Name: molecular entanglement and electrospinnability of biopolymers
Uploaded: 2014-09-03T15:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Molecular Entanglement and Electrospinnability of Biopolymers at JoVE.com

ويتم تمويل هذا العمل جزئيا من قبل المعهد الوطني للوزارة الزراعة الأميركية للأغذية والزراعة، برنامج المنح التنافسية الوطنية، البرنامج الوطني مبادرة بحوث 71.1 سنة المالية 2007 ومنحة رقم 2007-35503-18392، والمعاهد الوطنية للصحة، ومعهد للحساسية والأمراض المعدية ، R33AI94514-03.

1. الغزل تحضير المخدر <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد مجموعة من تركيزات البوليمر الحيوي ليتم التحقيق (0.1٪ إلى 30٪، ث / ت) واحرص على النظر في محتوى الرطوبة من مسحوق البوليمر الحيوي في هذه الحسابات. لكل تركيز، تزن البوليمر الحيوي (النشا أو pullulan) مسحو...

<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>

الريولوجيا هي أداة أساسية لدراسة معالجة البوليمرات، بما في ذلك الألياف الغزل التقليدي وelectrospinning 13. من الدراسات ثابتة القص الريولوجية البوليمر التشكل وتفاعلاتها في مذيبات مختلفة يمكن حلها (الشكلان 2 و 3). لا بتركيزات عالية بما فيه الكفاية لجزي?...

Electrospinning هو الاسلوب الذي هي قادرة على انتاج الجزئي المستمر لألياف نانو النطاق من مجموعة واسعة من المواد. وقد اكتسب زيادة الأكاديمية والصناعية الفائدة 1. على الرغم من أن الإعداد وممارسة electrospinning تبدو واضحة، والقدرة على التنبؤ والتحكم electrospinnability خصائص الألياف لا تزال تشكل تحديا. السبب قد يكمن في حقيقة أن هناك العديد من العوامل التي تؤثر على عملية electrospinning 2 والعملية، وخاصة الطريق التي يقطعها الألياف، هو الفوضى 1. غالبا ما يستخدم هذا النهج &quot;المطبخ ونظرة&quot; التجريبية لفحص المواد electrospinnable المحتملة. ومع ذلك، للسيطرة أفضل على عملية electrospinning وخصائص الألياف الناتجة، فهم أكثر اكتمالا لآليات التي تحكم electrospinnability هو مطلوب. وقد وجد الباحثون أن العديد من التورط الجزيئي للبوليمرات في مخدر الغزل هو ضروريهل شرطا مسبقا لنجاح electrospinning 3- 5. الريولوجيا هو أداة قوية للبحث في التشكل الجزيئي والتفاعل في التفرق البوليمر. على سبيل المثال، ماكي وآخرون. التحقيق في التشكل الجزيئي للبولي الخطية وتشعبت (الاثيلين تيريفثاليت-CO-isophthalate الإثيلين) بوليمرات في المذيبات التي تحتوي على الكلوروفورم / تيريفثالات ثنائي ميثيل (7/3، V / V)، وقرر أن تركيز البوليمر كان لا بد 2-2.5x تركيز التشابك لelectrospinning ناجح 4. هناك اهتمام متجدد حاليا في الألياف من البوليمرات الحيوية بسبب مزاياها في التحلل البيولوجي، توافق مع الحياة، والتجديد وجها لوجه نظرائهم الاصطناعية. بعد الممارسين مواجهة العديد من التحديات التي تنشأ عادة من تعقيدها الهيكلي، وصعوبة في المعالجة الحرارية والخواص الميكانيكية رديئة. النشا، وجدت في الأنسجة النباتية، هو آمونز والبوليمرات الحيوية الأكثر وفرة وغير مكلفة على وجه الأرض. ملفقة الألياف النشا النقي باستخدام الأجهزة الكهربائية الرطب الغزل وصفت مؤخرا 6. Pullulan هو السكاريد خطي إنتاج خارج الخلية بواسطة بكتيريا معينة. التناوب المنتظم لل(1 → 4) و (1 → 6) ويعتقد أن السندات glucosidic أن تكون مسؤولة عن العديد من الخصائص المميزة لpullulan، بما في ذلك الألياف الممتاز / فيلم تشكيل قدرة 7،8. تم الإبلاغ عن Electrospinning من الألياف pullulan من تشتت مائي من قبل عدد من الباحثين 9،10. في منشوراتنا السابقة، electrospinnability اثنين من البوليمرات الحيوية والنشا 11 و 12 pullulan، تم مناقشتها. يركز هذا التقرير على إثبات بروتوكول لاستخدام مبادئ الريولوجية في التحقيق في electrospinnability هذه البوليمرات الحيوية اثنين.

