Preparation and characterization of nanofiber scaffold of poly (L,L-Lactide-CO-ε-Caprolactone) and poly (L,L-Lactide)

Electrospinning is a non-woven scaffold production process involving the application of a high voltage between a metal syringe needle connected to an injection pump containing the polymer solution and a collector. The increasing of the electric field causes charge induction within the polymer solution, resulting in charge repulsion and the formation of electrostatic forces. These forces oppose to the surface tension of the solution and when a critical voltage is reached, the charge repulsion overcomes the surface tension, causing the initiation of a jet. While the polymer jet travels in a random motion toward the collector the solvent evaporates. In this work, the copolymer poly(L,L-lactide-co-ε-caprolactone) (PLCL) was blended in solution with poly(L,L-lactide) (PLLA) and process parameters, such as applied voltage, flow rate and concentration, were varied until obtaining a fibrous defect-free scaffold. Its morphology was characterized by thermal analysis (DSC) and scanning electron microscopy (SEM); mechanical properties were evaluated by tensile testing and tear resistance. Finally, these PLCL:PLLA substrates were seeded with porcine aortic valve cells and maintained under static culture conditions up to 7 days. At different times of culture, membranes were fixed and visualized by confocal laser scanning microscopy (CLSM) and SEM to evaluate membrane biocompatibility, observed as cell adhesion and colonization within it. Cellular growth was evaluated by MTT assay. The presence of viable cells confirmed its biocompatibility under these conditions. These results demonstrate the feasibility of this method in the production of scaffolds useful for tissue engineering applications.

L’Electrospinning è un processo di preparazione di scaffold non tessuti che consente la preparazione di nano fibre applicando un campoo elettrico molto intenso tra l´ago di una siringa (collegata ad una pompa di iniezione, contenente la soluzione del polimero da elettrofilare) e un colletore metallico. L'aumento del campo elettrico provoca l'induzione di carica all'interno della soluzione di polimero, con conseguente repulsione di carica e formazione di forze elettrostatiche che si oppongono alla tensione superficiale della soluzione. Quando una tensione critica viene raggiunta, la repulsione di carica supera la tensione superficiale, provocando la formazione di un getto continuo. La velocità del getto e l’evaporazione del solvente portano alla deposizione sul collettore di strutture porose costituite da fibre con diametri inferiore al micrometro. In questo lavoro, sono stati utilizzati il copolimero poli(L,L-lattide-co-ε-caprolattone) (PLCL) miscelato nella soluzione da elettrofilare con poli(L,L-lactide) (PLLA) e i parametri di processo, come la tensione applicata, portata e concentrazione, sono state variate fino ad ottenere un scaffold provi di difetti. La morfologia dei prodotti ottenuti è stata caratterizzata tramite analisi termica (DSC) e microscopia elettronica a scansione (SEM), mentre le proprietà meccaniche sono state valutate da prove di trazione e resistenza allo strappo. Infine, i substrati du PLLA:PLCL sono stati seminati con cellule prelevate da valvola aortica suina e mantenuti in condizioni di coltura statica fino a 7 giorni. Ad intervalli prestabiliti, le membrane sono stati fissate e osservate mediante microscopia confocale a scansione laser (CLSM) e SEM per valutare l’ adesione e la colonizzazione cellulare. La vitalità cellulare è stata invece valutata tramite test MTT. La presenza di cellule vitali ha permesso di confermare la biocompatibilità dei substrati preparati nell’arco del lavoro. Nel complesso i risultati ottenuti dimostrano la adeguatezza sia del materiale che della tecnica di preparazione dei supporti per la preparazione di scaffold utilizzabili per applicazioni in ingegneria dei tessuti.