Elektrospinning Temelleri: Optimizasyon Çözümü ve Cihazlar Parametreleri

Bu deney, in vitro ve in vivo hücre desteği için hücre dışı yapıların nanofiber iskelelerinin elektro eğirme yöntemini göstermektedir. İstenen nanofiber tipine uygun bir polimer çözücü ve toplama geometrisi seçerek başlayın. Bu sürecin en önemli adımı, liflerin oluşabilmesi için gerekli olan kritik dolanıklık konsantrasyonunun belirlenmesidir.

Sıradaki adım, liflerin çap, yoğunluk ve hizalanmasını üretmek için sistemi özelleştirmektir. İstenen elektron mikroskopisi, eğrilebilen farklı lif türlerini belirtir. Bu elektroeğrilmiş nanofiber iskelelerin, in vitro ortamdaki hücrelerin olgunlaşmasını hızlandırdığı, büyümelerini iyileştirdiği ve göçlerini yönlendirdiği gösterilmiştir.

Genel olarak, bu yönteme yeni başlayan kişiler, elektro eğirme oldukça hassas bir süreç olabildiği için zorluk yaşayabilirler. Elektro eğirme konusunda önceden deneyimi olmayanlar için cihaz optimizasyon adımlarını anlamak güç olduğundan, bu yöntemin görsel gösterimleri kritik önem taşır. Elektro eğirme için polimer ve çözücü seçerken, nihai uygulamanızı göz önünde bulundurarak biyobozunurluk, termoplastik özellik ve çapraz bağlanabilirlik gibi karakteristikleri değerlendirin.

Ardından, seçimlerinize dayanarak gerekli olan uygun kişisel koruyucu donanımı belirleyin. Sonra, nanolifleri toplamak için cam, plastik, metal veya silikon gofret gibi bir altlık seçin. Şimdi kolektör geometrisini seçin.

Rastgele yönelimli fiberler sabit plakalar üzerinde toplanır. Yönelimli fiberler hızla dönen tekerlekler, tamburlar, çubuklar veya paralel plakalar üzerinde toplanabilirken, toplayıcının iletken olduğundan ve çevredeki nesneleri de topraklamadan topraklanabilecek şekilde izole edildiğinden emin olunmalıdır. Döner toplayıcılar söz konusu olduğunda, tekerlek aksından izole edilmelidir.

Kritik dolanıklık konsantrasyonunu ampirik olarak tahmin etmek için birkaç farklı polimer konsantrasyonu hazırlayın ve bunlardan akışkan olan bir konsantrasyon seçin. Çözelti, jel kıvamında değil, viskoz bir sıvı olmalıdır. Şimdi elektro eğirme düzeneğini kurun.

Şırınga pompasına seçilen çözeltiyi yüklemeye başlamak için şırınga, kolektörden 20 santimetre mesafeye yerleştirilmelidir ve pompa hızı, uçtan silinen herhangi bir çözelti damlasının hemen yerine konulacağı şekilde ayarlanmalıdır. Kolektörü topraklayın ve yüksek voltaj kablosunu iletken plakaya tutturun. Tekerlek döndürülmeye başlanmadan önce güç kaynağının sıfıra ayarlandığından emin olun; voltajı yavaşça artırırken iğne ucundaki çözelti damlasını izleyin ve akışı gözlemleyin.

Uzun ve istikrarlı bir akış elde etmek için voltajı ayarlamaya devam edin. İstikrarlı bir akış elde edilemiyorsa, önce polimer çözelti konsantrasyonunu ayarlayın. Akışın görülmesi zorsa, koyu renkli mat bir arka plan kullanın ve tek yönlü bir ışık kaynağını izleyici ile akış arasına yerleştirin.

Zaman zaman, polimer çözeltisi tekerleğe doğru çekilmeden doğrudan şırınga ucundan aşağı damlar. Bu durumda, iletken plakanın iğne ucuyla temas ettiğini ve kolektörün topraklama ile temas halinde olduğunu doğrulayın. Şırınga ucundaki polimer çözeltisi damlası tekerleğe doğru eğiliyor ancak bir akım oluşturmuyorsa, voltajı artırın.

Sabit bir akış görünene kadar mesafeyi ve voltajı değiştirerek ayarlamalar yapın. Şırınga ucunda büyük polimer topakları oluştuğunda, bu topakları iletken olmayan bir çubuğun ucuna takılı bir kağıt havlu ile temizleyin. Salınım yapan veya titreyen akışları düzeltmek için voltajı düşürün veya şırınga ucu ile tekerlek arasındaki mesafeyi artırın.

Akış sallanmaya devam ederse, daha yüksek konsantrasyonda polimer kullanın veya çözeltiye buharlaşması daha yavaş olan az miktarda çözücü ekleyin. Tekerlek ile gözlemlenebilir temas kuran, yüksek dönüş hızına ayarlanmış sabit akışlar, kısa ve kesintili bir akışın uzunluğunu ve stabilitesini artırmak için en yüksek üniformite ve hizalama kalitesini sağlar. Polimer çözeltisini artırın.

Daha fazla yavaş buharlaşan çözücü ekleyin veya voltajı ayarlayın. Sabit bir plaka üzerinde rastgele lifler toplanırken, liflerin bazen havada tabakalar veya iplikler oluşturmaya başladığı görülür. Bu durum, voltajın çok yüksek ayarlandığının bir göstergesidir.

Liflerde boncuklanmalar tespit edildiğinde, polimer çözeltisini artırın; iletken plakanın iğne ile sürekli temas ettiğinden ve topraklanmış tel fırçanın tekerlek ile sürekli temas ettiğinden emin olun. Ayrıca, kararlı bir akış elde etmeye çalışmalısınız. Kesikli akışlar, genellikle boncuklu lif oluşumuna işaret eder.

Lifler şeritler şeklinde oluşursa veya birbirine karışırsa, dalgalanan veya kıvrılan lifleri düzeltmek için daha yüksek konsantrasyonda polimer veya daha yüksek buharlaşma hızına sahip bir çözücü kullanın. Tekerlek hızını artırın veya iğne ucunu toplayıcıdan daha uzağa taşıyın. Ayrıca, iletken plakanın ve toplayıcının titreşmediğinden emin olun.

Bazen duraklama istenir, bu durumda sadece hızla buharlaşan bir çözücü kullanın. Ancak, gözenekler istenmiyorsa, ana çözücüden daha az uçucu olan küçük bir miktarda ko-çözücü eklemeyi deneyin. Toplayıcı düşük bir RPM ile hareket ettiğinde veya durduğunda, hizalama kalitesi düşüktür.

Çarkın hızını artırarak hizalamayı artırın. Elektro eğirme ile üretilen nano lifler, çeşitli hücre tiplerinin kültürü ve incelenmesinde etkilidir. Örneğin, primer sıçan nöronları beta tubulin ve nükleer karşıt boyama dpi için boyanabilir.

Önemli bir nokta olarak, eğirme çözeltisine sülfür kırmızı gibi bir boya eklendiğinde, lifler gelişimden sonra görselleştirilebilir. Bu teknik, biyomalzemeler ve hücre biyolojisi alanındaki araştırmacıların, hücreler ile çeşitli nano topografik özellikler ve geometriler arasındaki etkileşimleri incelemesine olanak sağlamıştır. Yüksek voltajlarla çalışmanın son derece tehlikeli olabileceği ve bu prosedür gerçekleştirilirken operatörü cihazdan izole etmek için her zaman önlemler alınması gerektiği unutulmamalıdır.