Gli autori desiderano ringraziare National Science Foundation attraverso Ingegneria Centro di Ricerca per rivoluzionare metallici Biomateriali (ERC-0.812.348) e delle nanotecnologie Undergraduate Education (CEE 1.242.139) per il finanziamento di sostegno.

Tutti protocollo segue le linee guida del North Carolina A &amp; T State University Office of Compliance Research ed etica. 1. preparazione chimica per la cheratina estrazione 4 <ol><li> Per preparare 1.000 ml di 2% peso / volume soluzione di acido peracetico (PAS), sotto una cappa aspirante aggiungere 20 ml di acido peracetico a 980 ml di acqua deionizzata (DI). </li><li> Per preparare 1.000 ml di soluzione di base 100 mM Tris (TBS), aggiungere 12,2 g di Tris Base a 1.000 ml di acqua deionizzata e mescolare fino a completa dissoluzione. </li><li> Preparare la soluzione diluita di acido cloridrico (DHAS) in una cappa aspirante versando 4 ml di acido cloridrico concentrato in 30 ml di acqua deionizzata. </li><li> Procurarsi circa 20 g di ritagli di capelli umani che non sono stati trattati chimicamente o alterati. I capelli possono essere di qualsiasi lunghezza. </li><li> Lavare completamente i capelli, a mano, con acqua calda e sapone. Utilizzare acqua deionizzata (DI) per il risciacquo finale. </li><li> Mettere i capelli in due 600 ml bicchieri e posto in un 80 ° C oven per 1 ora. </li><li> Scolate il liquido dal fondo del bicchiere e posizionare in forno finché i capelli è completamente asciutto. </li><li> Divide asciugato i capelli in modo uniforme tra i 600 ml bicchieri, mettendo 10 g di capelli in ogni bicchiere. Non consentire i capelli per riempire più di 500 ml. </li><li> Versare 500 ml di PAS in ciascun bicchiere facendo attenzione a coprire tutti i capelli. Coprire i bicchieri con parafilm e conservare per 12 ore. </li></ol> 2. Preparazione di cheratina Estratto Solution <ol><li> Separare i capelli dal PAS usando un setaccio da 500 micron. Raccogliere il PAS rifiuti in un contenitore separato. Lavare i capelli accuratamente con acqua deionizzata per eliminare ogni residuo PAS. </li><li> Posizionare i capelli risciacquati in un pallone da 500 ml. Versare 400 ml di TBS nel pallone, facendo in modo che i capelli sono coperti. Posto pallone in un bagno di agitazione impostato a 38 ° C, 65 giri al minuto per 1 ora. </li><li> Dopo 1 ora, togliere dal scuotendo bagno e versare il liquido, circa 400 ml di soluzione di estrazione di cheratina (KES), into un bicchiere da 1.000 ml. </li><li> Versare 400 ml di acqua deionizzata nel pallone contenente i capelli in modo che i capelli sono coperti e posto di nuovo nel bagno agitazione per 1 ora. Togliere il pallone dal bagno agitazione e versare i restanti 400 ml di KES nel becher 1.000 ml con il KES raccolti in precedenza. I capelli non è più necessario e può essere scaricato dal pallone e scartato nel recipiente cestino più vicino. </li></ol> 3. La concentrazione di cheratina Estratto Solution <ol><li> Riempire il bagno rotodistiller alla linea superiore con acqua distillata e impostare a 90 ° C. Impostare velocità di rotazione di 200 rpm. Accendere il liquido di raffreddamento chiller-pompa e impostare a -10 ° C. </li><li> Usando un misuratore di pH per controllare il pH della KES, utilizzare una pipetta per aggiungere lentamente 1 mM DHAS al KES fino a raggiungere un pH 7,0. Mescolare lentamente mentre si aggiunge la soluzione. </li><li> Versare il KES neutralizzato nelle 500 ml pallone a base tonda fino circa un quarto pieno. Eseguire il distillatore secondo il fornitore diprotocollo per 1,25 ore. <ol><li> Ripetere il punto 3.3 fino a quando tutto il KES è stato distillato. Assicurarsi che il pallone viene collegato strettamente. </li></ol></li></ol> 4. Dialisi di cheratina Estratto Solution <ol><li> Versare soluzione KES equamente in 12 tubi coniche 14 ml separati. Centrifugare le provette a 1.050 g per 10 min. </li><li> Versare il KES centrifugato in un bicchiere pulito, avendo cura di versare via dai detriti raccolti. Ripetere finché tutti i KES è stato centrifugato. </li><li> Riempire un 2.000 ml cilindro graduato con acqua deionizzata. </li><li> Tagliare dialisi membrana tubo cellulosa a 24 pollici, e la clip un&#39;estremità del tubo per tenerlo chiuso. </li><li> Immergere la lunghezza del tubo nel cilindro di acqua deionizzata per rendere più flessibile e più facile da aprire. </li><li> Aprire l&#39;estremità non tagliata della membrana di cellulosa tubo di dialisi e versare lentamente 60 ml di soluzione KES centrifugato nel tubo. Utilizzare un altro clip per chiudere questa estremità del tubo. </li><li> Mettere il ditubo ALISI nel cilindro 2.000 ml di acqua deionizzata e lasciare riposare per 24 h. Cambiare l&#39;acqua deionizzata nel cilindro ogni 3 o 4 ore. </li><li> Dopo il periodo di 24 ore, svuotare la soluzione KES dializzata in vasetti innevate, avendo cura di lasciare spazio nella parte superiore e mettere in freezer a -20 ° C per 24 ore. </li></ol> 5. liofilizzazione di cheratina Estratto Solution <ol><li> Impostare il liofilizzatore a -86 ° C. </li><li> Togliere i vasetti contenenti KES congelato dal congelatore, prendere i tappi fuori dei vasi, e metterli in fiale liofilizzatore. Mettere i sigilli sulle fiale e ruotare la manopola per creare una pressione di vuoto di 0,133 mbar. Lyophilize i campioni per circa 48 ore, fino a quando tutta l&#39;umidità è andato. </li></ol> 6. Preparazione di electrospinning Solutions (10% in peso cheratina Solution) <ol><li> Rimuovere la polvere cheratina dalla liofilizzatore e si pesa. </li><li> Aggiungere acqua deionizzata alla polvere cheratina per creare un 10% peso / pesosoluzione cheratina. </li></ol> 7. Preparazione del 10% in peso PCL Soluzione <ol><li> Ottenere PCL (polimero ε-caprolattone, Mn 70 - 90 kDa), e trifluoroetanolo (TFE). Preparare un 10% in peso PCL in TFE agitando O / N e ottenere una miscela omogenea. </li></ol> 8. Preparazione della soluzione cheratina / PCL <ol><li> Ottenere la soluzione PCL 10% in peso precedentemente preparato e il 10% in peso soluzione cheratina. Aggiungere cheratina nella soluzione goccia PCL saggia per creare 10 ml soluzioni cheratina PCL / di 90:10, 80:20, 70:30 e 60:40 ratios. </li><li> Utilizzare un vortex per ottenere una miscela omogenea di soluzione PCL / cheratina prima electrospinning. </li></ol> 