Name: synthesis of keratin-based nanofiber for biomedical engineering
Uploaded: 2016-02-07T15:00:00
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Autores gostariam de agradecer a National Science Foundation através da Engenharia Centro de Pesquisa para revolucionar biomateriais metálicos (ERC-0.812.348) e Nanotecnologia de Graduação em Educação (CEE 1.242.139) para o financiamento de apoio.

Todos protocolo segue as diretrizes do Escritório de Pesquisa Compliance e Ética da Universidade Estadual da Carolina do Norte A &amp; T. 1. Preparação Químico para queratina Extraction 4 <ol><li> Para preparar 1000 ml de 2% p / v de solução de ácido peracético (PAS), sob uma coifa adicionar 20 ml de ácido peracético a 980 ml de Água desionizada (DI). </li><li> Para preparar 1000 ml de solução de base 100 mM Tris (TBS), adicione 12,2 g de Tris base a 1.000 ml de água DI e mexa até di...

<ol>
	<li>Huang, Z. -. M., Zhang, Y. Z., Kotaki, M., 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+polymer+nanofibers+by+electrospinning+and+their+applications+in+nanocomposites.">A review on polymer nanofibers by electrospinning and their applications in nanocomposites.</a> Compos Sci Technol. 63, (2003).</li><li>Li, W. J., Laurencin, C. T., Caterson, E. J., Tuan, R. S., Ko, F. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospun+nanofibrous+structure:+a+novel+scaffold+for+tissue+engineering.">Electrospun nanofibrous structure: a novel scaffold for tissue engineering.</a> J Biomed Mater Res. 60, 613-621 (2002).</li><li>Liu, W., Thomopoulos, S., Xia, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospun+nanofibers+for+regenerative+medicine.">Electrospun nanofibers for regenerative medicine.</a> Adv Healthc Mater. 1, 10-25 (2012).</li><li>Edwards, A., Jarvis, D., Hopkins, T., Pixley, S., Bhattarai, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Poly(-caprolactone)/keratin-based+composite+nanofibers+for+biomedical+applications.">Poly(-caprolactone)/keratin-based composite nanofibers for biomedical applications.</a> J Biomed Mater Res B. 103, 21-30 (2015).</li><li>Dowling, L. M., Crewther, W. G., Parry, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Secondary+structure+of+component+8c-1+of+alpha-keratin.+An+analysis+of+the+amino+acid+sequence.">Secondary structure of component 8c-1 of alpha-keratin. An analysis of the amino acid sequence.</a> Biochem J. 236, 705-712 (1986).</li><li>Yamauchi, K., Maniwa, M., Mori, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cultivation+of+fibroblast+cells+on+keratin-coated+substrata.">Cultivation of fibroblast cells on keratin-coated substrata.</a> J Biomat Sci-Polymer. 9, 259-270 (1998).</li><li>Shea, L. D., Wang, D., Franceschi, R. T., Mooney, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engineered+Bone+Development+from+a+Pre-Osteoblast+Cell+Line+on+Three-Dimensional+Scaffolds.">Engineered Bone Development from a Pre-Osteoblast Cell Line on Three-Dimensional Scaffolds.</a> Tissue E. 6, 605-617 (2000).</li><li>Fortin, M. -. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+Biological+Software.">New Biological Software.</a> Q Rev Biol. 71, 169-170 (1996).</li><li>Bhattarai, N., Edmondson, D., Veiseh, O., Matsen, F. A., Zhang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrospun+chitosan-based+nanofibers+and+their+cellular+compatibility.">Electrospun chitosan-based nanofibers and their cellular compatibility.</a> Biomaterials. 26, 6176-6184 (2005).</li><li>Yang, S., Leong, K. F., Du, Z., Chua, C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+design+of+scaffolds+for+use+in+tissue+engineering.+Part+I.+Traditional+factors.">The design of scaffolds for use in tissue engineering. Part I. Traditional factors.</a> Tissue E. 7, 679-689 (2001).</li><li>Bhattarai, N., 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=Natural-Synthetic+Polyblend+Nanofibers+for+Biomedical+Applications.">Natural-Synthetic Polyblend Nanofibers for Biomedical Applications.</a> Adv Mater. 21, 2792-2797 (2009).</li></ol>

Extracção de queratina do cabelo humano foi conseguida com sucesso. O ácido peracético actuou como um agente de oxidação sobre o cabelo humano, permitindo que a queratina a ser extraído pela base Tris. A produção de pó de queratina era pequena escala, devido ao facto de que só foi feito para fins de investigação. Este processo já foi estabelecido na indústria para a produção em larga escala. O objectivo de extrair a queratina em pequena escala foi para controlar a contaminação, a variabilidade do lote...

