생물학적으로 파생된 재료는 합성 재료의 손이 닿지 않는 주요 특성을 지니고 있어 특성이 개선된 복잡한 구조를 제조할 수 있습니다. 생체 재료는 살아있는 유기체 또는 한 때 살아있는 유기체에서 생성되거나 생산되는 물질입니다. 실크와 같은 이러한 재료는 일반적으로 사용 가능하고 제어 가능한 상태에 도달하기 위해 다양한 처리 단계를 거칩니다. 그 때 가공된 생체 재료는 섬유질 매트, 하이드로겔 및 필름과 같은 특정 구조물을 형성하기 위하여 이용될 수 있습니다. 이 비디오는 누이 고치에서 실크의 처리를 소개하고, 가공 된 재료의 전기 회전을 통해 섬유 질 매트를 형성합니다.

실크는 거미와 같은 다양한 곤충에 의해 섬유로 분사되는 단백질 폴리머입니다. 그러나, 생명 공학에 사용되는 실크는 실크 나방 종 봄비스 모리의 애벌레에서 가장 일반적으로 파생되며, 일반적으로 누벌레라고하며 수십 년 동안 의료 봉합사에 상업적으로 사용되어 왔습니다. B. 모리 실크 소재는 세리신 코트에 싸인 섬유 단백질로 구성된 고치에서 추출됩니다. 세리카인은 고치를 함께 보유하는 접착제와 같은 단백질입니다. 섬유단백질은 아하닌, 글리신, 세린 잔류물의 우세로 매우 반복적인 아미노산 서열을 특징으로 하며, 이는 단백질의 이차 구조에서 균질성을 유발합니다. 실크 섬유증은 플리츠 시트를 형성하는 측면 연결 가닥반복 베타 시트 구조를 나타낸다. 이러한 구조는 폴리머 단백질이 고도의 결정성으로 발생하며, 이는 소수성과 함께 믿을 수 없을 만큼 강도와 인성을 제공합니다. 예를 들어, 실크의 인장 강도, 신장을 통해 하중을 견딜 수있는 용량은 뼈의 최대 4 배일 수 있습니다. 실크는 일반적으로 생명 공학에 적용하기 전에 폴리머 용액으로 처리됩니다. 첫째, 세리신은 섬유질에서 제거되고 섬유증의 용해화가 뒤따릅니다. 실크 용액에는 이차 구조가 없으므로 기계적 특성이 감소했습니다. 그러나, 메탄올로 치료는 베타 시트 구조의 부분적인 회복을 유도할 수 있다. 실크 용액은 수집 표면과 주사기 바늘 사이에 고전압이 적용되는 전자 방사이라는 기술을 사용하여 처리 할 수 있습니다. 주사기 바늘은 생체 재료 용액을 천천히 분배합니다. 정전기력으로 인해 생체 재료 물방울이 섬유로 뻗어 나갑니다. 이 섬유는 수집가에서 무작위로 수집되어 나노 섬유 매트를 만듭니다. 실크 섬유 가공의 기본이 설명되었으므로 실크 가공 절차를 살펴보고 전기 회전을 통해 마이크로 화이버 매트를 만드는 데 어떻게 사용되는지 살펴 보겠습니다.

봄비엑스 모리의 실크 섬유질 용액을 준비하기 위해 고치가 먼저 작은 조각으로 자르고 벌레와 다른 곤충 파편은 버려져 버린다. 다음으로, 고치 조각은 세리신을 제거하기 위해 탄산 나트륨 용액으로 삶아. 끓인 후, 실크 섬유신은 용액에서 제거하고 깨끗한 물로 여러 번 세척합니다. 다음으로, 실크 섬유는 하룻밤 동안 건조됩니다. 건조 실크 섬유는 4 시간 동안 60도에서 리튬 브로마이드 용액에 용해됩니다. 실크가 용해되면 용액을 투석 카세트로 옮기고 물과 투석됩니다. 리튬 브로마이드의 제거를 보장하기 위해 물을 자주 변경해야합니다. 투석 후, 수성 실크 용액은 튜브로 옮겨지고 원심분리되어 남은 실크 섬유증 미립자를 제거합니다. 실크 용액은 필요할 때까지 4도에 보관됩니다.

전기 방사능을 시작하기 위해 생체 재료 용액이 주사기와 주사기 펌프에 로드됩니다. 고전압 소스는 스피너라고 불리는 주사기 바늘 팁에 연결됩니다. 종종 호일 스트립인 수집 소스는 스피너맞은편에 배치되어 접지됩니다. 스피너와 소스 사이의 거리는 미리 결정된 거리로 조정됩니다. 거리가 너무 작으면 섬유가 증착 전에 고화할 시간이 없을 수 있으며 일관성없는 리본을 형성할 수 있습니다. 그러나 거리가 너무 높으면 섬유가 뭉치거나 균일하지 않을 수 있습니다. 주사기 펌프 유량이 설정되고 고전압 소스가 켜져 있습니다. 전압이 증가함에 따라 정전기 힘은 용액의 표면 장력을 상쇄합니다. 반월 상 연골은 원뿔에 그려져, 재단사 콘이라고, 그리고 결국 높은 전압유체 제트로. 그런 다음 섬유를 무작위로 배열된 매트로 호일 표면에 채취합니다. 정렬된 섬유 매트를 얻기 위해 회전 식 컬렉션 표면도 사용할 수 있습니다.

조직 임플란트에서 바이오 전자 공학 및 바이오 센싱에 이르기까지 생명 공학 응용 분야에 사용되는 많은 다양한 유형의 생체 재료가 있습니다. 실크 와 다른 생체 재료의 전기 스펀 매트는 종종 인공 조직에 구조를 제공하는 조직 비계를 만드는 데 사용됩니다. 세포는 이러한 구조에 직접 시드되어 3차원 조직의 형성을 가능하게 합니다. 조직 비계는 유리한 세포 상호 작용을 촉진하기 위해 설계, 따라서 실제 조직의 구조와 기능을 모방. 그(것)들은 또한 특정 조직의 원하는 속성을 소유하기 위하여 설계됩니다. 예를 들어, 근육처럼 행동하도록 설계된 스캐폴드는 피부처럼 행동하도록 설계된 섬유보다 더 정렬된 섬유를 가져야 합니다. 실크는 일반적으로 누이에서 파생되지만, 거미 실크는 더 높은 기계적 강도를 제공하기 때문에 종종 사용됩니다. 거미는 쉽게 농사할 수 없기 때문에 생명 공학을 사용하여 합성적으로 생성됩니다. 이 예에서, 재조합 실크 단백질은 필터 장치에 전기스펀이었다. 이 실크 메쉬를 필터에 첨가하면 모공 크기가 제조된 필터보다 현저히 작아서 더 작은 입자를 유지하도록 하여 효율성을 크게 향상시켰습니다. 마지막으로, 생체 재료는 종종 폴리 카폴락톤과 폴리락산과 같은 인공 폴리머에서 제조됩니다. 이 물질은 실험실에서 합성되며 생분해성 및 생체 적합성으로 바이오 유래 물질을 모방하는 데 사용됩니다. 재료의 특성은 제조 기술을 사용하여 바이오 분자의 조립을 위한 생체 호환 표면을 만들거나 이 예와 같이 소수성 표면을 생성할 수 있습니다.

당신은 실크 생물 재료에 JoVE의 소개를 보았다. 이제 실크가 어떻게 준비되고 매트에 전기를 공급하고 다른 생체 재료가 생명 공학 분야에서 어떻게 사용되는지 이해해야 합니다. 시청해 주셔서 감사합니다.