9. Produzione di elettrofilate PCL / fibra cheratina <ol><li> Posizionare circa 8 ml della / soluzione cheratina PCL in una siringa monouso da 10 ml dotato di un tubo di plastica del diametro di 0,5 mm. Posizionare la siringa in una pompa a siringa in cui la portata è impostato per essere di 2,5 ml / hr. </li><li&gt; Applicare tensione alla punta dell&#39;ago collegata al tubo (posizionato ~ 23 cm dalla fibra raccolta tamburo, e ~ 30 gradi rispetto all&#39;orizzontale). Applicare un 19 - tensione kV 22 al tubo e ruotare il tamburo collettore a circa 200 rpm. <ol><li> Avvolgere il tamburo collettore con un foglio di alluminio prima di eseguire l&#39;esempio. Assicurarsi che il foglio di alluminio è stabile applicando il nastro con etichette su entrambe le estremità. Nota: Le fibre formeranno sul foglio di alluminio (vedere Figura 2), memorizzare il foglio rivestito fibra alla RT. </li></ol></li></ol> 10. Analisi meccanica di PCL / cheratina Nanofibre <ol><li> Tagliare il campione in 60 millimetri da 8 mm. Assicurarsi di registrare lo spessore utilizzando micrometrica digitale. Per ogni composizione preparato, utilizzare cinque campioni. </li><li> Fissare il campione di 60 x 8 mm nel tester di trazione. Usare un supporto esemplare personalizzato progettato per attaccare il campione. Sandwich il campione tra i titolari dei campioni che è fatto da una scheda con doppionastro biadesivo. Applicare la cella 10 N carico con una velocità di spostamento di 10 mm / min. Nota: Il titolare campione è stato progettato per di 62 mm per 40 mm con una finestra interna di 50 mm per 38 mm. </li><li> Record estensione e valori di carico attraverso il software in base al protocollo del software. </li><li> Calcolare lo stress dividendo la forza per area del campione testato. Successivamente, calcolare ceppo dividendo la variazione di lunghezza per lunghezza iniziale. </li><li> Generare la curva sforzo-deformazione riportando lo stress in asse y per il valore corrispondente ceppo in asse x. </li><li> Calcolare il modulo di Young della regione lineare dove pendenza pari al modulo di elasticità. Determinare resistenza alla trazione dalla trama ceppo di stress prendendo offset ceppo 0,2% e tracciando una linea parallela alla curva regione lineare. </li><li> Eseguire l&#39;analisi statistica dei dati meccanici ottenuti in triplice copia in precedenza utilizzando analisi della varianza ad una via utilizzando il software di analisi 8. Valori di p &lt;0.05 siamori considerato statisticamente significativo. </li></ol> 11. Superficie Morfologia e strutturale Caratterizzazione <ol><li> Utilizzare microscopio elettronico a scansione (SEM) con i parametri di tensione di accelerazione di 15 kV e la corrente di 5 μA per osservare la morfologia delle fibre elettrofilate. <ol><li> Prima di imaging con SEM, tagliare una sezione 2 di 2 cm di fibra e collegarlo a una fase di SEM utilizzando nastro di rame. Posizionare il palco all&#39;interno del dispositivo a induzione polverizzazione e il cappotto con l&#39;oro a 15 mA per 1 min e 30 sec per creare uno strato d&#39;oro di circa 11 nm di spessore. Caricare il campione nella camera del SEM. Osservare i campioni di fibre. </li></ol></li><li> Utilizzare trasformata di Fourier spettroscopia infrarossa (FTIR) caratterizzare il legame chimico tra il PCL e cheratina. Posizionare la sezione 2 cm 2 della membrana elettrofilate nanofibre in un supporto magnetico e spurgare il sistema con aria secca prima del test. Ottenere spettri per 200 scansioni e analizzare gli spettri utilizzando STAsoftware ndard secondo il protocollo del software. </li><li> Eseguire l&#39;analisi dello spettro usando software standard e utilizzare triplicati di ogni rapporto di nanofibre secondo il protocollo del produttore. </li></ol> 12. Studio di interazione Cell-fibra <ol><li> Tagliare le fibre in 16 mm 2 campioni. Utilizzare un collante biocompatibile a base di silicone per fissare ogni campione di vetrini con un diametro di 12 mm. </li><li> Colla un&#39;estremità del campione fibra al retro del vetrino, avvolgere il campione intorno coprioggetti, poi incollare l&#39;estremità libera del campione al retro del vetrino e, lasciando all&#39;inizio della slittamento coperto con il solo campione di fibra. </li><li> Mettere i campioni di fibre in una piastra da 24 pozzetti. Sterilizzare i campioni immergendo in 80% etanolo per 1 ora. </li><li> Risciacquare l&#39;etanolo dai campioni utilizzando acqua deionizzata. Poi, pipetta 2 ml di terreno di base sui campioni, facendo attenzione a coprire l&#39;intero campione. Rimuovere il supporto dopo 5 min. </li><li> Uso dei fibroblasti 3cellule T3 per seminare i campioni di fibre. Sospendere le cellule in terreno Dulbecco modificato Eagle (DMEM) supplementato con antibiotici e siero fetale bovino 10% (FBS) in modo che ci sono circa 62.000 cellule / cm 2 per 1 ml di DMEM. </li><li> Goccia 1 ml della soluzione di cellule contenente 3T3 DMEM in ciascun piatto ben garantire che ogni campione fibra è coperto con circa 62.000 cellule / cm 2. Incubare le oltre piastre per 24 ore a 37 ° C e 5% CO 2. Nota: Uso 5% CO 2 perché questo livello può di solito mantenere il pH del supporto cella range fisiologico per giorni. </li></ol> 13. La degradazione di nanofibre Matrix <ol><li> Cut asciugato PCL / membrane nanofibre di cheratina in piazza di 30 mm x 30 mm. </li><li> Sterilizzare i campioni di 900 mm 2 con 80% di alcol per un periodo di incubazione di 10 minuti e lavare accuratamente con acqua deionizzata. Incubare i campioni in 15 ml di PBS, pH 7,5, a 37 ° C. Sostituire il buffer ogni 3 giorni. </li><li> Prendere le membrane dalla soluzione a intervalli specifici, 1 settimana e 7 settimane, e risciacquare con acqua deionizzata. </li><li> Posizionare i campioni di membrana in fiale liofilizzatore. Mettere i sigilli sulle fiale e ruotare la manopola per creare un vuoto. Liofilizzato per 24 ore, fino a completa asciugatura. </li><li> Fissare il campione essiccato ad una fase di SEM utilizzando nastro di rame. Posizionare il palco all&#39;interno del dispositivo a induzione polverizzazione e il cappotto con l&#39;oro a 15 mA per 1 min e 30 sec. </li><li> Caricare il campione nella camera del SEM. Osservare i campioni di fibre ad una tensione di accelerazione di 1,5 kV e 5 μA di corrente. </li></ol>

