Электроспиннинг использует электрические поля для манипулирования наноразмерными и микромасштабными волокнами. Техника хорошо разработана, но требует много времени и средств. Команда из Мичиганского технологического университета придумала новый способ создания настраиваемых нановолокон для выращивания клеточных культур, которые сокращают время, затрачиваемое на удаление токсичных растворителей и химикатов.
Их работа опубликована в Materialia ( «Самосборка трехмерных наноструктур в электроформованных поликапролактон-полианилиновых волокнах и их применение в качестве каркасов для тканевой инженерии» ).
Смита Рао, доцент кафедры биомедицинской инженерии в Мичиганском техническом институте, руководила исследованиями. Она сказала, что подход новаторский, «мы идем к этому совершенно боком», и команда сконцентрировалась на рационализации производства нановолокна с электропрядом. Нановолокна используются в качестве каркасов, состоящих из прядей и карманов, которые могут выращивать клетки.
«Нам нужен собранный, высоко выровненный каркас, на котором есть идеальные структуры и узоры, которые понравятся клеткам», — сказал Рао. «Возьмите ячейку, наденьте ее на пористые материалы, эластичные материалы или твердые материалы, и получается, что ячейка делает разные вещи. Обычно вы используете различные материалы, чтобы получить эти разнообразные характеристики. Ячейки реагируют по-разному, когда вы кладете их на разные поверхности, поэтому можем ли мы изготовить каркасы, которые обеспечивают эти разные условия, сохраняя материалы одинаковыми? »
В двух словах, изготовление настраиваемых каркасов удивительно просто, особенно по сравнению с трудоемкими процессами литья и добавления, обычно используемыми для изготовления каркасов, пригодных для электроспиннинга. Кроме того, команда Рао обнаружила приятный побочный эффект.
«Мы берем полимеры, затем мы помещаем их в растворы, и мы придумали эту волшебную формулу, которая работает — и затем мы должны были ее подвергнуть электроспингу», — объяснил Рао, добавив, что команда заметила что-то странное во время процесса.
«Мы увидели, что камеры выровнены без какого-либо внешнего воздействия. Как правило, чтобы выровнять их, вы должны поместить их в электрическое поле или поместить их в камеру и перемешать эшафот, чтобы заставить их выравниваться в определенном направлении, применяя внешние напряжения », — сказала она. «В основном мы берем кусочки этого леса, бросаем его в чашку для культивирования и бросаем на него клетки».
При вращении в электрическом поле — представьте себе машину для сладкой ваты — самоустанавливающиеся ячейки следуют схеме «пряди и карман» лежащих в основе нановолокон. Команда Рао, в том числе ведущий автор и аспирант Самерендер Нагам Ханумантхарао и магистр Каролин Ку, обнаружили, что разная напряженность электрического поля приводит к разным размерам карманов. При 18 киловольтах происходит волшебство, и волокна выравниваются именно так. В 19 киловольт, маленькие карманы формы, идеально подходит для миобластов сердца. При 20 киловольтах, соты карманов расширяются в волокнах. Костные клетки предпочитают карманы, сформированные в 21 киловольт; дермальные клетки не придирчивы, но особенно как просторные комнаты, которые растут в 22 киловольта.
Команда Рао провела испытания различных полимерных смесей и обнаружила, что некоторые из наиболее распространенных материалов остаются проверенными. Их волшебная двухполимерная смесь позволила им манипулировать размером с карман из нановолокна; трехполимерная смесь сделала возможным изменение механических свойств. Полимеры включают поликапролактон (PCL), биоразлагаемый и простой в форме, и проводящий полианилин (PANI), которые вместе образуют двухполимерную смесь, которая может быть объединена с поливинилидендифторидом (PVDF).
«Поскольку полианилин является проводящим по своей природе, люди могут выбросить его в матрицу волокна, чтобы получить проводящие каркасы для клеток, таких как нейроны», — сказал Рао. «Однако никто не использовал эти материалы для манипулирования условиями процесса».
Возможность использовать одни и те же материалы для создания различных характеристик нановолокон означает исключение химических и физических переменных, которые могут испортить результаты экспериментов. Рао надеется, что по мере того, как все больше исследователей будут использовать смеси и процессы своей команды, она ускорит исследования, чтобы лучше понять нейронные механизмы, ускорить технологию заживления ран, протестировать клеточные линии и ускорить создание прототипов в биомедицинской инженерии.
«Мы пытаемся упростить процесс, чтобы ответить на очень сложный вопрос: как клетки размножаются и растут?», — сказал Рао. «Это наш основной строительный блок; это два на два лего. И ты можешь строить там все, что захочешь.
В химической и нефтехимической промышленности арматура — не просто деталь. Это контроль. Здесь перекрывают поток,…
Мир, в котором мы варим реактивы и считаем молекулы, неожиданно оказался на передовой цифровой революции.…
Свинцовый порошок давно перестал быть материалом, который интересует исключительно металлургов или работников оборонной отрасли. Сегодня…
Иногда кажется, что крупные технологические проекты остаются где-то в прошлом. Но реальность упрямо показывает обратное.…
Химическая и нефтехимическая промышленность давно перестала быть только про реакторы, трубы и лаборатории. Сегодня это…
Тема сегодняшней публикации напрямую связана с нашей профессиональной сферой. Дизель-генератор — это сложный агрегат, эффективность…