in+starch+fiber+formation+by+electrospinning.">Role of molecular entanglements in starch fiber formation by electrospinning.</a> Biomacromolecules. 13 (8), 2247-2253 (2012).</li><li>Kong, L., Ziegler, G. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rheological+aspects+in+fabricating+pullulan+fibers+by+electro-wet-spinning.">Rheological aspects in fabricating pullulan fibers by electro-wet-spinning.</a> Food Hydrocolloids. 38, 220-226 (2014).</li><li>Han, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fiber Spinning Rheology and Processing of Polymeric Materials: Volume 2: Polymer Processing. , 257-304 (2007).</li><li>Morris, E. R., Cutler, A. N., Ross-Murphy, S. B., Rees, D. A., Price, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concentration+and+shear+rate+dependence+of+viscosity+in+random+coil+polysaccharide+solutions.">Concentration and shear rate dependence of viscosity in random coil polysaccharide solutions.</a> Carbohydrate Polymers. 1 (1), 5-21 (1981).</li><li>Thompson, C. J., Chase, G. G., Yarin, A. L., Reneker, D. H. <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+parameters+on+nanofiber+diameter+determined+from+electrospinning+model.">Effects of parameters on nanofiber diameter determined from electrospinning model.</a> Polymer. 48 (23), 6913-6922 (2007).</li></ol>

저자들은 공개 아무것도 없다는 것을 선언합니다.

레올 종래 섬유 방적을 포함하고 13 전기 방사 중합체의 처리를 연구하는 필수적인 도구이다. 정상 전단 유동 학적 연구, 고분자 형태 및 다른 용매에서의 상호 작용에서 해결 될 수 있습니다 (그림 2와 그림 3). 생체 고분자 분자들이 서로 중첩하기에 충분한 높은 농도에서, 그들의 농도 의존성은 좋은 용매 3,4 다른 중합체의보고 된 값과 잘 일치이었다 약 1.4 (도 ...

전기 방사는 다양한 물질로부터 나노 크기의 연속 마이크로 섬유를 제조 할 수있는 기술이다. 그것은 학문과 산업의 관심 일 증가 얻고있다. 설치 및 전기 방사의 연습은 간단 보이지만, 섬유 속성을 electrospinnability을 예측하고 제어 할 수있는 능력은 과제로 남아. 그 이유는 전기 방사 (2) 및 프로세스, 특히 섬유에 의해 이동 경로 일 것이다 혼란을 좌우하는 여러 가지 요인이 있다는 사실에 놓여있다. 종종 경험 &quot;보고 요리 -와 -&quot;접근 방식은 잠재적 electrospinnable 물질을 선별하는 데 사용됩니다. 그러나, 전기 방사를 더 잘 제어 및 합성 섬유의 특성, 필요 electrospinnability을 지배하는 메커니즘에 대한 이해를 돕기 있습니다. 몇몇 연구자들은 원액에 중합체의 분자의 얽힘이 된 essentia 것을 발견성공적인 전기 방사 3 - 5 리터의 필수 조건. 레올 로지 고분자 분산 분자 형태와 상호 작용을 조사 할 수있는 강력한 도구입니다. 예를 들어는 맥키 등. 클로로포름 / 디메틸 테레 프탈레이트 (7/3, v / v)로 함유하는 용매에 선형의 분자 형태 및 분 지형 폴리 (에틸렌 테레 프탈레이트 - 코 - 에틸렌 이소 프탈레이트) 공중 합체를 조사하고, 중합체 농도가 2-2.5x이어야 한 것으로 판단 성공적인 전기 방사 4 얽힘 농도. 때문에 생분해 성, 생체 적합성, 그리고 힘? 힘을 자신의 합성 대응 개성를에서 자신의 장점의 바이오 폴리머에서 섬유에서 현재 새롭게 관심이 있습니다. 그러나 실무자 열 처리 및 열등한 기계적 특성에 구조적 복잡성, 어려움에서 일반적으로 발생하는 많은 도전에 직면. 식물 조직에서 발견되는 전분은, 아몬이며g 지구상에서 가장 풍부하고 저렴한 바이오 폴리머. 순수 전분 섬유는 습식 전기 방사 장치는 최근 6 바와 이용하여 제조 하였다. 풀루 란 특정 박테리아에 의해 세포 외로 생산 선형 다당류이다. (1 → 4)와 (1 → 6)의 정규 교대는 glucosidic 채권은 능력 7,8를 형성하는 우수한 섬유 / 필름 포함 풀루 란의 여러 가지 독특한 속성에 대한 책임을 것으로 생각됩니다. 수성 분산액에서 풀루 섬유는 전기 방사 9,10 연구자들에 의해보고되었다. 이전 출판물에서이 바이오 폴리머, 전분 11, 풀루 란 (12)의 electrospinnability이 논의되고있다. 이 보고서는이 두 가지 생체 고분자의 electrospinnability의 조사에 유동 학적 원리를 활용하기위한 프로토콜을 시연에 초점을 맞추고 있습니다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="762">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Name of Reagent/ Equipment</td>
			<td style="width:253px;">Company</td>
			<td style="width:119px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:175px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Gelose 80 starch</td>
			<td style="width:253px;">Ingredion</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Used as it is</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Pullulan</td>
			<td style="width:253px;">Hayashibara Co. Ltd</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Used as it is</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Dimethyl Sulfoxide</td>
			<td style="width:253px;">BDH Chemicals</td>
			<td style="width:119px;">BDH1115-4LP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:216px;">Ethanol</td>
			<td style="width:253px;">VWR International</td>
			<td style="width:119px;">89125-172</td>
			<td>200 proof</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;"></td>
			<td style="width:253px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Rheometer</td>
			<td style="width:253px;">TA Instruments</td>
			<td style="width:119px;">ARES&#160;</td>
			<td>50 mm cone and plate geometry</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Syringe (10 mL)</td>
			<td style="width:253px;">Becton, Dickinson and Company</td>
			<td style="width:119px;">309604</td>
			<td>Syringe with Luer-Lok&#174; Tip</td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:216px;">High voltage generator</td>
			<td style="width:253px;">Gamma High Voltage Research, Inc.</td>
			<td style="width:119px;">ES40P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Syringe pump</td>
			<td style="width:253px;">Hamilton Company</td>
			<td style="width:119px;">81620</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Environmental scanning electron microscope</td>
			<td style="width:253px;">FEI Company</td>
			<td style="width:119px;">Quanta 200</td>
			<td>for starch fibers</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Environmental scanning electron microscope</td>
			<td style="width:253px;">Phenom-World</td>
			<td style="width:119px;">Phenom G2 Pro</td>
			<td>for pullulan fibers</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