<ol>
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Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.

Estrazione di cheratina da capelli umani è stato raggiunto con successo. L&#39;acido peracetico agito come agente ossidante sui capelli umani, permettendo la cheratina da estrarre dal Tris Base. La produzione di polvere di cheratina era piccola scala a causa del fatto che è stato fatto soltanto per scopi di ricerca. Questa procedura è già stato stabilito nel settore per la produzione su larga scala. Lo scopo di estrarre la cheratina su piccola scala è stato quello di controllare la contaminazione, la variabilità dei lotti, e costo-efficacia. L&#39;estrazione cheratina è il passo limitante di questa procedura. La resa di polvere cheratina è molto bassa, 0.7 - 2% in. 20g di capelli prodotto 0,14-0,4 g cheratina. Un altro passo fondamentale nella produzione di fibre elettrofilate sta formulando una soluzione che è adatto per electrospinning. La cheratina è stato facilmente disperso in acqua deionizzata, tuttavia, su electrospinning, la soluzione cheratina / acqua non ha risultato nella formazione di fibre. Per fornire la necessaria minterazioni olecular per creare nanofibre un copolimero è stato introdotto alla soluzione. PCL disciolto in TFE, era in grado di interagire maggiormente con la cheratina attraverso legami idrogeno. Il TFE era in gran parte responsabile per la stabilità dei complessi copolimero a causa della sua elettronegatività e comportamento acido. Miscelazione della soluzione cheratina con la soluzione PCL presentato nuove sfide dovute al fatto che la PCL è noto per essere idrofobo mentre la cheratina si caratterizza per essere idrofila. Come abbiamo aumentato il rapporto di cheratina è stato difficile ottenere la miscela omogenea. Questo problema è stato risolto con l&#39;aggiunta di cheratina soluzione goccia a goccia alla soluzione PCL, e vortex manualmente per 30 min. immagini SEM mostrano eccellente morfologia superficiale che è ideale per la crescita e la proliferazione cellulare. I risultati FTIR comparativi dimostrano buona miscibilità tra PCL e cheratina nelle fibre elettrofilate. Questo può essere causa di intermolecolari idrogeno Bonding tra PCL e cheratina. Un altro fattore è la velocità con cui le fibre elettrofilate solidificano prevenire l&#39;aggregazione PCL nella miscela. L&#39;integrità strutturale e meccanica è sostenuta dalle interazioni molecolari tra PCL e cheratina, rendendo il materiale adatto per applicazioni di medicina rigenerativa. Queste fibre elettrofilate sono stati trovati ad avere giovani moduli chiudere quella del tessuto nativo. Meccanicamente fibra forte è in grado di sostenere l&#39;adesione cellulare e la proliferazione. Le nanofibre / cheratina PCL esposti buona uniformità, integrità strutturale, gli immobili meccaniche, e la compatibilità cellulare. modulo di Young (MPa) per PCL / cheratina a rapporti di 100: 00, 90:10, 80:20 e 70:30 è risultato essere 10 ± 2, 8 ± 1, 5 ± 1,5, e 4,5 ± 1,6, rispettivamente, . I moduli sono diminuiti come rapporto di cheratina aggiunto aumentato. L&#39;adesione cellulare e la proliferazione delle fibre cheratiniche / PCL conferma che le fibre non sono tossici e forniscono supporto per la crescita delle cellule.La crescita filopodi lungo le nanofibre indica l&#39;interazione favorevole tra i fibroblasti e le fibre PCL / cheratina. tecnica Electrospinning è stato utilizzato con successo per sintetizzare le nanofibre / basate cheratina PCL. Questa tecnica, a differenza di altri metodi esistenti, ha dimostrato di essere affidabile e conveniente e può potenzialmente essere utilizzato nella produzione di nanofibre su larga scala. Da questo studio, possiamo concludere che impalcature nanofibrous compositi a base PCL / cheratina hanno il potenziale per essere utilizzata per applicazioni biomediche e mimica ECM naturale per applicazioni di ingegneria tissutale.

