{"id":115883,"date":"2018-03-11T10:44:36","date_gmt":"2018-03-11T10:44:36","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/electrospinning-of-biomolecules\/"},"modified":"2018-03-11T10:44:36","modified_gmt":"2018-03-11T10:44:36","slug":"electrospinning-of-biomolecules","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/espectroscopia-de-infrarrojos\/electrospinning-of-biomolecules\/","title":{"rendered":"Electrospinning of biomolecules"},"content":{"rendered":"<h2>Tesis doctoral de <strong> Wiwat Nuansing &#8212; <\/strong><\/h2>\n<p>El electrohilado (electrospinning) es una t\u00c2\u00bfecnica sencilla y muy vers\u00c2\u00bfatil que se utiliza para lafabricaci\u00c2\u00bfon continua de micro y nanofibras, principalmente a partir de pol\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfmeros y pol\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfmeros fundidos.El fundamento de esta t\u00c2\u00bfecnica est\u00c2\u00bfa basado en la aplicaci\u00c2\u00bfon de un alto voltaje (kv) a unasoluci\u00c2\u00bfon l\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfquida, la cu\u00c2\u00bfal forma un chorro que es recogido en forma seca en un sustrato o colectorque est\u00c2\u00bfa conectado a tierra. Las mol\u00c2\u00bfeculas no polim\u00c2\u00bfericas (mon\u00c2\u00bfomeros) en general no pueden serelectrohiladas, por lo que tienen que ser mezcladas con alg\u00c2\u00bfun pol\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfmero para conseguir una viscosidadsuficientemente alta y un entrelazado intermolecular en la soluci\u00c2\u00bfon. Sin embargo, muchosp\u00c2\u00bfeptidos y prote\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfnas pueden auto-ensamblarse en 3d (cristales), en 2d (prote\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfnas de membrana)y en 1d (fibrillas naturales) por interacciones intermoleculares, como por ejemplo, fuerzas de vander waals, interacciones electrost\u00c2\u00bfaticas, enlaces de hidr\u00c2\u00bfogeno, e interacciones por apilamiento-\u00c2\u00bf.En este estudio se demuestra el electrohilado de biomol\u00c2\u00bfeculas (pol\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfmeros y tambi\u00c2\u00bfen mol\u00c2\u00bfeculas\/mon\u00c2\u00bfomeros) es posible en su forma pura. Para ello, estas biomol\u00c2\u00bfeculas tienen que mostrar autoensamblajeen 1d, 2d o 3d; tienen que ser disueltas en un disolvente org\u00c2\u00bfanico adecuado a elevadaconcentraci\u00c2\u00bfon y los par\u00c2\u00bfametros del proceso tienen que ser optimizados. Se han desarrollado cuatroconfig.Ciones para la t\u00c2\u00bfecnica de electrohilado (ver esquemas en fig. 1). La config.Ci\u00c2\u00bfon convencional(fig. 1a) es adecuada para el estudio del electrohilado de p\u00c2\u00bfeptidos y prote\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfnas, cuando sedispone de soluciones concentradas de al menos 0,1 ml, sin embargo, algunas sustancias se encuentrandisponibles s\u00c2\u00bfolo en peque\u00c2\u00bfnas cantidades, y en general el ensayo de nuevos procesos bajodiferentes par\u00c2\u00bfametros es m\u00c2\u00bfas simple y r\u00c2\u00bfapido a partir de peque\u00c2\u00bfnas cantidades. Esto \u00c2\u00bfultimo requierela config.Ci\u00c2\u00bfon del microelectrohilado (microliter electrospinning) (fig. 1b), el cu\u00c2\u00bfal funciona conalgunos l de soluci\u00c2\u00bfon. Las config.Ciones tercera (fig. 1c) y cuarta (fig. 1d) se han desarrolladoespec\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfficamente para reducir el di\u00c2\u00bfametro de las fibras de prote\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfnas por debajo de 10 nm.Resultados: los resultados experimentales explicados en ambos cap\u00c2\u00bf\u00c2\u00bftulos 4 y 5 (ver el resumenen la fig. 2) apoyan la hip\u00c2\u00bfotesis de este trabajo: el electrohilado de biomol\u00c2\u00bfeculas puras, sinser mezcladas con pol\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfmeros, es posible cuando muestran autoensamblaje en 1d, 2d o 3d; cuandose pueden disolver en un disolvente org\u00c2\u00bfanico adecuado a alta concentraci\u00c2\u00bfon; y cuando se optimizanlos par\u00c2\u00bfametros del proceso (voltaje, distancia, velocidad de flujo, humedad del aire). En losp\u00c2\u00bfeptidos arom\u00c2\u00bfaticos, las interacciones intermoleculares (principalmente los enlaces de hidr\u00c2\u00bfogeno ylas interacciones de apilamiento \u00c2\u00bf-\u00c2\u00bf) determinan el autoensamblaje. La fuerza electrost\u00c2\u00bfatica ejercidapor el proceso de electrohilado ayuda al ensamblado de p\u00c2\u00bfeptidos para organizarse en formade largas fibras. El