Eletrofiação é reconhecido como um método predominante de realização nanofibras de polímero. As fibras podem ser produzidas em nanoescala e as propriedades das fibras são personalizada 1. Estes desenvolvimentos e as características de nanofibras electrospun têm sido especialmente interessante para suas aplicações em engenharia biomédica especialmente em engenharia de tecidos. As nanofibras electrospun apresenta semelhanças com a matriz extracelular e, portanto, promover a adesão celular, a migração e proliferação 2. Devido a esta semelhança com a matriz extracelular (ECM), fibras electrospun podem ser utilizados como materiais para auxiliar na limpeza de feridas, a entrega de drogas, e para tecidos de engenharia, tais como o fígado, ossos, coração, músculo e 3. Uma variedade de diferentes polímeros de origem sintética e natural foram usadas para criar fibras electrospun para diferentes aplicações de engenharia biomédica 4. Recentemente, tem vindo a crescer emteresse no desenvolvimento de nanofibras compostas por mistura sintética e polímeros naturais 4. Nestas composições os produtos finais tipicamente herdar a resistência mecânica associados com o polímero sintético, ao mesmo tempo que adopta pistas biológica e as propriedades do polímero natural. Nesta experiência, PCL e queratina são apresentados como os polímeros sintéticos e naturais, para serem utilizados para a síntese de um composto de nanofibras. A queratina é um polímero natural que se encontra no cabelo, lã e unhas. Ela contém muitos resíduos de aminoácidos; de interesse notável é cisteína 4,5. Idealmente um polímero de ocorrência natural seria biorenewable, biocompatível e biodegradável. Queratina possui todas estas três características, acentuando a proliferação celular e apego aos biomateriais tem sido incorporadas no 6. Policaprolactona (PCL) é um polímero reabsorvível, sintético que é significativo emengenharia de tecidos 4. Este polímero foi anteriormente reconhecida por sua estabilidade estrutural e mecânica, no entanto, carece de afinidade celular e exibe uma taxa de degradação longa. A natureza hidrofóbica de PCL é provavelmente responsável para a falta de afinidade de células 7. No entanto, PCL compensa suas limitações por ser altamente miscível com outros polímeros. A PCL / composite queratina deve demonstrar as propriedades mecânicas do PCL e incorporar as propriedades biológicas de queratina, tornando-o uma escolha ideal para várias aplicações biomédicas.

<table >
	
		
		
		
		