Electrospinning è riconosciuto come metodo prevalente di realizzare nanofibre polimeriche. Le fibre possono essere prodotte su nanoscala e le fibre sono personalizzabili 1. Questi sviluppi e le caratteristiche di nanofibre elettrofilate sono stati particolarmente interessanti per le loro applicazioni in Ingegneria Biomedica soprattutto in ingegneria dei tessuti. Le nanofibre elettrofilate presenta analogie con la matrice extracellulare e favorire in tal modo l&#39;adesione cellulare, la migrazione e la proliferazione 2. A causa di questa somiglianza alla matrice extracellulare (ECM), fibre elettrofilate possono essere utilizzati come materiali per aiutare nella medicazione, somministrazione di farmaci, e per i tessuti tecnici come fegato, osso, cuore e muscolo 3. Una varietà di diversi polimeri di origine sintetica e naturale sono stati utilizzati per creare fibre elettrofilate per le diverse applicazioni di ingegneria biomedica 4. Recentemente vi è stata in crescita inTERESSE nello sviluppo di nanofibre compositi miscelando sintetiche e polimeri naturali 4. In queste composizioni i prodotti finali tipicamente ereditano la resistenza meccanica associata con il polimero sintetico pur adottando spunti e proprietà biologiche dal polimero naturale. In questo esperimento, PCL e cheratina sono presentati come i polimeri sintetici e naturali da utilizzare per la sintesi di un nanofibre composito. Cheratina è un polimero naturale che si trova nei capelli, lana e unghie. Esso contiene molti residui amminoacidici; Di notevole interesse è la cisteina 4,5. Idealmente un polimero naturale sarebbe biorenewable, biocompatibile e biodegradabile. Cheratina possiede tutte e tre queste caratteristiche ma anche di migliorare la proliferazione cellulare e l&#39;attaccamento ai biomateriali è stato incorporato in 6. Policaprolattone (PCL) è un polimero riassorbibile, sintetica che è significativo iningegneria dei tessuti 4. Questo polimero è stato precedentemente apprezzato per la sua stabilità strutturale e meccanica, tuttavia, manca affinità cellulare e presenta una velocità di degradazione lunga. La natura idrofoba di PCL è probabilmente responsabile per la mancanza di affinità cellule 7. Tuttavia, PCL compensa suoi limiti essendo altamente miscibile con altri polimeri. A PCL / composito cheratina dovrebbe dimostrare le proprietà meccaniche del PCL e incorporare le proprietà biologiche di cheratina, lo rende la scelta ideale per varie applicazioni biomediche.

<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, grazie alla sua versatilità e potenziale per le applicazioni in vari campi, viene frequentemente utilizzato per fabbricare nanofibre. La produzione di queste nanofibre porosi è di grande interesse a causa delle loro proprietà fisico-chimiche uniche. Qui abbiamo approfondire la fabbricazione di cheratina contenente poli (ε-caprolattone) (PCL) nanofibre (ad esempio, PCL / cheratina fibre composite). L&#39;acqua cheratina solubile è stato estratto da capelli umani e mescolato con PCL in diversi rapporti. La soluzione mista di PCL / cheratina è stato trasformato in membrane nanofibrous utilizzando un laboratorio progettato elettrospinning istituito. Fibra morfologia e le proprietà meccaniche del nanofibre ottenute sono state osservate e valutate utilizzando la microscopia elettronica a scansione e tester di trazione. Inoltre, degradabilità e chimiche del nanofibre sono stati studiati da FTIR. immagini SEM hanno mostrato morfologia superficiale uniforme per le fibre PCL / cheratina di composizioni diverse. Questi PCL / keratifibre n hanno mostrato eccellenti proprietà meccaniche come modulo di Young e fallimento point. fibroblasti sono stati in grado di collegare e proliferare in tal modo dimostrando buona vitalità cellulare. Sulla base delle caratteristiche di cui sopra, possiamo fortemente sostenere che le nanofibre miscelate di polimeri naturali e sintetici possono rappresentare un eccellente sviluppo di materiali compositi che possono essere utilizzati per diverse applicazioni biomediche.