electrohilado de las prote\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfnas globulares puras es posible; sin embargo, est\u00c2\u00bfannormalmente desnaturalizadas: sus estructuras secundarias (h\u00c2\u00bfelices alfa, hojas beta, etc.) Han cambiadopreviamente en soluci\u00c2\u00bfon con el disolvente org\u00c2\u00bfanico. El electrohilado en s\u00c2\u00bf\u00c2\u00bf parece ser muchomenos perjudicial.Los mecanismos propuestos: se propone que las interacciones no covalentes (fuerzaselectrost\u00c2\u00bfaticas, enlaces de hidr\u00c2\u00bfogeno, o fuerzas de van der waals) desempe\u00c2\u00bfnan un papel vital enla estabilizaci\u00c2\u00bfon de la formaci\u00c2\u00bfon de fibras y este papel es similar al autoensamblaje en soluci\u00c2\u00bfonde los p\u00c2\u00bfeptidos arom\u00c2\u00bfaticos. La fig. 3b presenta esquem\u00c2\u00bfaticamente el mecanismo propuesto encomparaci\u00c2\u00bfon con el electrohilado de pol\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfmeros (fig. 3a): inicialmente, los residuos arom\u00c2\u00bfaticospresentes en el p\u00c2\u00bfeptido causan apilamiento- de las mol\u00c2\u00bfeculas, lo que resulta en una peque\u00c2\u00bfna agregaci\u00c2\u00bfon. Entonces, el electrohilado da lugar a la formaci\u00c2\u00bfon de fibras. La fig. 3c muestra el mecanismode una soluci\u00c2\u00bfon de gfg que se autoensambla en fibras antes del electrohilado. En el caso desustancias derivadas del fl\u00c2\u00bfuor, como 9fm y fmoc-nh2, el chorro de la soluci\u00c2\u00bfon se rompe en gotitas,que m\u00c2\u00bfas tarde solidifican por evaporaci\u00c2\u00bfon del disolvente (fig. 3d). Esto es posible ya que lasinteracciones moleculares no son lo suficientemente fuertes para estabilizar la estructura de fibras.Predicciones: los par\u00c2\u00bfametros de la t\u00c2\u00bfecnica de electrohilado son muy dif\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfciles de predecir,por lo que suelen estar totalmente basados en pruebas emp\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfricas. M\u00c2\u00bfas dif\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfcil a\u00c2\u00bfun de predecir esla capacidad de electrohilado &#8211; probablemente todas las sustancias se pueden hilar, dependiendode los par\u00c2\u00bfametros que a\u00c2\u00bfun no han sido evaluados. Para los p\u00c2\u00bfeptidos, el hilado podr\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfa predecirsecon tres m\u00c2\u00bfetodos; m\u00c2\u00bfetodo 1) basado en el aceptor de electrones (an) y en el n\u00c2\u00bfumero de donantes(dn) del disolvente; m\u00c2\u00bfetodo 2) utilizando espectros raman polarizados del p\u00c2\u00bfeptido, que son genvieralmente analizados (por ejemplo, en forma de polvo); y m\u00c2\u00bfetodo 3) basado en la caracterizaci\u00c2\u00bfonreol\u00c2\u00bfogica de la soluci\u00c2\u00bfon del p\u00c2\u00bfeptido. El tercer m\u00c2\u00bfetodo se ha aplicado y ensayado para las prote\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfnasglobulares y los resultados indican que el valor m\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfnimo del n\u00c2\u00bfumero ohnesorge (oh) requerido parael electrohilado es \u00c2\u00bf10.Conclusiones: como resultado de este trabajo a continuaci\u00c2\u00bfon se resumen las bases generalespara los disolventes adecuados, las condiciones de optimizaci\u00c2\u00bfon y los par\u00c2\u00bfametros para la t\u00c2\u00bfecnicade electrohilado.\u00c2\u00bf selecci\u00c2\u00bfon de sustancias: el p\u00c2\u00bfeptido debe ser capaz de autoensamblarse, por lo que deber\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfatener muchas propiedades para formar enlaces intermoleculares, especialmente enlaces dehidr\u00c2\u00bfogeno. Los grupos laterales arom\u00c2\u00bfaticos pueden dirigir el ensamblado, pero parece quedejan menos opciones para que se formen los enlaces de hidr\u00c2\u00bfogeno, por lo tanto, es preferibleseleccionar p\u00c2\u00bfeptidos arom\u00c2\u00bfaticos cortos (ya que sus grupos terminales pueden entonces dominarel ensamblado). Las prote\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfnas globulares tales como la alb\u00c2\u00bfumina, la hemoglobina, lacase\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfna, la lisozima y la insulina tambi\u00c2\u00bfen se pueden electrohilar sin la adici\u00c2\u00bfon de pol\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfmeros.Las prote\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfnas fibrosas (no probadas en este trabajo) deben comportarse bastante similarmentea los pol\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfmeros, y se supone que se electrohilar\u00c2\u00bfan sin problemas.