Полые конструкции из шаров: Полые шары — основа конструкции системы «БрГТУ»

Полый шарик из нановолокна-маше, имитирующий трехмерную структуру кисты

. 2021 11 июля; 13 (14): 2273.

doi: 10.3390/polym13142273.

Ван-Ин Хуан ¹ , Норичика Хашимото ² , Рюхэй Китай ³ , Шин-Ичиро Суе ^{1 4 5} , Сатоши Фудзита ^{1 4 5}

Принадлежности

• ¹ Кафедра передовых междисциплинарных наук и технологий Высшей инженерной школы Университета Фукуи, 3-9-1 Букё, Фукуи-ши 910-8507, Япония.
• ² Кафедра нейрохирургии, Университет медицинских наук Фукуи, 55-13-1 Эгами, Фукуи-ши 910-3190, Япония.
• ³ Отделение нейрохирургии, Медицинский центр Кага, Ри 36 Сакуми, Кага-ши 922-8522, Япония.
• ⁴ Факультет передовых волоконных технологий и науки, Университет Фукуи, 3-9-1 Букё, Фукуи-ши 910-8507, Япония.
• ⁵ Организация программ развития наук о жизни, Университет Фукуи, 3-9-1 Букё, Фукуи-ши 910-8507, Япония.

• PMID: 34301031
• PMCID: PMC8309222
• DOI: 10. 3390/полим13142273

Бесплатная статья ЧВК

Ван-Ин Хуанг и др. Полимеры (Базель). 2021 .

Бесплатная статья ЧВК

. 2021 11 июля; 13 (14): 2273.

doi: 10.3390/polym13142273.

Авторы

Ван-Ин Хуан ¹ , Норичика Хашимото ² , Рюхэй Китай ³

, Шин-Ичиро Суе ^{1 4 5} , Сатоши Фудзита ^{1 4 5}

Принадлежности

• ¹ Кафедра передовых междисциплинарных наук и технологий Высшей инженерной школы Университета Фукуи, 3-9-1 Букё, Фукуи-ши 910-8507, Япония.
• ² Кафедра нейрохирургии, Университет медицинских наук Фукуи, 55-13-1 Эгами, Фукуи-ши 910-3190, Япония.
• ³ Отделение нейрохирургии, Медицинский центр Кага, Ри 36 Сакуми, Кага-ши 922-8522, Япония.
• ⁴ Факультет передовых волоконных технологий и науки, Университет Фукуи, 3-9-1 Букё, Фукуи-ши 910-8507, Япония.
• ⁵ Организация программ развития наук о жизни, Университет Фукуи, 3-9-1 Букё, Фукуи-ши 910-8507, Япония.

• PMID: 34301031
• PMCID: PMC8309222
• DOI: 10. 3390/полим13142273

Абстрактный

Случайная злокачественная трансформация внутричерепных эпидермоидных кист в плоскоклеточный рак остается плохо изученной; срочно необходима разработка модели кисты in vitro. Для этой цели мы разработали полую сферу из нановолокна, «шар из нановолокна-маше». Эта полая структура была изготовлена ​​путем электропрядения нановолокна на шарики альгинатного гидрогеля с последующим растворением шариков. Шар диаметром примерно 230 мм

3 внутренний объем имел волокнистую геометрию, имитирующую топографию внеклеточного матрикса. Два протока, расположенные на противоположных сторонах, обеспечивали путь обмена питательными веществами и отходами. Это привело к градиенту концентрации, который индуцировал направленную миграцию, при которой засеянные клетки беспорядочно прикреплялись к внутренней поверхности, формировали высокоориентированную структуру, а затем секретировали плотную паутину коллагеновых фибрилл. Выровненные по окружности волокна на внутреннем стыке между воздуховодом и полым шаром препятствуют миграции клеток из внутренней части, подобно ловушке для рыбных бутылок. Эта структура способствовала формированию адэпителиального слоя на внутренней поверхности. Новая техника нановолоконного маше с использованием полого волокнистого каркаса миллиметрового размера превосходно подходит для исследования физиологии кисты.

Ключевые слова: 3D структура; альгинат; электропрядение; полый шар; нановолокно; тканевая инженерия.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Цифры

Схема 1

Концептуальная иллюстрация изготовления…

Схема 1

Концептуальная иллюстрация изготовления шарика-маше из нановолокна на основе шариков альгинатного геля.