fibra Morfologia immagini SEM delle fibre sono stati ottenuti per tutte le composizioni di fibre. Vedere Figura 3. Immagine Fiber conferma che le fibre sono orientate in modo casuale. prove meccaniche Meccanicamente fibre forti sono generalmente richiesti per varie applicazioni di ingegneria tissutale. Queste fibre dovrebbero conservare la forza sufficiente e la flessibilità in determinate stress e le condizioni ambientali 9. Generalmente, ponteggi vengono desidera avere moduli vicino a quello del tessuto bersaglio per evitare sollecitazioni schermatura effetti e per mantenere la forza sufficiente durante in vivo e / o in crescita cellulare vitro 10. Dinamometro stato utilizzato per misurare il modulo di Young e carico di rottura della fibra. Modulo di Young (MPa) del PCL / cheratina a rapporti di 100: 00, 90:10, 80:20 e 70:30 wcome risultato essere 10 ± 2, 8 ± 1, 5 ± 1,5, e 4,5 ± 1,6, rispettivamente 4. Analogamente, resistenza alla rottura (MPa) di PCL / cheratina a rapporti di 100: 00, 90:10, 80:20 e 70:30 è risultato essere 3 ± 1.2, 2 ± 0,5, 1 ± 0,2 e 1 ± 0,3 rispettivamente 4 come si vede nella Tabella 1. Figura 4 mostra l&#39;andamento grafico di variazione del modulo di Young rispetto rapporti PCL.keratin. La linea di tendenza negli aiuti grafico a comprendere ulteriormente il tasso di allungamento di rottura. Strutturali e morfologiche Caratterizzazione Nella Figura 5, spettri FTIR trasmittanza per PCL / nanofibre compositi cheratina mostra bande a 2950 cm -1, 1.050 cm -1, e 1.240 cm -1 causa asimmetrici vibrazioni di stretching di CH 2, CO e COC gruppi, rispettivamente. Il picco di assorbimento di carbonile a 1720 cm-1 that è caratteristica di PCL è anche visibile 4,11. Le bande di assorbimento a (3,286 cm -1), (3.056 - 3.075 cm -1), (1.600 - 1.700 cm -1), (1.480 - 1.580 cm -1) e (1.220 - 1.300 centimetri -1) sono indicativi di cheratina proteine. Le bande sono stati indicati come ammide A, B, I, II, e III, rispettivamente. Le bande e picchi presenti nel cambio spettri FTIR con l&#39;aumento delle concentrazioni di cheratina in composito. Il loro aspetto indica la presenza e la conformazione strutturale di catene cheratiniche, tuttavia, le interazioni tra i picchi e bande ha causato qualche difficoltà. Ad esempio, l&#39;ammide banda presente I a 1.600 - 1.700 centimetri -1 viene tipicamente usato per studiare cheratina, tuttavia, la banda è leggermente deformato dal picco PCL. Fortunatamente, la banda amide II sarà sufficiente a dimostrare la presenza di cheratina, cheratina conformazione della catena, e le interazioni di legame tra il PCL echeratina gruppi funzionali. Cell-Fiber Interazione Utilizzando Scanning Electron Microscopy l&#39;interazione cellula-fibra è stata studiata. La Figura 6 mostra le immagini SEM delle cellule 3T3 fibroblasti che sono stati coltivati ​​su campioni nanofibre per 24 hr. L&#39;adesione delle cellule ai campioni nanofibre è visibile e mostra che il filopodia cellule tendono a seguire l&#39;allineamento delle nanofibre quando sono simili in diametro. Almar blu (AB) saggio è stato eseguito per quantificare la vitalità delle cellule 3T3 nelle fibre. AB è il resazurina chimica. Questo colorante non fluorescente entra nelle cellule viventi, reduttasi mitocondriali riduce resazurina a resorrufin che è rosa e fluorescenti. Non c&#39;era differenza significativa nei livelli di tossicità dei diversi rapporti di PCL / cheratina. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/53381/53381fig1.jpg" /> &lt;<html> br /&gt; Figura 1. Immagini del processo di cheratina di estrazione (a) puliti capello umano prima dell&#39;estrazione.; (B) dei capelli dopo l&#39;estrazione di cheratina; (C) soluzione di estratto cheratina; (D) Polvere liofilizzata cheratina. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53381/53381fig1large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="figura 2" src="/files/ftp_upload/53381/53381fig2.jpg" /> Figura 2. fotocamera digitale Immagini di fibre elettrofilate. Immagini di fibre di sintesi di CL / cheratina con diversi rapporti raccolti su un foglio di alluminio. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53381/53381fig2large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> e 3 &quot;src =&quot; / files / ftp_upload / 53381 / 53381fig3.jpg &quot;/&gt; Figura 3. SEM Immagini di PCL / cheratina nanofibre. (AC) Immagini della nanofibre filate da soluzioni con PCL / rapporti cheratina di 70:30, 80:20 e 90:10, rispettivamente. I riquadri mostrano le immagini di ingrandimento più alti di ogni immagine SEM corrispondente. Immagini SEM (DF) e (GI) rappresentano le fibre indicate nelle immagini (AC) dopo i test di degradazione a 1 e 7 settimane, rispettivamente. La barra di scala nei inserti rappresenta 500 nm (vedi barra della scala di immagine C). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53381/53381fig3large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/53381/53381fig4.jpg" /> Figura 4. Grafico del Modulo contro Rapporti PCL / cheratina. Un grafico della concentrazione di cheratina contro Youndi g Modulus mostra l&#39;andamento grafico della variazione del modulo di Young. Gli aiuti Trendline nella comprensione rottura tasso di allungamento. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53381/53381fig4large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 5" src="/files/ftp_upload/53381/53381fig5.jpg" /> Figura 5. spettri FTIR di PCL / Nanofibre di cheratina con diversi rapporti. Lo spettro conferma il legame del PCL di cheratina. Il picco maggiore misurata a 1.722 cm -1 è d&#39;accordo con le misure di base standard della banda di assorbimento PCL ed è visibile in tutti gli spettri. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53381/53381fig5large.jpg" target="_blank">Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <img alt="Figura 6" src="/files/ftp_upload/53381/53381fig6.jpg" /> Figura 6. SEM immagini che mostrano il Morfologia 3T3 cellule di fibroblasti seminate su PCL / cheratina nanofibre membrana. Immagini A, B e C rappresentano il PCL / cheratina con rapporti di 90/10, 80/20, 70/30 e, rispettivamente. Immagini (A &#39;), (B&#39;), e (C &#39;) sono immagini più alte ingrandimento di (A), (B) e (C), rispettivamente. Le zone più scure sulle immagini indicano la posizione di ogni cellule di fibroblasti attaccato sulla parte superiore e in tutta la topografia nanofibre. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53381/53381fig6large.jpg" target="_blank">Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura.</a> <table fo:keep-together.within-page="1"><tbody><tr><td> rapporti </td><td> Modulo di Young (Mpa) </td><td> Carico di rottura (Mpa) </td></tr><tr><td> 100/0 </td><td> 10 ± 2 </td><td> 3 ± 1.2 </td></tr><tr><td> 90/10 </td><td> 8 ± 1 </td><td> 2 ± 0,5 </td></tr><tr><td> 80/20 </td><td> 5 ± 1.5 </td><td> 1 ± 0.2 </td></tr><tr><td> 70/30 </td><td> 4.5 ± 1.6 </td><td> 1 ± 0.3 </td></tr></tbody></table> Tabella 1. proprietà meccaniche del PCL / fibre di cheratina

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Sintesi di nanofibre a base di cheratina per l'ingegneria biomedica | Bioingegneria | Video

Synthesis of Keratin-based Nanofiber for Biomedical Engineering

nanofibre elettrofilate hanno una elevata area superficiale al rapporto di peso, eccellente integrità meccanica, e sostenere la crescita e la proliferazione cellulare. Questi nanofibre hanno una vasta gamma di applicazioni biomediche. Qui ci fabbrichiamo cheratina / nanofibre PCL, utilizzando la tecnica electrospinning, e caratterizzare le fibre per le possibili applicazioni in ingegneria dei tessuti.

