Fondements Électrofilage: Solution Optimisation et paramètres Appareillage

Cette expérience démontre l'électrofilage de supports en nanofibres destinés aux structures extracellulaires de soutien cellulaire in vitro et in vivo. Commencez par choisir un solvant polymère et une géométrie de collecteur adaptés au type de nanofibres souhaité. L'étape la plus importante de ce processus consiste à déterminer la concentration critique d'enchevêtrement au-dessus de laquelle il est possible de former des fibres.

Ensuite, il faut adapter le système afin de produire une densité, un diamètre et un alignement spécifiques des fibres. La microscopie électronique souhaitée permet d'identifier les différents types de fibres pouvant être produites. Ces échafaudages de nanofibres électrofilées ont démontré leur capacité à accélérer la maturation, améliorer la croissance et orienter la migration des cellules in vitro.

En général, les personnes novices dans cette méthode éprouveront des difficultés car l'électrofilage peut être un procédé délicat. Des démonstrations visuelles de cette méthode sont essentielles, car les étapes d'optimisation de l'appareil sont difficiles à comprendre sans expérience préalable en électrofilage. Lors du choix d'un polymère et d'un solvant pour l'électrofilage, tenez compte de caractéristiques telles que la biodégradabilité, la thermoplastie et la capacité de réticulation, en fonction de votre application finale.

Ensuite, déterminez les équipements de protection individuelle appropriés nécessaires en fonction de vos choix. Sélectionnez ensuite un substrat pour recueillir les nanofibres, comme du verre, du plastique, du métal ou une plaquette de silicium. Choisissez maintenant la géométrie du collecteur.

Des fibres disposées aléatoirement sont recueillies sur des plaques fixes. Alors que les fibres alignées peuvent être recueillies sur des roues tournant rapidement, des tambours, des tiges ou des plaques parallèles permettent de s'assurer que le collecteur est conducteur et reste isolé de manière à pouvoir être mis à la terre sans mettre également à la terre les objets adjacents. Dans le cas des collecteurs tournants, la roue doit être isolée de son axe.

Afin d'estimer empiriquement la concentration critique d'entrelacement, préparez plusieurs concentrations candidates de polymère à partir desquelles vous choisirez une concentration qui s'écoule. La solution doit être un liquide visqueux, mais pas un gel. Installez maintenant l'appareil de filage électrostatique.

La seringue doit être placée à une distance de 20 centimètres du collecteur pour commencer. Charger la pompe à seringue avec la solution choisie et régler la vitesse de la pompe de manière à ce que toute goutte de solution essuyée à l'extrémité soit immédiatement remplacée. Mettre le collecteur à la terre et fixer le fil haute tension à la plaque conductrice. S'assurer que l'alimentation électrique est réglée à zéro avant de faire tourner la roue, puis augmenter lentement la tension tout en observant la goutte de solution à l'extrémité de l'aiguille et en surveillant le jet.

Continuez à ajuster la tension pour obtenir un jet long et stable. Si un jet stable ne peut être obtenu, ajustez d'abord la concentration de la solution polymérique. Si le jet est difficile à voir, utilisez un fond mat sombre et placez une source lumineuse unidirectionnelle entre l'observateur et le jet.

Parfois, la solution polymère tombe directement depuis l'extrémité de la seringue sans être attirée vers la roue. Dans ce cas, vérifiez que la plaque conductrice est bien en contact avec l'extrémité de l'aiguille et que le collecteur est bien relié à la masse. Si la goutte de solution polymère à l'extrémité de la seringue s'incline vers la roue mais ne forme pas de jet, augmentez la tension.

Effectuez des ajustements en modifiant la distance et la tension jusqu'à l'obtention d'un flux continu. Lorsque de gros agrégats polymériques se forment à l'extrémité de la seringue, retirez-les à l'aide d'un morceau de papier absorbant fixé à un bâton non conducteur. Pour corriger un flux oscillant ou ondulant, réduisez la tension ou augmentez la distance entre l'extrémité de la seringue et la roue.

Si le filet continue à osciller, utilisez une concentration plus élevée de polymère ou ajoutez un peu de solvant à évaporation plus lente à la solution. Filets stables dont le contact avec la roue est observable, la roue étant réglée à une vitesse de rotation élevée, produisent la plus grande uniformité et alignement, permettant d'améliorer la longueur et la stabilité d'un filet court et discontinu. Augmentez la solution de polymère.

Ajoutez davantage de solvant à évaporation lente ou ajustez la tension. Parfois, lors de la collecte de fibres aléatoires sur une plaque stationnaire, des fibres commencent à former des feuillets ou des fils en suspension dans l'air. Cela indique que la tension est trop élevée.

Lorsque des perles apparaissent dans les fibres, augmentez la solution polymère et assurez-vous que la plaque conductrice est en contact continu avec l'aiguille et que le pinceau métallique mis à la terre est en contact continu avec la roue. De plus, vous devriez essayer d'obtenir un écoulement régulier. Un écoulement saccadé indique souvent la formation de fibres perlées.

Si les fibres forment des rubans ou s'étalent ensemble, utilisez une concentration plus élevée de polymère ou un solvant à taux d'évaporation plus élevé pour corriger les fibres qui forment des ondulations ou des boucles. Augmentez la vitesse de la roue ou éloignez davantage la pointe de l'aiguille du collecteur. Vérifiez également que la plaque conductrice et le collecteur ne vibrent pas.

Parfois, des pores sont indésirables ; dans ce cas, utilisez simplement un solvant à évaporation rapide. Toutefois, si les pores ne sont pas souhaités, essayez d'ajouter une petite quantité de solvant mixte moins volatil que le solvant principal. Lorsque le collecteur tourne à faible vitesse de rotation (RPM) ou est à l'arrêt, la qualité de l'alignement est médiocre.

Augmentez l'alignement en augmentant la vitesse de la roue. Les nanofibres obtenues par électrofilage sont efficaces pour la culture et l'étude de divers types cellulaires. Par exemple, des neurones primaires de rat peuvent être marqués pour la bêta-tubuline et la contre-coloration nucléaire dpi.

Il est important de noter que les fibres peuvent également être visualisées lorsqu'un colorant tel que la rhodamine de soufre est inclus dans la solution de filage après son élaboration. Cette technique a permis aux chercheurs dans les domaines des biomatériaux et de la biologie cellulaire d'explorer les interactions entre les cellules et diverses caractéristiques nanométriques topographiques et géométries. N'oubliez pas que le travail avec des tensions élevées peut être extrêmement dangereux, et des précautions doivent toujours être prises pour isoler l'opérateur de l'appareillage lors de la réalisation de cette procédure.