Схема 1

Концептуальная иллюстрация изготовления мяча-маше из нановолокна на основе шариков альгинатного геля.

Рисунок 1

( а ) Мяч из нановолокна-маше…

Рисунок 1

( a ) Мяч из нановолокна-маше, спряденный на проволоке. ( b ) Макроскопический…

Рисунок 1

( a ) Мяч из нановолокна-маше, спряденный на проволоке. ( b ) Макроскопические изображения общей структуры и ( c ) полусферы из нановолокна-маше. ( d – g ) СЭМ-изображения, показывающие морфологию шарика из нановолокна-маше. ( d ) Вид спереди на полусферу, показывающую чашеобразную структуру. ( e ) Вид полусферы сзади, показывающий отверстие для посева клеток. ( f ) Продольный разрез шарика и канала из нановолоконного маше. (Стрелка: граница между воздуховодом и центральной сферой.) ( g ) Поперечное сечение шарика из нановолокна маше с большим увеличением. Наблюдалась различная геометрия волокон и степени выравнивания на внутренней и внешней поверхностях.

Рисунок 2

( a,b ) СЭМ-изображение,…

Рисунок 2

( a,b ) СЭМ-изображение, ( c,d ) распределение волокон по диаметру и ( e,f…

фигура 2

( a,b ) СЭМ-изображение, ( c,d ) распределение диаметра волокна и ( e,f ) распределение ориентации на внутренней ( a,c,e ) и наружная поверхность ( b,d,f ) мяча из нановолокна-маше. Ориентация внутренних (случайных) и внешних (выровненных) волокон значительно различалась.

Рисунок 3

ATR-FTIR спектры альгината,…

Рисунок 3

ATR-FTIR спектры альгината, внутренней и внешней поверхности шарика из нановолокна-маше и…

Рисунок 3

Спектры ATR-FTIR альгината, внутренней и внешней поверхности мяча из нановолокна-маше и PHBH.

Рисунок 4

Угол контакта с водой электропряди…

Рисунок 4

Угол контакта с водой электроформованного листа нановолокна PHBH до и после кислородной плазмы…

Рисунок 4

Угол контакта с водой электроформованного листа нановолокна PHBH до и после обработки кислородной плазмой.

Рисунок 5

РЭМ изображения U-251 MG…

Рисунок 5

СЭМ-изображения культуры U-251 MG на шаре из нановолокна-маше с покрытием из фибронектина для 72…

Рисунок 5

СЭМ-изображений культуры U-251 MG на шаре из нановолоконного маше, покрытом фибронектином, в течение 72 часов. ( a ) Клетки прилипли к внутренней поверхности, где волокна были беспорядочно ориентированы, при наблюдении с малым увеличением. ( b ) Адгезия однородных клеток к внутренней поверхности ( c ) способствовала формированию адэпителиального слоя при двух увеличениях. (Желтый цвет на изображении в искусственном цвете: клетки).

Рисунок 6

U-251 MG приклеен к…

Рисунок 6

U-251 MG прилипает к внутренней поверхности нановолоконного шарика-маше после…

Рисунок 6

U-251 MG прилип к внутренней поверхности шарика из нановолокна-маше после трехнедельного культивирования. ( a ) Наблюдение за структурой полого шарика из нановолокна-маше, разрезанного пополам. ( b ) Слой клеток, плотно покрывающий внутреннюю поверхность после длительного культивирования. ( c ) Градиент концентрации среды способствовал выравниванию клеток по направлению к выходу протока. ( d ) Увеличенный вид входа воздуховода. Клетки ориентированы вдоль выровненного в окружном направлении между центральной сферой и протоками, но периферия протока оказалась случайной по направлению к протоку. (Изогнутая стрелка: периферическое волокно на границе раздела; наконечники стрелок: ориентация волокон на периферии протока). ( e ) Инвазия клеток (поперечный разрез). Слой клеток, покрывающий внутреннюю поверхность, не показал явного проникновения в волокна.