Sintesi di nanofibre cheratina-based per Ingegneria Biomedica

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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15.3K Views.  North Carolina A&T State University.  nanofibre elettrofilate hanno una elevata area superficiale al rapporto di peso, eccellente integrità meccanica, e sostenere la crescita e la proliferazione cellulare. Questi nanofibre hanno una vasta gamma di applicazioni biomediche. Qui ci fabbrichiamo cheratina / nanofibre PCL, utilizzando la tecnica electrospinning, e caratterizzare le fibre per le possibili applicazioni in ingegneria dei tessuti. 

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Procedure for Lung Engineering

Lung tissue, including lung cancer and chronic lung diseases such as chronic obstructive pulmonary disease, cumulatively account for some 280,000 deaths annually; chronic obstructive pulmonary disease is currently the fourth leading cause of death in the United States1. Contributing to this mortality is the fact that lungs do not generally repair or regenerate beyond the microscopic, cellular level. Therefore, lung tissue that is damaged by degeneration or infection, or lung tissue that is surgically resected is not functionally replaced in vivo. To explore whether lung tissue can be generated in vitro, we treated lungs from adult rats using a procedure that removes cellular components to produce an acellular lung extracellular matrix scaffold. This scaffold retains the hierarchical branching structures of airways and vasculature, as well as a largely intact basement membrane, which comprises collagen IV, laminin, and fibronectin. The scaffold is mounted in a bioreactor designed to mimic critical aspects of lung physiology, such as negative pressure ventilation and pulsatile vascular perfusion. By culturing pulmonary epithelium and vascular endothelium within the bioreactor-mounted scaffold, we are able to generate lung tissue that is phenotypically comparable to native lung tissue and that is able to participate in gas exchange for short time intervals (45-120 minutes). These results are encouraging, and suggest that repopulation of lung matrix is a viable strategy for lung regeneration. This possibility presents an opportunity not only to work toward increasing the supply of lung tissue for transplantation, but also to study respiratory cell and molecular biology in vitro for longer time periods and in a more accurate microenvironment than has previously been possible.

We have developed a decellularized lung extracellular matrix and novel biomimetic bioreactor that can be used to generate functional lung tissue. By seeding cells into the matrix and culturing in the bioreactor, we generate tissue that demonstrates effective gas exchange when transplanted in vivo for short periods of time.

Procedura per l&#39;Ingegneria del polmone

Lung tissue, including lung cancer and chronic lung diseases such as chronic obstructive pulmonary disease, cumulatively account for some 280,000 deaths ...

Ricerca

Bioingegneria

Postproduction Processing of Electrospun Fibres for Tissue Engineering

Electrospinning is a commonly used and versatile method to produce scaffolds (often biodegradable) for 3D tissue engineering.1, 2, 3 Many tissues in vivo undergo biaxial distension to varying extents such as skin, bladder, pelvic floor and even the hard palate as children grow. In producing scaffolds for these purposes there is a need to develop scaffolds of appropriate biomechanical properties (whether achieved without or with cells) and which are sterile for clinical use. The focus of this paper is not how to establish basic electrospinning parameters (as there is extensive literature on electrospinning) but on how to modify spun scaffolds post production to make them fit for tissue engineering purposes - here thickness, mechanical properties and sterilisation (required for clinical use) are considered and we also describe how cells can be cultured on scaffolds and subjected to biaxial strain to condition them for specific applications.
Electrospinning tends to produce thin sheets; as the electrospinning collector becomes coated with insulating fibres it becomes a poor conductor such that fibres no longer deposit on it. Hence we describe approaches to produce thicker structures by heat or vapour annealing increasing the strength of scaffolds but not necessarily the elasticity. Sequential spinning of scaffolds of different polymers to achieve complex scaffolds is also described. Sterilisation methodologies can adversely affect strength and elasticity of scaffolds. We compare three methods for their effects on the biomechanical properties on electrospun scaffolds of poly lactic-co-glycolic acid (PLGA).
Imaging of cells on scaffolds and assessment of production of extracellular matrix (ECM) proteins by cells on scaffolds is described. Culturing cells on scaffolds in vitro can improve scaffold strength and elasticity but the tissue engineering literature shows that cells often fail to produce appropriate ECM when cultured under static conditions. There are few commercial systems available that allow one to culture cells on scaffolds under dynamic conditioning regimes - one example is the Bose Electroforce 3100 which can be used to exert a conditioning programme on cells in scaffolds held using mechanical grips within a media filled chamber.4 An approach to a budget cell culture bioreactor for controlled distortion in 2 dimensions is described. We show that cells can be induced to produce elastin under these conditions. Finally assessment of the biomechanical properties of processed scaffolds cultured with or without cells is described.

Electrospun scaffolds can be processed post production for tissue engineering applications. Here we describe methods for spinning complex scaffolds (by consecutive spinning), for making thicker scaffolds (by multi-layering using heat or vapour annealing), for achieving sterility (aseptic production or sterilisation post production) and for achieving appropriate biomechanical properties.

Elaborazione Postproduzione di fibre elettrofilate per l&#39;ingegneria tissutale

Electrospinning is a commonly used and versatile method to produce  scaffolds (often biodegradable) for 3D tissue engineering.1, 2, 3 Many tissues in vivo ...

Graphene Coatings for Biomedical Implants

Atomically smooth graphene as a surface coating has potential to improve implant properties. This demonstrates a method for coating nitinol alloys with nanometer thick layers of graphene for applications as a stent material. Graphene was grown on copper substrates via chemical vapor deposition and then transferred onto nitinol substrates. In order to understand how the graphene coating could change biological response, cell viability of rat aortic endothelial cells and rat aortic smooth muscle cells was investigated. Moreover, the effect of graphene-coatings on cell adhesion and morphology was examined with fluorescent confocal microscopy. Cells were stained for actin and nuclei, and there were noticeable differences between pristine nitinol samples compared to graphene-coated samples. Total actin expression from rat aortic smooth muscle cells was found using western blot. Protein adsorption characteristics, an indicator for potential thrombogenicity, were determined for serum albumin and fibrinogen with gel electrophoresis. Moreover, the transfer of charge from fibrinogen to substrate was deduced using Raman spectroscopy. It was found that graphene coating on nitinol substrates met the functional requirements for a stent material and improved the biological response compared to uncoated nitinol. Thus, graphene-coated nitinol is a viable candidate for a stent material.

