Fabrication and characterization of polycaprolactone/graphene oxide electrospun scaffolds for tissue engineering applications

Abstract

A recente evolução científica no campo da engenharia de tecidos (TE) criou oportunidades únicas para fabricar tecidos de substituição de órgãos artificiais em laboratório a partir de combinações de matrizes extracelulares (andaimes), células e moléculas biologicamente ativas. adicionalmente, a formulação de compósitos poliméricos reforçados com cargas nanométricas como o óxido de grafeno (GO) mostrou ser possível uma grande melhoria de várias propriedades destes compósitos em relação aos polímeros simples. No presente estudo, matrizes fibrosas de policaprolactona (PCL) e de PCL-GO foram preparadas através de eletrofiação sob diferentes condições. Foi analisado o efeito de vários parâmetros de electrofiação tais como, peso molecular do polímero, solventes, concentração, caudal, tensão e distância de trabalho, sobre a morfologia das fibras eletrofiado. A incorporação de GO nas fibras de PCL alterou a morfologia, química de superfície e as propriedades mecânicas das fibras de PCL compósitos, o que foi comprovado por meio de várias técnicas de caracterização. As matrizes fibrosas de PCL-GO com a concentração de GO de 0,1% em peso demonstraram ser a combinação mais interessante para estudos futuros em TE.

Scientific advancements in the field of tissue engineering (TE) have created unique opportunities to fabricate artificial tissue or organ replacement components in the laboratory from combinations of engineered extracellular matrices (scaffolds), cells and biologically active molecules. Polymer composites reinforced with nanosized graphene oxide (GO) fillers have shown large improvement of various properties over the pristine polymers. In the present study, polycaprolactone (PCL) and PCL-GO fibres were prepared through electrospinning under different conditions. The effect of several electrospinning parameters (polymer molecular weight, solvent system, concentration, flow rate, voltage and working distance) on the morphology of the electrospun fibres was investigated. The GO nanosheets were successfully incorporated into the PCL fibres and the changes in the morphology, surface chemistry and mechanical properties were analyzed through various characterization techniques. The PCL-GO electrospun fibres with GO concentration of 0.1 wt% was found to be the most attractive combination which can be utilized for future TE applications.