	
	<tbody>
		<tr >
			<td >Human Hair&#160;</td>
			<td >N/A</td>
			<td >N/A</td>
			<td >Obtained from Local Barber Shop in Greensboro</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Peracetic acid</td>
			<td >Sigma Aldrich</td>
			<td>N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >PCL (e-caprolactone polymer)</td>
			<td >Sigma Aldrich</td>
			<td >502-44-3</td>
			<td>Mn 70-90 kDa</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Trifluoroethanol (TFE)</td>
			<td >Sigma Aldrich</td>
			<td >75-89-8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Tris Base (TrizmaTM Base Powder)</td>
			<td >Sigma Aldrich</td>
			<td >N/A</td>
			<td>&#62; 99.9% crystalline</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Hydrochloric Acid</td>
			<td >Fischer Scientific</td>
			<td >A144C-212 Lot 093601</td>
			<td>Waltham, MA</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Kwik-Sil</td>
			<td >World Precision Instruments</td>
			<td >N/A</td>
			<td>Sarasota, FL</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Cellulose membrane</td>
			<td >Sigma Aldrich</td>
			<td >N/A</td>
			<td>12-14 kDa molecular cutoff</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >optical microscope</td>
			<td >Olympus BX51M</td>
			<td >BX51M</td>
			<td>Japan</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >scanning electron microscope</td>
			<td >Hitachi SU8000</td>
			<td >SU8000</td>
			<td>Japan</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Table-Top Shimadzu machine</td>
			<td >North America Analytical and Measuring Instruments AGS-X series</td>
			<td >AGS-X Series&#160;</td>
			<td>Columbia, MD</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Fourier transform infrared spectroscopy</td>
			<td >Bruker Tensor 2 Instrument&#160;</td>
			<td >N/A</td>
			<td>Billerica, MA</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Microcal Origin software</td>
			<td >N/A</td>
			<td >N/A</td>
			<td>Northampton, MA</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >X-ray diffraction (XRD)</td>
			<td >Bruker AXS D8 Advance X-ray Diffractometer</td>
			<td >N/A</td>
			<td>Madison, WI</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Fibroblast 3T3&#160; cell</td>
			<td >American Tissue Type Culture Collection</td>
			<td >N/A</td>
			<td>Manassas, VA</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM</td>
			<td >Invitrogen</td>
			<td >N/A</td>
			<td>Grand Island, NY</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Spectra max Gemini XPS microplate reader</td>
			<td >Molecular Devices</td>
			<td >N/A</td>
			<td>Sunnyvale, CA</td>
		</tr>
		<tr >
			<td >Student- Newman-Keuls post hoc test</td>
			<td >SigmaPlot 12 software</td>
			<td >N/A</td>
			<td>N/A</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

synthesis of keratin-based nanofiber for biomedical engineering

Electrospinning, devido à sua versatilidade e potencial para aplicações em vários campos, está a ser frequentemente utilizado para fabricar nanofibras. A produção destes nanofibras porosa é de grande interesse devido às suas propriedades físico-químicas únicas. Aqui nós elaborar sobre a fabricação de queratina contendo poli (ε-caprolactona) (PCL) nanofibras (ou seja, PCL / fibra composta de queratina). queratina solúvel em água foi primeiro extraído a partir de cabelo humano e misturado com PCL em diferentes proporções. A solução combinada de PCL / queratina foi transformada em membranas nanofibrous usando um electrospinning laboratório concebido configurar. A morfologia das fibras e propriedades mecânicas do nanofibras obtidas foram observados e medidos através de microscopia eletrônica de varredura e testador de tração. Além disso, degradabilidade e químicas propriedades do nanofibras foram estudados por FTIR. MEV mostrou morfologia da superfície uniforme para fibras PCL / queratina de diferentes composições. Estes PCL / keratin fibras também mostrou excelentes propriedades mecânicas, tais como ponto de módulo e falha de Young. células de fibroblastos foram capazes de prender e proliferam, assim, provando boa viabilidade celular. Com base nas características acima discutidas, pode-se fortemente argumentam que as nanofibras de misturas de polímeros naturais e sintéticos podem representar um excelente desenvolvimento de materiais compósitos que podem ser usadas para diferentes aplicações biomédicas.

fibra Morfologia As imagens SEM das fibras foram obtidos para todas as composições de fibra. Ver Figura 3. Imagem Fibra confirma que as fibras são orientadas aleatoriamente. Ensaios mecânicos Mecanicamente fibras fortes são geralmente necessários para várias aplicações de engenharia de tecidos. Estas fibras devem manter força e flexibilidade su...

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Synthesis of Keratin-based Nanofiber for Biomedical Engineering

nanofibras electrospun têm uma área de superfície elevada em relação ao peso, a integridade mecânica excelente, e suportar o crescimento e proliferação celular. Estas nanofibras têm uma ampla gama de aplicações biomédicas. Aqui podemos fabricar queratina / nanofibras PCL, usando a técnica de electrospinning, e caracterizar as fibras para possíveis aplicações em engenharia de tecidos.

Síntese de nanofibras baseado em queratina de Engenharia Biomédica

Electrospinning, due to its versatility and potential for applications in various fields, is being frequently used to fabricate nanofibers. Production of ...

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