Graphene offers potential as a coating material for biomedical implants. In this study we demonstrate a method for coating nitinol alloys with nanometer thick layers of graphene and determine how graphene may influence implant response.

Rivestimenti grafene per impianti biomedici

Atomically smooth graphene as a surface coating has potential to improve implant properties. This demonstrates a method for coating nitinol alloys with ...

Fabricating Superhydrophobic Polymeric Materials for Biomedical Applications

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial applications. Here we describe how electrospinning or electrospraying a polymer mixture containing a biodegradable, biocompatible aliphatic polyester (e.g., polycaprolactone and poly(lactide-co-glycolide)), as the major component, doped with a hydrophobic copolymer composed of the polyester and a stearate-modified poly(glycerol carbonate) affords a superhydrophobic biomaterial. The fabrication techniques of electrospinning or electrospraying provide the enhanced surface roughness and porosity on and within the fibers or the particles, respectively. The use of a low surface energy copolymer dopant that blends with the polyester and can be stably electrospun or electrosprayed affords these superhydrophobic materials. Important parameters such as fiber size, copolymer dopant composition and/or concentration, and their effects on wettability are discussed. This combination of polymer chemistry and process engineering affords a versatile approach to develop application-specific materials using scalable techniques, which are likely generalizable to a wider class of polymers for a variety of applications.

Two- and three-dimensional superhydrophobic polymeric materials are prepared by electrospinning or electrospraying biodegradable polymers blended with a lower surface energy polymer of similar composition.

Realizzazione superidrofobiche Materiali Polimerici per applicazioni biomediche

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial ...

Fabrication of Mechanically Tunable and Bioactive Metal Scaffolds for Biomedical Applications

Biometal systems have been widely used for biomedical applications, in particular, as load-bearing materials. However, major challenges are high stiffness and low bioactivity of metals. In this study, we have developed a new method towards fabricating a new type of bioactive and mechanically reliable porous metal scaffolds-densified porous Ti scaffolds. The method consists of two fabrication processes, 1) the fabrication of porous Ti scaffolds by dynamic freeze casting, and 2) coating and densification of the porous scaffolds. The dynamic freeze casting method to fabricate porous Ti scaffolds allowed the densification of porous scaffolds by minimizing the chemical contamination and structural defects. The densification process is distinctive for three reasons. First, the densification process is simple, because it requires a control of only one parameter (degree of densification). Second, it is effective, as it achieves mechanical enhancement and sustainable release of biomolecules from porous scaffolds. Third, it has broad applications, as it is also applicable to the fabrication of functionally graded porous scaffolds by spatially varied strain during densification.

Bioactive and mechanically reliable metal scaffolds have been fabricated through a method which consists of two processes, dynamic freeze casting for the fabrication of porous Ti, and coating and densification of the Ti scaffolds. The densification process is simple, effective and applicable to the fabrication of functionally graded scaffolds.

Fabbricazione di meccanicamente Tunable e Bioactive metallo Ponteggi per applicazioni biomediche

Biometal systems have been widely used for biomedical applications, in particular, as load-bearing materials. However, major challenges are high stiffness ...

Synthesis of Thermogelling Poly(N-isopropylacrylamide)-graft-chondroitin Sulfate Composites with Alginate Microparticles for Tissue Engineering

Injectable biomaterials are defined as implantable materials that can be introduced into the body as a liquid and solidify in situ. Such materials offer the clinical advantages of being implanted minimally invasively and easily forming space-filling solids in irregularly shaped defects. Injectable biomaterials have been widely investigated as scaffolds for tissue engineering. However, for the repair of certain load-bearing areas in the body, such as the intervertebral disc, scaffolds should possess adhesive properties. This will minimize the risk of dislocation during motion and ensure intimate contact with the surrounding tissue, providing adequate transmission of forces. Here, we describe the preparation and characterization of a scaffold composed of thermally sensitive poly(N-isopropylacrylamide)-graft-chondroitin sulfate (PNIPAAM-g-CS) and alginate microparticles. The PNIPAAm-g-CS copolymer forms a viscous solution in water at RT, into which alginate particles are suspended to enhance adhesion. Above the lower critical solution temperature (LCST), around 30 &#176;C, the copolymer forms a solid gel around the microparticles. We have adapted standard biomaterials characterization procedures to take into account the reversible phase transition of PNIPAAm-g-CS. Results indicate that the incorporation of 50 or 75 mg/ml&#160;alginate particles into 5% (w/v) PNIPAAm-g-CS solutions quadruple the adhesive tensile strength of PNIPAAm-gCS alone (p&#60;0.05). The incorporation of alginate microparticles also significantly increases swelling capacity of PNIPAAm-g-CS (p&#60;0.05), helping to maintain a space-filling gel within tissue defects. Finally, results of the in vitro toxicology assay kit, 2,3-bis-(2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-2H-tetrazolium-5-carboxanilide (XTT) and Live/Dead viability assay indicate that the adhesive is capable of supporting the survival and proliferation of encapsulated Human Embryonic Kidney (HEK) 293 cells over 5 days.

Synthesis of Thermogelling PolyN-isopropylacrylamide-graft-chondroitin Sulfate Composites with Alginate Microparticles for Tissue Engineering

An injectable tissue engineering scaffold composed of poly(N-isopropylacrylamide)-graft-chondroitin sulfate (PNIPAAm-g-CS)-containing alginate microparticles was prepared. The adhesive strength, swelling properties and in vitro biocompatibility are analyzed in this study. The characterization techniques developed here may be applicable to other thermogelling systems.