molecular entanglement and electrospinnability of biopolymers

전기 방사는 다양한 물질로부터 나노 섬유를 제조하는 마이크로 매혹적인 기술이다. 생체 고분자를 들어, 방사 도프의 성분 중합체의 분자의 얽힘이 성공적인 전기 방사를위한 필수적인 전제 조건 인 것으로 밝혀졌다. 유변학은 생체 고분자의 분자 형태와 상호 작용을 조사 할 수있는 강력한 도구입니다. 이 보고서에서, 우리는 디메틸 설폭 사이드 (DMSO) / 물 분산액으로부터,이 생체 고분자, 전분 및 풀루 란 electrospinnability을 평가 레올을 이용하는 프로토콜을 설명한다. 미크론 범위 미크론의 평균 직경을 갖는 잘 형성된 전분 및 풀루 섬유가 얻어졌다. Electrospinnability 형성 섬유의 시각 및 현미경 관찰에 의해 평가 하였다. 자신의 electrospinnability에 분산의 유변학 적 특성에 대한 상관 관계를 우리는 모든 당선자에 영향을 분자 형태, 분자 얽힘, 및 전단 점도 입증rospinning. 유 동학은 용매 시스템 선택 및 공정 최적화에 유용 할뿐만 아니라 분자 수준에서 섬유 형성의 메커니즘을 이해하지 않다.

생체 고분자 농도 및 용매 DMSO 농도의 함수로서 생체 고분자 분산액의 유동 곡선을 구 하였다. 두 대표적인 수치는 순수한 DMSO 용매에서의 농도의 함수로서 전분 (도 2A) 및 플루 란 (도 2b)의 유동 곡선을 나타낸다. 특정 점도는 생체 고분자 농도 (전분 그림 3a 및 풀루 란 그림 3B) 역모를 꾸몄다되었다. 이들 플롯에서, 엉킴 농도 semidilute unentangled 및 ...

Watch this Scientific Journal Video about Molecular Entanglement and Electrospinnability of Biopolymers at JoVE.com

Molecular Entanglement and Electrospinnability of Biopolymers

전기 방사는 다양한 물질에서 나노 스케일로 미세 섬유를 제조하는데 사용 매력적인 방법이다. 방사 도프의 성분 중합체의 분자의 얽힘이 성공적인 전기 방사에 필수적이다. 우리는이 생체 고분자, 전분 및 풀루 란 electrospinnability을 평가 레올 이용하는 프로토콜을 제시한다.

분자 얽힘과 생체 고분자의 Electrospinnability

Electrospinning is a fascinating technique to fabricate micro- to nano-scale fibers from a wide variety of materials. For biopolymers, molecular ...

molecular-entanglement-and-electrospinnability-of-biopolymers

Research

JoVE Journal

Bioengineering

13.6K 조회수.  Pennsylvania State University.  전기 방사는 다양한 물질에서 나노 스케일로 미세 섬유를 제조하는데 사용 매력적인 방법이다. 방사 도프의 성분 중합체의 분자의 얽힘이 성공적인 전기 방사에 필수적이다. 우리는이 생체 고분자, 전분 및 풀루 란 electrospinnability을 평가 레올 이용하는 프로토콜을 제시한다. 