Рисунок 7

( a ) Внеклеточный высокоплотный…

Рисунок 7

( a ) Внеклеточный матрикс высокой плотности ( b ) секретируемая паутина коллагена…

Рисунок 7

( a ) Внеклеточный матрикс высокой плотности ( b ), секретируемый паутиной коллагеновых фибрилл из клеток U251 MG в шарике из нановолокна-маше.

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Похожие статьи

• Настраиваемая трехмерная нановолоконная архитектура поликапролактона с помощью дивергентного электропрядения для потенциальных приложений тканевой инженерии.

  Тан Г.З., Чжоу Ю. Тан Г.З. и др. Наномикро Летт. 2018;10(4):73. doi: 10.1007/s40820-018-0226-0. Epub 2018 25 октября. Наномикро Летт. 2018. PMID: 30417005 Бесплатная статья ЧВК.

• Выровненные проводящие биомиметические каркасы ядро-оболочка на основе нитей нановолокон/гидрогеля для улучшенного выравнивания и удлинения трехмерных отростков нейритов.

  Ван Л., Ву И., Ху Т., Ма П.С., Го Б. Ван Л. и др. Акта Биоматер. 201915 сентября; 96: 175-187. doi: 10.1016/j.actbio.2019.06.035. Epub 2019 29 июня. Акта Биоматер. 2019. PMID: 31260823

• Быстрая регенерация периферических нервов, вызванная иерархически выровненным гидрогелем фибриновых нановолокон.

  Du J, Liu J, Yao S, Mao H, Peng J, Sun X, Cao Z, Yang Y, Xiao B, Wang Y, Tang P, Wang X. Ду Дж. и др. Акта Биоматер. 2017 июнь; 55: 296-309. doi: 10.1016/j.actbio.2017.04.010. Epub 2017 12 апр. Акта Биоматер. 2017. PMID: 28412554

• Каркасы на основе нановолокна 3D Electrospun: от препаратов и свойств до приложений для регенерации тканей.

  Хань С., Не К., Ли Дж., Сун К., Ван С., Ли С., Ли К. Хан С. и др. Стволовые клетки 2021 17 июня; 2021:87

  . дои: 10.1155/2021/87
  . Электронная коллекция 2021. Стволовые клетки 2021. PMID: 34221024 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Потенциал нановолоконной матрицы в качестве тканеинженерных каркасов.

  Ма З., Котаки М., Инаи Р., Рамакришна С. Ма З и др. Ткань англ. 2005 янв-февраль;11(1-2):101-9. doi: 10.1089/тен.2005.11.101. Ткань англ. 2005. PMID: 15738665 Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Электроформованные композитные нановолокна для функционального применения.

  Улла С., Хашми М., Ким И.С. Улла С. и др. Полимеры (Базель). 2022 5 июня; 14 (11): 2290. doi: 10.3390/polym14112290. Полимеры (Базель). 2022. PMID: 35683961 Бесплатная статья ЧВК.

Рекомендации

1. 1. Faltaous AA, Leigh EC, Ray P., Wolbert TT Редкая трансформация эпидермоидной кисты в плоскоклеточную карциному: клинический случай с обзором литературы. Являюсь. Дж. Дело, представитель 2019 г.;20:1141–1143. doi: 10.12659/AJCR.912828. — DOI — ЧВК — пабмед
2. 1. Осборн А. Г., Прис М.Т. Внутричерепные кисты: рентгенопатологическая корреляция и подход к визуализации. Радиология. 2006; 239: 650–664. doi: 10.1148/radiol.2393050823. — DOI — пабмед
3. 1. Хошнуд Н., Заманян А. Всесторонний обзор биочернил без каркаса для биопечати. Биопечать. 2020;19:e00088. doi: 10.1016/j.bprint.2020.e00088. — DOI
4. 1. Чо М. С., Ким С.Дж., Ку С.Ю., Пак Дж.Х., Ли Х., Ю Д.Х., Парк Ю.С., Сонг С.А., Чой Ю.М., Ю Х.Г. Создание пигментных эпителиальных клеток сетчатки из эмбриональных стволовых клеток, полученных из сферических нервных масс. Стволовые клетки Res. 2012;9: 101–109. doi: 10.1016/j.scr.2012.05.002. — DOI — пабмед
5. 1. Тери М. Микроструктура как инструмент для расшифровки морфогенеза и функций клеток. Дж. Клеточные науки. 2010; 123:4201–4213. doi: 10.1242/jcs.075150. — DOI — пабмед