\u00c2\u00bf disoluci\u00c2\u00bfon: los p\u00c2\u00bfeptidos arom\u00c2\u00bfaticos y las prote\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfnas globulares deben disolverse en un disolventealtamente electrof\u00c2\u00bf\u00c2\u00bflico (an &#8211; dn \u00c2\u00bf 88), por ejemplo, en hexafluoroisopropanol (hfip)o en \u00c2\u00bfacido trifluoroac\u00c2\u00bfetico (tfa). La concentraci\u00c2\u00bfon de la soluci\u00c2\u00bfon debe ser alta (por encimadel \u00c2\u00bf5 % en peso o incluso mayor que el 10 %), con el fin de conseguir fuertes interaccionesintermoleculares, y para lograr las propiedades reol\u00c2\u00bfogicas adecuadas (los resultados sugierenun n\u00c2\u00bfumero ohnesorge (oh) por encima de 10).Viii\u00c2\u00bf electrohilado: el voltaje aplicado, la distancia al colector, la velocidad de flujo, y la humedaddel aire (especialmente para el electrohilado de prote\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfnas) son par\u00c2\u00bfametros importantes, queafectan a la morfolog\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfa de las fibras. Para las biomol\u00c2\u00bfeculas estudiadas, las condiciones deoptimizaci\u00c2\u00bfon t\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfpicas son 10\u00c2\u00bf15 kv, 12\u00c2\u00bf15 cm, 0.2\u00c2\u00bf0.5 ml\/h (para la config.Ci\u00c2\u00bfon de microelectrohiladola velocidad de flujo debe ser lo m\u00c2\u00bfas peque\u00c2\u00bfna posible), y por debajo del 30 % dehumedad. Para formar fibras ultrafinas de prote\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfnas (< 20 nm de di\u00c2\u00bfametro), el electrohiladodebe realizarse definiendo una distancia extrema entre la soluci\u00c2\u00bfon y el colector (60\u00c2\u00bf75 cm),con un voltaje de 20\u00c2\u00bf35 kv, y aplicando una corriente de aire adicional de ~1 m.S\u00c2\u00bf1 (porencima de la punta, ver fig. 1d).Aplicaciones: para la posible aplicaci\u00c2\u00bfon de fibras electrohiladas formadas puramente debiomol\u00c2\u00bfeculas, es interesante que las fibras de p\u00c2\u00bfeptidos y prote\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfnas (de 100 nm hasta micr\u00c2\u00bfometros)muestren morfolog\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfas similares a las de las fibras t\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfpicas de pol\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfmeros biocompatibles. Adem\u00c2\u00bfas,su qu\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfmica sugiere una muy alta biocompatibilidad que deber\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfa permitir su uso en aplicacionesbiol\u00c2\u00bfogicas y m\u00c2\u00bfedicas altamente cr\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfticas, por ejemplo, la proliferaci\u00c2\u00bfon y diferenciaci\u00c2\u00bfon de c\u00c2\u00bfelulasmadre. Los andamios hechos de fibras de prote\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfnas puras o p\u00c2\u00bfeptidos presentan intr\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfnsecamentegrupos qu\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfmicos a las c\u00c2\u00bfelulas, adem\u00c2\u00bfas, seleccionando prote\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfnas (o secuencias de amino\u00c2\u00bfacidos) defamilias de prote\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfnas que se adhieren de forma natural a las c\u00c2\u00bfelulas, permitir\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfa la creaci\u00c2\u00bfon de unentorno morfol\u00c2\u00bfogica y bioqu\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfmicamente optimizado. Recientemente en nanogune se han llevadoa cabo relevantes experimentos en el uso de fibras y c\u00c2\u00bfelulas, y varias publicaciones est\u00c2\u00bfansiendo preparadas (la discusi\u00c2\u00bfon detallada de esta aplicaci\u00c2\u00bfon est\u00c2\u00bfa fuera del alcance de esta tesis).En t\u00c2\u00bferminos m\u00c2\u00bfas generales, las estructuras biofuncionales electrohiladas est\u00c2\u00bfan siendo estudiadaspara varios fines m\u00c2\u00bfedicos, por ejemplo, en el vendaje para heridas, en ingenier\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfa de tejidos, en laadministraci\u00c2\u00bfon y la liberaci\u00c2\u00bfon controlada de f\u00c2\u00bfarmacos, y en aplicaciones en enfermedades neurodegenerativas.Muchos de estos estudios est\u00c2\u00bfan siendo ahora trasladados desde la investigaci\u00c2\u00bfon haciael desarrollo.Para biomol\u00c2\u00bfeculas con una funcionalidad menos espec\u00c2\u00bf\u00c2\u00bffica, la