Sintesi di Thermogelling poli (N-isopropilacrilammide) -graft-condroitin solfato compositi con alginato microparticelle per ingegneria dei tessuti

Injectable biomaterials are defined as implantable materials that can be introduced into the body as a liquid and solidify in situ. Such materials offer ...

Synthesis of Monocyte-targeting Peptide Amphiphile Micelles for Imaging of Atherosclerosis

Atherosclerosis is a major contributor to cardiovascular disease, the leading cause of death worldwide, which claims 17.3 million lives annually. Atherosclerosis is also the leading cause of sudden death and myocardial infarction, instigated by unstable plaques that rupture and occlude the blood vessel without warning. Current imaging modalities cannot differentiate between stable and unstable plaques that rupture. Peptide amphiphiles micelles (PAMs) can overcome this drawback as they can be modified with a variety of targeting moieties that bind specifically to diseased tissue. Monocytes have been shown to be early markers of atherosclerosis, while large accumulation of monocytes is associated with plaques prone to rupture. Hence, nanoparticles that can target monocytes can be used to discriminate different stages of atherosclerosis. To that end, here, we describe a protocol for the preparation of monocyte-targeting PAMs (monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) PAMs). MCP-1 PAMs are self-assembled through synthesis under mild conditions to form nanoparticles of 15 nm in diameter with near neutral surface charge. In vitro, PAMs were found to be biocompatible and had a high binding affinity for monocytes. The methods described herein show promise for a wide range of applications in atherosclerosis as well as other inflammatory diseases.

This paper presents a method involving the synthesis and characterization of monocyte-targeting peptide amphiphile micelles and the corresponding assays to test for biocompatibility and ability of the micelle to bind to monocytes.

Sintesi del monocito-targeting Peptide Amphiphile micelle per l'Imaging di aterosclerosi

Atherosclerosis is a major contributor to cardiovascular disease, the leading cause of death worldwide, which claims 17.3 million lives annually. ...

Microhoneycomb Monoliths Prepared by the Unidirectional Freeze-drying of Cellulose Nanofiber Based Sols: Method and Extensions

Monolithic honeycomb structures have been attractive to multidisciplinary fields due to their high strength-to-weight ratio. Particularly, microhoneycomb monoliths (MHMs) with micrometer-scale channels are expected as efficient platforms for reactions and separations because of their large surface areas. Up to now, MHMs have been prepared by a unidirectional freeze-drying (UDF) method only from very limited precursors. Herein, we report a protocol from which a series of MHMs consisting of different components can be obtained. Recently, we found that cellulose nanofibers function as a distinct structure-directing agent towards the formation of MHMs through the UDF process. By mixing the cellulose nanofibers with water soluble substances which do not yield MHMs, a variety of composite MHMs can be prepared. This significantly enriches the chemical constitution of MHMs towards versatile applications.

Here, we present a general protocol to prepare a variety of microhoneycomb monoliths (MHMs) in which fluid can pass through with an extremely low pressure drop. MHMs obtained are expected to be used as filters, catalyst supports, flow-type electrodes, sensors and scaffolds for biomaterials.

Monoliti Microhoneycomb preparati dalla liofilizzazione unidirezionale di cellulosa nanofibra basato Sols: metodo ed estensioni

Monolithic honeycomb structures have been attractive to multidisciplinary fields due to their high strength-to-weight ratio. Particularly, microhoneycomb ...

Two Methods for Decellularization of Plant Tissues for Tissue Engineering Applications

The autologous, synthetic, and animal-derived grafts currently used as scaffolds for tissue replacement have limitations due to low availability, poor biocompatibility, and cost. Plant tissues have favorable characteristics that make them uniquely suited for use as scaffolds, such as high surface area, excellent water transport and retention, interconnected porosity, preexisting vascular networks, and a wide range of mechanical properties. Two successful methods of plant decellularization for tissue engineering applications are described here. The first method is based on detergent baths to remove cellular matter, which is similar to previously established methods used to clear mammalian tissues. The second is a detergent-free method adapted from a protocol that isolates leaf vasculature and involves the use of a heated bleach and salt bath to clear the leaves and stems. Both methods yield scaffolds with comparable mechanical properties and low cellular metabolic impact, thus allowing the user to select the protocol which better suits their intended application.

Here we present, and contrast two protocols used to decellularize plant tissues: a detergent-based approach and a detergent-free approach. Both methods leave behind the extracellular matrix of the plant tissues used, which can then be utilized as scaffolds for tissue engineering applications.

Due metodi per decellularizzazione di tessuti vegetali per applicazioni di ingegneria del tessuto

The autologous, synthetic, and animal-derived grafts currently used as scaffolds for tissue replacement have limitations due to low availability, poor ...

Design and Synthesis of a Reconfigurable DNA Accordion Rack

DNA nanostructure-based mechanical systems or DNA nanomachines, which produce complex nanoscale motion in 2D and 3D in the nanometer to &#229;ngstr&#246;m resolution, show great potential in various fields of nanotechnology such as the molecular reactors, drug delivery, and nanoplasmonic systems. The reconfigurable DNA accordion rack, which can collectively manipulate a 2D or 3D nanoscale network of elements, in multiple stages in response to the DNA inputs, is described. The platform has potential to increase the number of elements that DNA nanomachines can control from a few elements to a network scale with multiple stages of reconfiguration.
In this protocol, we describe the entire experimental process of the reconfigurable DNA accordion rack of 6 by 6 meshes. The protocol includes a design rule and simulation procedure of the structures and a wet-lab experiment for synthesis and reconfiguration. In addition, analysis of the structure using TEM (transmission electron microscopy) and FRET (fluorescence resonance energy transfer) is included in the protocol. The novel design and simulation methods covered in this protocol will assist researchers to use the DNA accordion rack for further applications.

We describe the detailed protocol for design, simulation, wet-lab experiments, and analysis for a reconfigurable DNA accordion rack of 6 by 6 meshes.

Progettazione e sintesi di un Rack di fisarmonica di DNA riconfigurabile

DNA nanostructure-based mechanical systems or DNA nanomachines, which produce complex nanoscale motion in 2D and 3D in the nanometer to &#229;ngstr&#246;m ...