Грантовая поддержка

• 19K09502/Японское общество содействия науке

Разница между сварным полым шаровым шарниром и болтовым шаровым шарниром

Плоская пространственная рама относится к системе пространственных элементов, поэтому в узлах имеется много элементов. Качество узловой конструкции будет напрямую влиять на рабочие характеристики, качество монтажа и стоимость проектирования грунта пространственной рамы. Требования к конструкции узлов пространственного каркаса: надежная работа, простота конструкции, удобство обработки и монтажа, экономия стали. Существует много типов соединений, таких как соединения пластин, полусферические соединения, сферические соединения, круглые соединения и т. д. В настоящее время наиболее часто используемыми в моей стране являются сварные полые сферические соединения и болтовые сферические соединения.

сварной полый шаровой шарнир и болтовой шаровой шарнир

1. приварной полый шаровой шарнир

сварной полый шаровой шарнир

При сварке полых сферических соединений две круглые стальные пластины прессуются горячим или холодным прессованием в две полусферические обечайки, а затем свариваются встык. Он применялся к различным пространственным рамам с использованием стержней из стальных труб. Его преимущества заключаются в том, что сфера не имеет направления и может быть соединена стержнями в любом направлении. Стальная труба разрезается перпендикулярно своей оси и естественным образом центрируется при соединении с полым шаровым узлом без эксцентриситета, и сила узла очевидна. Сварные полые шаровые шарниры бывают двух типов: ребристые и мелкоребристые. Диаметр шара в первую очередь определяется конструкцией, а зазор между стержнями, соединенными с шарниром, должен быть менее 20 мм. В то же время, чтобы уменьшить характеристики шаровых шарниров, в пространственной раме следует использовать один или два вида полых шаров. Толщину стенки шара можно принять от 1/30 до 1/45 диаметра, а отношение толщины стенки шара к максимальной толщине стенки присоединяемой стальной трубы должно составлять 1,2 к 2,9.0003

При сжатии сферы, если ее стенка тонкая, она локально дестабилизируется и выйдет из строя. При натяжении он может быть поврежден вдоль соединительного сварного шва между стальной трубой и стенкой шара. Если стенка шара слишком тонкая, стенка шара может быть повреждена пробивкой. Чтобы улучшить несущую способность полого шарового шарнира, когда внешний диаметр полого шара равен или превышает 300 мм, а внутреннее усилие стержня велико, в шар может быть установлено ребро жесткости, а ребро может быть расположено в плоскости основной тяги. Ребро жесткости представляет собой кольцо, приваренное к внутренней стенке полой сферы, причем толщина ребра должна быть меньше толщины стенки сферы. Недостатком полого шарового шарнира является то, что штамповка и сварка обходятся грунтом. Полусфера должна разрезать стальную пластину на круг, а коэффициент использования материала низкий, поэтому потребление стали велико. Как правило, потребление стали полого шарового шарнира составляет около 20% всей конструкции пространственной рамы. % до 25%. При этом длина стержня должна быть очень точной. В последние годы этот тип соединения постепенно заменяется болтовым шаровым соединением.

2. Болт шарового шарнира

болт шаровой опоры

 

Болтовой шаровой шарнир предназначен для фрезерования нескольких квадратных и треугольных граней на поверхности цельного литого стального шара. Эти грани перпендикулярны радиусу сферы, образуя алмазоподобную многогранную сферу. Просверлите отверстия на каждой грани. Отверстие и пряжка, затем соедините стальную трубу и сферу болтами. Болтовая шаровая опора имеет малый вес и красивую форму за счет уменьшения конца стержня. К каждому узлу может быть подключено до восемнадцати участников. Сварочные работы в узлах значительно снижены, установка чрезвычайно удобна, ее можно разобрать и даже собрать столб за столбом на большой высоте без строительных лесов. Его можно использовать для всех видов пространственных каркасов, особенно для пространственных каркасов, состоящих из четырехугольных пирамид и треугольных конусов. Однако недостатком такого соединения является сложность обработки шара и высокая цена. В то же время конец стальной трубы необходимо открыть (для болтов), что не способствует предотвращению ржавчины.