morfolog\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfa de la fibra, la mec\u00c2\u00bfanicay la qu\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfmica de superficie pueden proporcionar una ventaja sobre los pol\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfmeros. Estas mol\u00c2\u00bfeculastienen que estar disponibles en grandes cantidades, tales como la case\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfna de la leche, los az\u00c2\u00bfucares delas plantas, y las hidrofobinas (propias de hongos, pero producidas por bacterias). Estas mol\u00c2\u00bfeculaspueden ser electrohiladas y aplicadas, por ejemplo, en aplicaciones textiles, para prendas de ropaprotectoras, para el envasado, o como filtros. De la misma manera que las nanofibras cer\u00c2\u00bfamicasse forman a partir de plantillas de fibras de pol\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfmeros electrohiladas, estas biomol\u00c2\u00bfeculas tambi\u00c2\u00bfenpueden servir como fuentes de pol\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfmeros naturales para la producci\u00c2\u00bfon de nanofibras mineralizadas.En este caso, el revestimiento cer\u00c2\u00bfamico proporciona la funcionalidad, que puede ser dirigida a unamplio rango de aplicaciones en energ\u00c2\u00bf\u00c2\u00bfa y dispositivos electr\u00c2\u00bfonicos.\n\n\n\n&nbsp;\n\n\n<h3>Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00ab<strong>Electrospinning of biomolecules<\/strong>\u00ab<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Electrospinning of biomolecules <\/li>\n<li><strong>Autor:<\/strong>\u00a0 Wiwat Nuansing &#8212; <\/li>\n<li><strong>Universidad:<\/strong>\u00a0 Pa\u00eds vasco\/euskal herriko unibertsitatea<\/li>\n<li><strong>Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 23\/06\/2014<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n<ul>\n<li><strong>Director de la tesis<\/strong>\n<ul>\n<li> Bittner<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<li><strong>Tribunal<\/strong>\n<ul>\n<li>Presidente del tribunal: Jos\u00e9 Mar\u00eda Asua gonzalez <\/li>\n<li>ignacio Gonzalez loscertales (vocal)<\/li>\n<li>marisela Velez tirado (vocal)<\/li>\n<li>nurit Ashkenasy &#8212; (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Tesis doctoral de Wiwat Nuansing &#8212; El electrohilado (electrospinning) es una t\u00c2\u00bfecnica sencilla y muy vers\u00c2\u00bfatil que se utiliza para [&hellip;]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"site-sidebar-layout":"default","site-content-layout":"","ast-site-content-layout":"","site-content-style":"default","site-sidebar-style":"default","ast-global-header-display":"","ast-banner-title-visibility":"","ast-main-header-display":"","ast-hfb-above-header-display":"","ast-hfb-below-header-display":"","ast-hfb-mobile-header-display":"","site-post-title":"","ast-breadcrumbs-content":"","ast-featured-img":"","footer-sml-layout":"","theme-transparent-header-meta":"","adv-header-id-meta":"","stick-header-meta":"","header-above-stick-meta":"","header-main-stick-meta":"","header-below-stick-meta":"","astra-migrate-meta-layouts":"default","ast-page-background-enabled":"default","ast-page-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-4)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"ast-content-background-meta":{"desktop":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"tablet":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""},"mobile":{"background-color":"var(--ast-global-color-5)","background-image":"","background-repeat":"repeat","background-position":"center center","background-size":"auto","background-attachment":"scroll","background-type":"","background-media":"","overlay-type":"","overlay-color":"","overlay-gradient":""}},"footnotes":""},"categories":[10517,2580,7884,12909],"tags":[228733,69052,140690,62259,229039,229038],"class_list":["post-115883","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-circuitos","category-espectroscopia-de-infrarrojos","category-espectroscopia-raman","category-pais-vasco-euskal-herriko-unibertsitatea","tag-bittner","tag-ignacio-gonzalez-loscertales","tag-jose-maria-asua-gonzalez","tag-marisela-velez-tirado","tag-nurit-ashkenasy","tag-wiwat-nuansing"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/115883","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=115883"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/115883\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=115883"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=115883"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=115883"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}