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

עבודה זו ממומנת בחלקו על ידי המוסד למשרד החקלאות האמריקנית הלאומי למזון וחקלאות, תכנית מענקים תחרותיים לאומית, הלאומית למחקר תכנית יוזמה 71.1 2,007 פ.י. כגרנט 2007-35503-18392 מס, והמכונים הלאומיים לבריאות, מכון לאלרגיה ומחלות זיהומיות , R33AI94514-03.

.1 סמים הכנת ספינינג <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן טווח ריכוזי biopolymer להיחקר (0.1% ל30%, w / v) ולהיות בטוחים לשקול תכולת לחות של אבקת biopolymer בחישובים האלה. עבור כל ריכוז, לשקול את biopolymer (עמילן או pullulan) אבקה לתוך מבחנת 50 מ&quot;ל. הוספת sulfoxide דימתיל המימית פת?...

<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>

Rheology הוא כלי חיוני כדי ללמוד את העיבוד של פולימרים, הכוללים סיבים ספינינג קונבנציונלי וelectrospinning 13. מהמחקרים יציבים גזירת rheological, קונפורמציה פולימר ויחסי הגומלין שלהם בממסים שונים ניתן לפתור (איורים 2 ו -3). בריכוזים לא גבוהים מספיק למולקולות biopo...

Electrospinning היא טכניקה שהוא מסוגל לייצר מיקרו הרציף לסיבים בקנה מידה ננו ממגוון רחב של חומרים. היא צברה עניין גובר אקדמי ותעשייתי 1. למרות שההתקנה והתרגול של electrospinning נראים פשוט, היכולת לחזות electrospinnability ולשלוט במאפייני סיבים עדיין מהווה אתגר. הסיבה נעוצה בעובדה שיש גורמים רבים המשפיעים על תהליך electrospinning 2 ותהליך, במיוחד בדרך נסעה בסיבים, הוא כאוטי 1. לעתים קרובות גישה &quot;לבשל ו-להיראות&quot; אמפירית משמשת לסינון חומרי electrospinnable פוטנציאליים. עם זאת, כדי להשיג שליטה טובה יותר על תהליך electrospinning ומאפייני סיבים כתוצאה, הבנתנו את המנגנונים ששולטים electrospinnability נדרש מלאה יותר. מספר חוקרים מצאו כי הסתבכות מולקולרית של פולימרים בסמי ספינינג היא Essentiaתנאי מוקדם לליטר electrospinning המוצלח 3 5. Rheology הוא כלי רב עוצמה כדי לחקור מבנה ואינטראקציה מולקולריים בתפוצות פולימר. לדוגמא, מקי et al. חקר את קונפורמציה המולקולרית של יניארי ופולי מסועפים (isophthalate terephthalate שיתוף אתילן אתילן) קופולימרים בממס המכיל כלורופורם / terephthalate דימתיל (7/3, V / V), וקבע כי ריכוז הפולימר היה צריך להיות 2-2.5x ריכוז ההסתבכות לelectrospinning המוצלח 4. יש עניין מחודש כעת בסיבים מbiopolymers בגלל היתרונות שלהם בפריקות ביולוגיות, biocompatibility, וrenewability כלפי מול עמיתיהם סינטטיים. עם זאת, מתרגלים להתמודד עם אתגרים רבים הנובעים בדרך כלל מהמורכבות המבנית שלהם, הקושי בעיבוד תרמי ותכונות מכאניות נחותות. עמילן, נמצא ברקמות צמח, הוא אמוןגרם biopolymers השפע ולא יקר ביותר על פני כדור הארץ. סיבי עמילן טהורים מפוברקים באמצעות מנגנון אלקטרו הרטוב ספינינג תואר 6 לאחרונה. Pullulan הוא פוליסכריד ליניארי מיוצר extracellularly על ידי חיידקים מסוימים. ההתחלפות הקבועה של (1 → 4) ו( 1 → 6) הם האמינו אג&quot;ח glucosidic להיות אחראי על מספר מאפיינים ייחודיים של pullulan, כוללים סיבים מצוינים / סרט להרכיב 7,8 היכולת. Electrospinning של סיבי pullulan מפיזור מימיים כבר דווח על ידי מספר החוקרים 9,10. בפרסומים הקודמים שלנו, electrospinnability של שני biopolymers, עמילן 11 וpullulan 12, כבר דן. דו&quot;ח זה מתמקד בהוכחת הפרוטוקול לניצול עקרונות rheological בחקירה של electrospinnability של שני biopolymers אלה.

