SURFACE PATTERNING OF POLY(ε-CAPROLACTONE) SCAFFOLDS BY ELECTROSPINNING FOR CELL GUIDANCE
Date
2022-01-21
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
The aim of this work was to produce three dimentional fibrous surface patterns of
Poly(ε-Caprolactone) (PCL), onto 2D smooth solvent cast PCL surfaces with
electrospinning method by using a mask/stencil for cell guidance. The
characterizations of produced scaffolds were done by thickness measurements,
Scanning Electron Microscopy (SEM) analyses, contact angle (CA) measurements,
Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and mechanical tests. According to
SEM micrographs, all of the electrospun scaffold surfaces were exhibited bead-free
and uniform morphology while solvent cast surfaces were smooth and nonporous. CA
measurements revealed that the solvent cast surfaces had moderate hydrophilicity
(~60⁰) while electrospun regions had more hydrophobic character (~110⁰ for fully
electrospun surface and ~85⁰ for electrospun patterns). Mechanical testing was showed
the produced scaffolds had brittle character. Also cell culture studies were performed
with mouse fibroblast (L929) cells for 7 days period and cell attachment assay, MTT
assay, flourescence and SEM analyses were done. Cell culture studies were indicated
that the solvent cast and electrospun parts have different characteristics for cell
behaviour. Thus, it is possible to achieve cell guidance for by manupulating the cell
attachment and proliferation by introducing electrospun patterns onto solvent cast
surfaces.
Description
The aim of this work was to produce three dimentional fibrous surface patterns of
Poly(ε-Caprolactone) (PCL), onto 2D smooth solvent cast PCL surfaces with
electrospinning method by using a mask/stencil for cell guidance. The
characterizations of produced scaffolds were done by thickness measurements,
Scanning Electron Microscopy (SEM) analyses, contact angle (CA) measurements,
Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and mechanical tests. According to
SEM micrographs, all of the electrospun scaffold surfaces were exhibited bead-free
and uniform morphology while solvent cast surfaces were smooth and nonporous. CA
measurements revealed that the solvent cast surfaces had moderate hydrophilicity
(~60⁰) while electrospun regions had more hydrophobic character (~110⁰ for fully
electrospun surface and ~85⁰ for electrospun patterns). Mechanical testing was showed
the produced scaffolds had brittle character. Also cell culture studies were performed
with mouse fibroblast (L929) cells for 7 days period and cell attachment assay, MTT
assay, flourescence and SEM analyses were done. Cell culture studies were indicated
that the solvent cast and electrospun parts have different characteristics for cell
behaviour. Thus, it is possible to achieve cell guidance for by manupulating the cell
iv
attachment and proliferation by introducing electrospun patterns onto solvent cast
surfaces.
ÖZ: Bu çalışmanın amacı, hücreleri yönlendirmek için, bir maske/şablon kullanarak 2D pürüzsüz çözücü döküm yöntemiyle üretilmiş Poli(ε-Kaprolakton) (PCL) yüzeyleri üzerine elektroeğirme yöntemiyle üç boyutlu lifli PCL yüzey desenleri üretmektir. Üretilen doku iskelelerinin karakterizasyonları kalınlık ölçümleri, Taramalı Elektron Mikroskopisi (SEM) analizleri, temas açısı (CA) ölçümleri, Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve mekanik testlerle yapılmıştır. SEM mikrograflarına göre, tüm elektroeğrilmiş doku iskele yüzeyleri eşdağılımlı düzgün bir morfoloji sergilerken, çözücü döküm yüzeyleri pürüzsüz ve gözeneksizdir. CA (⁰) ölçümleri, çözücü döküm yüzeylerinin orta derecede hidrofilikliğe (~60⁰) sahip olduğunu gösterirken, elektroeğrilmiş bölgeler daha hidrofobik bir karaktere sahiptir (elekroeğirme kaplı yüzey için ~110⁰ ve elektroeğrilmiş desenler için ~85⁰). Mekanik testler, üretilen iskelelerin kırılgan ve gevrek bir karaktere sahip olduğunu göstermiştir. Ayrıca 7 gün süre ile fare fibroblast (L929) hücreleri ile hücre kültürü çalışmaları yapılmış ve hücre tutunma analizi, MTT analizi, floresans ve SEM analizleri yürütülmüştür. Hücre kültürü çalışmaları, hücrelerin, çözücü döküm ve elektroeğrilmiş yüzeylerinde farklı tutunma ve üreme eğilimlerine sahip olduğunu göstermiştir. Böylece, çözücü dökülmüş yüzeyler üzerinde elektroeğrilmiş desenler oluşturularak, hücre tutunması ve proliferasyonunun oluşturulan desenler aracılığıyla manipüle edilmesiyle, hücreleri yönlendirmek mümkün olmuştur.
ÖZ: Bu çalışmanın amacı, hücreleri yönlendirmek için, bir maske/şablon kullanarak 2D pürüzsüz çözücü döküm yöntemiyle üretilmiş Poli(ε-Kaprolakton) (PCL) yüzeyleri üzerine elektroeğirme yöntemiyle üç boyutlu lifli PCL yüzey desenleri üretmektir. Üretilen doku iskelelerinin karakterizasyonları kalınlık ölçümleri, Taramalı Elektron Mikroskopisi (SEM) analizleri, temas açısı (CA) ölçümleri, Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve mekanik testlerle yapılmıştır. SEM mikrograflarına göre, tüm elektroeğrilmiş doku iskele yüzeyleri eşdağılımlı düzgün bir morfoloji sergilerken, çözücü döküm yüzeyleri pürüzsüz ve gözeneksizdir. CA (⁰) ölçümleri, çözücü döküm yüzeylerinin orta derecede hidrofilikliğe (~60⁰) sahip olduğunu gösterirken, elektroeğrilmiş bölgeler daha hidrofobik bir karaktere sahiptir (elekroeğirme kaplı yüzey için ~110⁰ ve elektroeğrilmiş desenler için ~85⁰). Mekanik testler, üretilen iskelelerin kırılgan ve gevrek bir karaktere sahip olduğunu göstermiştir. Ayrıca 7 gün süre ile fare fibroblast (L929) hücreleri ile hücre kültürü çalışmaları yapılmış ve hücre tutunma analizi, MTT analizi, floresans ve SEM analizleri yürütülmüştür. Hücre kültürü çalışmaları, hücrelerin, çözücü döküm ve elektroeğrilmiş yüzeylerinde farklı tutunma ve üreme eğilimlerine sahip olduğunu göstermiştir. Böylece, çözücü dökülmüş yüzeyler üzerinde elektroeğrilmiş desenler oluşturularak, hücre tutunması ve proliferasyonunun oluşturulan desenler aracılığıyla manipüle edilmesiyle, hücreleri yönlendirmek mümkün olmuştur.
Keywords
metallurgical and materials engineering