Ingenieure Handwerk der grundlegende Baustein für electrospun Nanofasern

Electrospinning verwendet elektrische Felder zu manipulieren, nanoskaligen und mikroskaligen Fasern. Die Technik ist gut entwickelt, aber Zeit-und kostenintensiv. Ein team aus Michigan Technological University kam mit einem neuen Weg, um erstellen Sie anpassbare Nanofasern für die wachsende Zellkulturen, schneidet Zeitaufwand für das entfernen von giftigen Lösungsmitteln und Chemikalien. Ihre Arbeit ist erschienen im Elsevier Materalia.

Smitha Rao, assistant professor für biomedizinische Technik an der Michigan Tech, führte die Forschung. Sie sagte, der Ansatz ist innovativ, „wir kommen zu diesem völlig daneben,“ und das team konzentriert sich auf die Straffung electrospun Nanofaser-Produktion. Nanofasern sind als Gerüste, das aus Litzen und Taschen, dass die Zellen wachsen können.

„Wir wollen eine montierte, hoch ausgerichtet Gerüst, dass ideale Strukturen und Muster auf, dass es-Zellen werden wie,“ Rao sagt. „Nehmen Sie eine Zelle, legte es auf porösen materials gegen elastische Materialien gegenüber harten Materialien, und es stellt sich heraus, dass die Zelle hat verschiedene Dinge. In der Regel verwenden Sie abwechslungsreiche Materialien, um diese vielfältigen Eigenschaften. Die Zellen reagieren unterschiedlich, wenn Sie Sie auf verschiedenen Oberflächen, so können wir Gerüste, die diese verschiedenen Bedingungen, während die Materialien?“

Kurz gesagt, ja. Und machen anpassbare Gerüste ist überraschend einfach, vor allem, wenn im Vergleich zur aufwändigen casting-und Additiv-Prozesse in der Regel verwendet für die Produktion von Gerüsten geeignet für elektrospinning. Plus, Rao ‚ s-team entdeckt ein angenehmer Nebeneffekt.

„Wir nehmen die Polymere, dann setzen wir Sie in Lösungen, und wir kamen mit dieser magischen Formel, die funktioniert-und dann mussten wir gehen, electrospin es,“ Rao erklärte, fügte hinzu, dass das team bemerkte etwas merkwürdiges während des Prozesses.

„Wir sahen, dass die Zellen ausgerichtet, ohne uns die Anwendung etwas nach außen. In der Regel, um Sie zu richten, die Sie haben, um Sie in einem elektrischen Feld, oder setzen Sie Sie in eine Kammer, und verrühren Sie das Gerüst, um Sie zu zwingen ausrichten in eine bestimmte Richtung durch anlegen externer Spannungen“, sagte Sie. „Wir sind im Grunde unter die Stücke von diesem Gerüst, werfen es in einer Kultur-Platte und ablegen der Zellen auf.“

Wenn versponnen in ein elektrisches Feld — stellen Sie sich eine Zuckerwatte-Maschine-die selbst-Ausrichtung der Zellen Folgen die strand-und-Tasche Muster des zugrunde liegenden Nanofasern. Rao ‚ s-team, einschließlich der leitende Autor und Doktorand Samerender Nagam Hanumantharao-und Master-Studenten Carolynn Que, festgestellt, dass variierende elektrische Feldstärken führen zu unterschiedlichen pocket-Größen. Bei 18 Kilovolt, die Magie passiert und die Fasern auszurichten, ist einfach so. Um 19 Kilovolt, kleine Taschen form, ideal für kardiale myoblasten. Bei 20 Kilovolt, die Waben, die Taschen weiter in die Fasern. Knochenzellen lieber die Taschen gebildet, die am 21 Kilovolt; die dermalen Zellen sind nicht wählerisch, aber vor allem, wie die geräumigen Zimmer, die wachsen auf 22 Kilovolt.

Rao ‚ s team testete eine Vielzahl von polymer-Mischungen und festgestellt, dass einige der am häufigsten verwendeten Materialien bleiben versucht-und-wahr. Ihre magischen zwei-polymer-Mischung lassen Sie Sie manipulieren die Nanofaser-pocket-Größe; ein drei-polymer-Mischung wurde die Optimierung der mechanischen Eigenschaften möglich. Die Polymere sind polycaprolactone (PCL), biologisch abbaubar und leicht zu gestalten, und leitfähige polyanilin (PANI), die zusammen eine zwei-polymer-Mischung, die kombiniert werden könnte mit Polyvinylidenfluorid) difluoride (PVDF).

„Weil polyanilin ist die Durchführung in der Natur können die Leute werfen es in die Faser-matrix-leitfähig Gerüste für Zellen, wie z.B. Neuronen,“ Rao sagt. „Aber niemand hat diese Materialien zu manipulieren, die Prozess-Bedingungen.“

In der Lage, verwenden die gleichen Materialien, die zum erstellen von verschiedenen Nanofaser-Eigenschaften bedeutet, Beseitigung von chemischen und physikalischen Variablen, die kann Durcheinander mit den experimentellen Ergebnissen. Rao hofft, dass mehr als die Forscher mit Ihrem team Mischungen und Prozesse, beschleunigt die Forschung, um besser zu verstehen, neuronale Mechanismen, beschleunigen die Wundheilung Technologie -, test-Zelllinien und boost rapid prototyping in der biomedizinischen Technik.

„Wir versuchen, den Prozess zu vereinfachen, zu beantworten eine sehr komplexe Frage: wie Zellen sich vermehren und wachsen?“ Rao sagte. „Das ist unser Grundbaustein; dies ist die zwei-durch-zwei Lego. Und Sie können bauen, was Sie wollen.“