Fundamentos eletrofiação: Solução de Otimização e Parâmetros Aparelho

Este experimento demonstra a eletrofiação de escafandros de nanofibras para estruturas extracelulares de suporte celular in vitro e in vivo. Comece escolhendo um solvente polimérico e uma geometria de coletor adequadas ao tipo desejado de nanofibras. A etapa mais importante deste processo é determinar a concentração crítica de entrelaçamento acima da qual é possível formar fibras.

A seguir, ajusta-se o sistema para produzir a densidade de diâmetro e o alinhamento das fibras. A microscopia eletrônica desejada indica os diferentes tipos de fibras que podem ser produzidos. Essas estruturas de nanofibras eletrofiadas demonstraram acelerar a maturação, melhorar o crescimento e orientar a migração de células in vitro.

Em geral, indivíduos novos neste método enfrentarão dificuldades, pois a eletrofiação pode ser um processo delicado. Demonstrações visuais deste método são essenciais, já que as etapas de otimização do aparelho são difíceis de compreender sem experiência prévia em eletrofiação. Ao escolher um polímero e um solvente para eletrofiação, considere características como biodegradabilidade, termoplástico e capacidade de reticulação, tendo em mente a aplicação final.

Em seguida, determine os equipamentos de proteção individual adequados necessários com base em suas seleções. Depois, selecione um substrato para coletar as nanofibras, como vidro, plástico, metal ou lâmina de silício. Agora, escolha a geometria do coletor.

As fibras alinhadas aleatoriamente são coletadas em placas fixas. Embora fibras alinhadas possam ser coletadas em rodas giratórias rápidas, tambores, hastes ou placas paralelas, é necessário garantir que o coletor seja condutivo e permaneça isolado de forma que possa ser aterrado sem aterrar simultaneamente objetos adjacentes. No caso de coletores rotativos, a roda deve ser isolada de seu eixo.

Para aproximar empiricamente a concentração crítica de emaranhamento, prepare várias concentrações candidatas do polímero; a partir dessas, escolha uma concentração que flua. A solução deve ser um líquido viscoso, mas não um gel. Agora, monte o equipamento de eletrofiação.

A seringa deve ser posicionada a uma distância de 20 centímetros do coletor para iniciar o carregamento da bomba de seringa com a solução escolhida e ajustar a velocidade da bomba de modo que qualquer gota da solução removida da ponta seja imediatamente reposta. Aterre o coletor e prenda o fio de alta tensão à placa condutora. Certifique-se de que a fonte de alimentação esteja ajustada em zero antes de iniciar a rotação da roda, enquanto aumenta lentamente a tensão, observe a gota da solução na ponta da agulha e acompanhe o filete.

Continue ajustando a voltagem para obter um filete longo e estável. Se não for possível obter um filete estável, ajuste primeiro a concentração da solução polimérica. Se o filete for difícil de visualizar, use um fundo fosco escuro e posicione uma fonte de luz unidirecional entre o observador e o filete.

Às vezes, a solução polimérica cai diretamente da ponta da seringa sem nenhuma atração pela roda. Nesse caso, verifique se a placa condutora está em contato com a ponta da agulha e se o coletor está em contato com o terra. Se a gota de solução polimérica na ponta da seringa estiver inclinada na direção da roda, mas não estiver formando um filete, aumente a tensão.

Realize ajustes variando a distância e a voltagem até que um fluxo contínuo seja visível. Quando grandes glóbulos de polímero se formarem na ponta da seringa, remova-os com um papel-toalha preso a um bastão não condutor. Para corrigir fluxos oscilantes ou trêmulos, reduza a voltagem ou aumente a distância entre a ponta da seringa e a roda.

Se o filete continuar oscilando, utilize uma concentração mais alta de polímero ou adicione um pouco de solvente com evaporação mais lenta à solução. Filetes estáveis que entram em contato visível com a roda definida em alta velocidade de rotação proporcionam a melhor qualidade de uniformidade e alinhamento, melhorando o comprimento e a estabilidade de um filete curto e descontínuo. Aumente a solução de polímero.

Adicione mais solvente de evaporação lenta ou ajuste a voltagem. Às vezes, ao coletar fibras aleatórias em uma placa estacionária, as fibras começam a formar folhas ou fios no ar. Isso indica que a voltagem está definida muito alta.

Quando grânulos forem observados nas fibras, aumente a solução polimérica e certifique-se de que a placa condutora esteja em contato contínuo com a agulha e de que a escova de arame ligada à terra esteja em contato contínuo com a roda. Além disso, procure obter um fluxo constante. Fluxos irregulares frequentemente indicam a formação de fibras com grânulos.

Se as fibras se formarem como fitas ou se fundirem, use uma concentração mais alta de polímero ou um solvente com taxa de evaporação mais elevada para corrigir fibras que formam ondulações ou curvas. Aumente a velocidade da roda ou afaste a ponta da agulha do coletor. Além disso, verifique se a placa condutora e o coletor não estão vibrando.

Às vezes, deseja-se criar poros, nesse caso basta usar um solvente de rápida evaporação. No entanto, se poros não forem desejados, tente adicionar uma pequena quantidade de solvente auxiliar menos volátil do que o solvente principal. Quando o coletor está girando em baixa rotação (RPM) ou em repouso, a qualidade do alinhamento é baixa.

Aumente o alinhamento aumentando a velocidade da roda. Nanofibras eletrofiadas são eficazes no cultivo e estudo de diversos tipos celulares. Por exemplo, neurônios primários de rato podem ser corados para beta-tubulina e a contracoloração nuclear dpi.

É importante destacar que as fibras também podem ser visualizadas quando um corante, como a ruma de enxofre, é incluído na solução de fiação após seu desenvolvimento. Esta técnica permitiu aos pesquisadores nas áreas de biomateriais e biologia celular explorar as interações entre células e uma variedade de características e geometrias nanotopográficas. Não se esqueça de que trabalhar com altas tensões pode ser extremamente perigoso, e sempre devem ser tomadas precauções para isolar o operador do equipamento durante a realização deste procedimento.