Fundamentos electrospinning: Solución de Optimización de los parámetros y aparatos

Este experimento demuestra la electrospinning de andamios de nanofibras para estructuras extracelulares de soporte celular in vitro e in vivo. Comience por seleccionar un disolvente polimérico y una geometría de colector adecuadas para el tipo deseado de nanofibras. El paso más importante de este proceso consiste en determinar la concentración crítica de enredo por encima de la cual es posible formar fibras.

A continuación, se debe ajustar el sistema para producir la densidad de diámetro y alineación de las fibras. La microscopía electrónica deseada indica los diferentes tipos de fibras que pueden hilarse. Se ha demostrado que estos andamios de nanofibras electrohiladas aceleran la maduración, mejoran el crecimiento y dirigen la migración de células in vitro.

Por lo general, las personas nuevas en este método tendrán dificultades porque la electrohilado puede ser un proceso delicado. Las demostraciones visuales de este método son fundamentales, ya que los pasos de optimización del aparato son difíciles de comprender sin experiencia previa en electrohilado. Al elegir un polímero y un disolvente para la electrohilado, considere características como la biodegradabilidad, la termoplásticidad y la capacidad de reticulación, teniendo en cuenta su aplicación final.

Luego, determine el equipo de protección personal adecuado requerido según sus selecciones. A continuación, seleccione un sustrato para recolectar las nanofibras, como vidrio, plástico, metal o oblea de silicio. Ahora elija la geometría del colector.

Se recogen fibras dispuestas aleatoriamente sobre placas estacionarias. Mientras que las fibras alineadas pueden recolectarse en ruedas que giran rápidamente, tambores, varillas o placas paralelas deben garantizar que el colector sea conductor y permanezca aislado de forma tal que pueda conectarse a tierra sin conectar a tierra objetos adyacentes. En el caso de colectores rotatorios, la rueda debe aislarse de su eje.

Con el fin de aproximar empíricamente la concentración crítica de enredamiento, prepare varias concentraciones candidatas del polímero y de estas elija una concentración que fluya. La solución debe ser un líquido viscoso, pero no un gel. Ahora configure el aparato de electrohilado.

La jeringa debe colocarse a una distancia de 20 centímetros del colector para comenzar a cargar la bomba de jeringa con la solución elegida y ajustar la velocidad de la bomba de manera que cualquier gota de solución eliminada de la punta se reemplace inmediatamente. Conecte a tierra el colector y sujete el cable de alto voltaje a la placa conductora. Asegúrese de que la fuente de alimentación esté ajustada a cero antes de iniciar la rotación de la rueda, y aumente lentamente el voltaje mientras observa la formación de la gota de solución en la punta de la aguja y el chorro resultante.

Continúe ajustando el voltaje para obtener un chorro largo y estable. Si no es posible obtener un chorro estable, ajuste primero la concentración de la solución polimérica. Si el chorro es difícil de ver, utilice un fondo mate oscuro y coloque una fuente de luz unidireccional entre el observador y el chorro.

A veces, la solución polimérica gotea directamente hacia abajo desde la punta de la jeringa sin que haya atracción hacia la rueda. En este caso, confirme que la placa conductora esté haciendo contacto con la punta de la aguja y que el colector esté en contacto con tierra. Si la gota de solución polimérica en la punta de la jeringa se inclina hacia la dirección de la rueda pero no forma un chorro, aumente el voltaje.

Realice ajustes variando la distancia y el voltaje hasta que sea visible un flujo constante. Cuando se formen grandes glóbulos de polímero en la punta de la jeringa, retire el glóbulo con una toalla de papel sujeta a un palo no conductor. Para corregir flujos oscilantes o inestables, reduzca el voltaje o aumente la distancia entre la punta de la jeringa y la rueda.

Si la corriente continúa moviéndose, utilice una concentración más alta de polímero o agregue un poco de disolvente con una evaporación más lenta a la solución. Visible. Corrientes estables que establecen contacto observable con la rueda giratoria a alta velocidad de rotación producen la mayor calidad de uniformidad y alineación, lo que mejora la longitud y estabilidad de una corriente corta y discontinua. Aumente la solución de polímero.

Agregue más disolvente de evaporación lenta o ajuste el voltaje. A veces, al recolectar fibras aleatorias en una placa estacionaria, las fibras comienzan a formar láminas o hilos en el aire. Esto indica que el voltaje está demasiado alto.

Cuando se observen perlas en las fibras, aumente la solución polimérica y asegúrese de que la placa conductora esté en contacto continuo con la aguja y de que el cepillo metálico conectado a tierra esté en contacto continuo con la rueda. Además, debe intentar lograr un flujo constante. Las emisiones intermitentes suelen indicar la formación de fibras con perlas.

Si las fibras se forman como cintas o se difunden juntas, utilice una concentración más alta de polímero o un disolvente con una tasa de evaporación más elevada para corregir las fibras que forman ondas o rizos. Aumente la velocidad de la rueda o aleje la punta de la aguja del colector. Asimismo, verifique que la placa conductora y el colector no estén vibrando.

A veces se desean poros, en cuyo caso simplemente se utiliza un disolvente que se evapora rápidamente. Sin embargo, si no se desean poros, intente añadir una pequeña cantidad de disolvente coadyuvante menos volátil que el disolvente principal. Cuando el colector gira a baja velocidad (RPM) o está en reposo, la calidad del alineamiento es deficiente.

Aumente el alineamiento incrementando la velocidad de la rueda. Las nano fibras electrohiladas son eficaces en el cultivo y estudio de diversos tipos celulares. Por ejemplo, las neuronas primarias de rata pueden teñirse para beta tubulina y la contratincción nuclear dpi.

Es importante destacar que las fibras también pueden visualizarse cuando se incluye un colorante como el ruminol de azufre en la solución de hilado tras su desarrollo. Esta técnica permitió a los investigadores en el campo de los biomateriales y la biología celular explorar las interacciones entre las células y una variedad de características y geometrías nano-topográficas. No olvide que trabajar con altos voltajes puede ser extremadamente peligroso, y siempre se deben tomar precauciones para aislar al operador del aparato durante la realización de este procedimiento.