<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

Electrospinning هي تقنية رائعة لافتعال الجزئي لألياف نانو النطاق من مجموعة واسعة من المواد. لالبوليمرات الحيوية، وجد التورط الجزيئي للبوليمرات المكونة في الغزل منشطات أن يكون شرطا أساسيا لنجاح electrospinning. الريولوجيا هو أداة قوية للتحقيق في التشكل الجزيئي والتفاعل من البوليمرات الحيوية. في هذا التقرير، علينا أن نظهر بروتوكول لاستخدام الريولوجيا لتقييم electrospinnability اثنين من البوليمرات الحيوية والنشا وpullulan، من هم ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) / التفرق المياه. تم الحصول بشكل جيد النشا والألياف pullulan مع متوسط ​​أقطار في submicron على نطاق ميكرون. تم تقييم Electrospinnability عن طريق الملاحظة البصرية ومجهرية من الألياف تشكيلها. خلال ربط الخصائص الريولوجية من التفرق إلى electrospinnability، وعلينا أن نبرهن على التشكل الجزيئي، التشابك الجزيئي، واللزوجة القص كلها تؤثر المنتخبrospinning. الريولوجيا ليست مفيدة فقط في اختيار نظام المذيبات وعملية التحسين، ولكن أيضا في فهم آلية تشكيل الألياف على المستوى الجزيئي.

تم الحصول على منحنيات تدفق التفرق البوليمر الحيوي كدالة للتركيز البوليمر الحيوي وتركيز DMSO في المذيبات. تظهر اثنين من الشخصيات التمثيلية منحنيات تدفق النشا (الشكل 2A) وpullulan (الشكل 2B) كدالة للتركيز في المذيب النقي DMSO. وقد تآمر اللزوجة محددة ضد تركيز ال...

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

Molecular Entanglement and Electrospinnability of Biopolymers

Electrospinning هي تقنية رائعة المستخدمة لصنع الجزئي لألياف نانو النطاق من مجموعة واسعة من المواد. التورط الجزيئي للبوليمرات المكونة في مخدر الغزل ضروري لelectrospinning ناجحة. نقدم بروتوكول لاستخدام الريولوجيا لتقييم electrospinnability اثنين من البوليمرات الحيوية والنشا وpullulan.

تشابك الجزيئية وElectrospinnability من البوليمرات الحيوية

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Fluorescence Lifetime Imaging of Molecular Rotors in Living Cells

مضان التصوير عمر الدوار الجزيئية في الخلايا الحية

Diffusion is often an important rate-determining step in chemical reactions or biological processes and plays a role in a wide range of intracellular ...

In vitro Assembly of Semi-artificial Molecular Machine and its Use for Detection of DNA Damage

In vitro Assembly of Semi-artificial Molecular Machine and its Use for Detection of DNA Damage

الجمعية في المختبر من نصف اصطناعية آلة الجزيئية واستخدامها للكشف عن الحمض النووي من التلف

Naturally occurring bio-molecular machines work in every living cell and display a variety of designs 1-6. Yet the development of artificial molecular ...

Low Molecular Weight Protein Enrichment on Mesoporous Silica Thin Films for Biomarker Discovery

بروتين منخفض الوزن الجزيئي تخصيب اليورانيوم على أفلام السيليكا Mesoporous رقيقة لاكتشاف العلامات البيولوجية

The identification of circulating biomarkers holds great potential for non invasive approaches in early diagnosis and prognosis, as well as for the ...

Flexural Rigidity Measurements of Biopolymers Using Gliding Assays

قياسات جمود العاطفة من البوليمرات الحيوية باستخدام فحوصات الانزلاق

Microtubules are cytoskeletal polymers which  play a role in cell division, cell mechanics, and intracellular transport. Each of these functions requires ...

Characteristics of Precipitation-formed Polyethylene Glycol Microgels Are Controlled by Molecular Weight of Reactants

This work describes the formation of poly(ethylene glycol) (PEG) microgels via a photopolymerized precipitation reaction. Precipitation reactions offer ...

Aplysia Ganglia Preparation for Electrophysiological and Molecular Analyses of Single Neurons

Aplysia Ganglia Preparation for Electrophysiological and Molecular Analyses of Single Neurons

أأليسيا إعداد Ganglia للتحليلات الكهربية والجزيئية للخلايا العصبية المفردة

A major challenge in neurobiology is to understand the molecular underpinnings of neural circuitry that govern a specific behavior. Once the specific ...

Microscale Vortex-assisted Electroporator for Sequential Molecular Delivery

الميكروسكيل Electroporator لتوصيل متسلسل الجزيئية بمساعدة دوامة

Electroporation has received increasing attention in the past years, because it is a very powerful technique for physically introducing non-permeant ...

Biofunctionalized Prussian Blue Nanoparticles for Multimodal Molecular Imaging Applications

Biofunctionalized البروسية الأزرق النانوية الجزيئية لالمتعدد الوسائط تطبيقات التصوير

Multimodal, molecular imaging allows the visualization of biological processes at cellular, subcellular, and molecular-level resolutions using multiple, ...

Engineering Molecular Recognition with Bio-mimetic Polymers on Single Walled Carbon Nanotubes

الاعتراف الجزيئية والهندسة مع البوليمرات الحيوية المحاكاة على واحدة المسورة الكربون الأنابيب النانومترية

Semiconducting single-wall carbon nanotubes (SWNTs) are a class of optically active nanomaterial that fluoresce in the near infrared, coinciding with the ...