<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 היא טכניקה מרתקת לפברק מיקרו לסיבים בקנה מידה ננו ממגוון רחב של חומרים. לbiopolymers, הסתבכות מולקולרית של הפולימרים המרכיבים בסמי ספינינג נמצאה תנאי הכרחי לelectrospinning המוצלח. Rheology הוא כלי רב עוצמה כדי לחקור את המבנה ואינטראקציה המולקולריים של biopolymers. בדוח זה, אנחנו מדגימים את הפרוטוקול לניצול rheology להעריך electrospinnability של שני biopolymers, עמילן וpullulan, מsulfoxide דימתיל (DMSO) / תפוצות מים. סיבי עמילן וpullulan בנויים היטב בקטרים ​​ממוצע בsubmicron לטווח מיקרון התקבלו. Electrospinnability הוערך על ידי תצפית ויזואלית ומיקרוסקופית של הסיבים שנוצרו. באמצעות התאמת מאפייני rheological של תפוצות לelectrospinnability, אנו מראים כי קונפורמציה המולקולרית, הסתבכות מולקולרית, וצמיגות גזירה כל להשפיע נבחריםrospinning. Rheology הוא לא שימושי רק בבחירת מערכת ממס ואופטימיזציה של תהליך, אלא גם בהבנת מנגנון היווצרות סיבים ברמה מולקולרית.

עקומות זרימת תפוצות biopolymer כפונקציה של ריכוז biopolymer וריכוז DMSO בממס התקבלו. שתי דמויות נציג להראות זרימת העקומות של עמילן (איור 2 א) וpullulan (איור 2 ב) כפונקציה של ריכוזם בממס DMSO טהור. צמיגויות מסוימות היו זממו נגד ריכוז biopolymer (איור 3 א לעמילן ו...

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

Molecular Entanglement and Electrospinnability of Biopolymers

Electrospinning היא טכניקה מרתקת נהגה לפברק מיקרו לסיבים בקנה מידה ננו ממגוון רחב של חומרים. הסתבכות מולקולרית של הפולימרים המרכיבים בסמי ספינינג היא חיונית לelectrospinning המוצלח. אנו מציגים פרוטוקול לניצול rheology להעריך electrospinnability של שני biopolymers, עמילן וpullulan.

מולקולרי הסתבכות וElectrospinnability של Biopolymers

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

חיים דימות פלואורסצנטי של הרוטורים מולקולרית בתאים חיים

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

בשנת העצרת במבחנה של מכונת חצי מלאכותית מולקולרית השתמש שלה עבור איתור של נזק לדנ&quot;א

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

חלבון נמוך מולקולרית משקל העשרה על סרטים סיליקה mesoporous דק גילוי סמן ביולוגי

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

מדידות קשיחות כפיפה של Biopolymers שימוש במבחני דאייה

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

Aplysia Ganglia Preparation for Electrophysiological and Molecular Analyses of Single Neurons

Aplysia Ganglia Preparation for Electrophysiological and Molecular Analyses of Single Neurons

אקליפסיה (1991) הכנת גנגליה לניתוחים אלקטרופיזיולוגיים ומולקולריים של נוירונים בודדים

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

Electroporator למשלוח סדרתית מולקולרי בסיוע וורטקס microscale

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 הכחול פרוסים חלקיקים ליישומי הדמיה מולקולריים Multimodal

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

הכרה מולקולרית הנדסה עם פולימרים ביו-מימטיים על פחמן Walled יחיד

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

Methods for the Self-integration of Megamolecular Biopolymers on the Drying Air-LC Interface

שיטות העצמי הוא השילוב של Biopolymers Megamolecular על ממשק האוויר-LC הייבוש

Living organisms that use water are always prone to drying in the environment. Their activities are driven by biopolymer-based micro- and ...

Bioparticle Microarrays for Chemotactic and Molecular Analysis of Human Neutrophil Swarming in vitro

ביו-מאמר מיקרומערכים למיקרוטקטיקה וניתוח מולקולרי של נויטרופילים אנושיים

Neutrophil swarming is a cooperative process by which neutrophils seal off a site of infection and promote tissue reorganization. Swarming has classically ...