Preparation and characterization of scaffold nanofibers by electrospinning, based on chitosan and fibroin from Silkworm (Bombyx mori)
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Resumen en español
(Eng) Here we present a study on the preparation of scaffolding for nanofibers composed of chitosan (QS) and fibroin from cocoon silkworm (Bombyx mori) (FGS) for its potential use in biomedicine. The scaffolds conformed by nanofibers were prepared from different mixtures of QS and FGS. They were characterized with analytical techniques such as scanning electron microscopy-SEM, infrared spectroscopy-FTIR, X-ray diffraction-XRD, Thermogravimetric Analysis-TGA, Differential Scanning Calorimetry-DSC and Citocompatibility tests, to determine its morphology, functional groups, thermal transitions, and cell viability of the scaffolding QS/FGS. Nanofibers of different diameters of QS/FGS (8-177 nm) were obtained and compared with the fibers of cocoons (22-36 μm) and fibroin (7-13 μm). The best scaffolds were achieved from a physical mixture with a weight ratio QS: FGS (1:3) dissolved in trifluoroacetic acid under the following electrospinning parameters. Voltage: 20 kV, injection flow: 0.5 ml/h, needle-collector distance: 12 cm, relative humidity: 28% Temperature: 25 ° C. It was determined that the scaffolding QS/FGS possessed fibers with nanometric diameters less than 200 nm, which allow optimal cell adhesion and thermal stability at the application site, with a view to control the degradation of the scaffold. Thermal analyses, supplemented with XRD studies reveal the internal structure of the fibers. Besides Cytocompatibility test on prepared cell scaffolds, it indicates that the integrity requirement was achieved and the necessity to control the pH to achieve an increased cell viability. The results show that nanofibers QS/FGS can be a good candidate for tissue engineering in biomedical applications such as scaffolds.
Resumen en español
(Spa) Aquí se presenta un estudio sobre preparación de andamios de nanofibras compuestos por quitosano (QS) y fibroína del capullo de gusano de seda (Bombyx mori) (FGS) para su potencial uso en biomedicina. Los andamios conformados por nanofibras se prepararon a partir de diferentes mezclas de QS y FGS, se caracterizaron con apoyo de técnicas analíticas como microscopia electrónica de barrido- SEM, espectroscopia infrarroja-FTIR, difracción de rayos X- DRX, termogravimetría-TGA, calorimetría diferencial de barrido-DSC y pruebas de citocompatibilidad con el fin de determinar su morfología, grupos funcionales, transiciones térmicas, viabilidad y evaluación celular de los andamios QS/FGS, respectivamente. Se obtuvieron andamios de fibras de diámetros nanométricos de QS/ FGS (8-177 nm) y se compararon con las fibras de los capullos de seda de gusano (22-36 μm) y las fibras de la fibroína (7-13 μm). Los mejores andamios se lograron a partir de una mezcla física con relación en peso QS/FGS (1:3) disuelta en ácido trifluoroacético bajo los siguientes parámetros de electrohilado: voltaje: 20 kV, flujo de inyección: 0.5 mL/h, distancia aguja-colector: 12 cm, humedad relativa: 28% y temperatura: 25°C. Se determinó que los andamios QS/FGS poseen fibras con diámetros nanométricos inferiores a 200 nm, las cuales permitirán una óptima adhesión celular; una estabilidad térmica en el lugar de aplicación, con el fin de controlar la degradación del andamio. El análisis térmico, complementado con los estudios de DRX revela la estructura interna de las fibras. Además las pruebas citocompatibilidad sobre los andamios celulares preparados, indican que cumple el requisito de integridad, y la necesidad de controlar el pH para lograr una mayor viabilidad celular. Los resultados indican que las nanofibras de QS/FGS pueden ser un buen candidato para la ingeniería de tejidos en aplicaciones biomédicas como andamios celulares.