Aclamado como un "cruce entre una centrífuga de alta velocidad y una máquina de algodón de azúcar, "Los bioingenieros de Harvard han desarrollado un nuevo tecnología práctica para fabricar diminutas nanofibras.

La referencia del autor principal Mohammad Reza Badrossamay al tratamiento de feria de azúcar hilado es deliberada, a medida que el dispositivo gira literalmente, y con la misma facilidad, se estira y empuja hilos a base de polímero de 100 nanómetros de diámetro utilizando un tambor giratorio y una boquilla.

La invención, informó en la edición en línea del 24 de mayo de Nano letras , podría ser una bendición para la industria, con aplicaciones potenciales que van desde órganos artificiales y regeneración de tejidos hasta ropa y filtros de aire. Los investigadores han presentado una patente sobre su descubrimiento.

"Este es un método muy superior para fabricar nanofibras en comparación con los métodos típicos, con un rendimiento de producción mucho mayor, "dice el coautor Kit Parker, Thomas D. Cabot Profesor Asociado de Ciencias Aplicadas y Profesor Asociado de Bioingeniería en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard (SEAS); miembro principal de la facultad del Instituto Wyss de Ingeniería de Inspiración Biológica en Harvard; y miembro del Harvard Stem Cell Institute. "Nuestra técnica será muy deseable para la industria, ya que las máquinas simples podrían llevar fácilmente la producción de nanofibras a cualquier laboratorio. En efecto, con esta técnica podemos incorporar los nanotextiles ".

Por el contrario, el método más común para crear nanofibras es mediante electrohilado, o enviar un cambio eléctrico de alto voltaje en una gota de polímero líquido para extraer largos mechones de hilos a nanoescala. Si bien es efectivo, El electrohilado ofrece un control limitado y un bajo rendimiento de las fibras deseadas.

Los investigadores de Harvard recurrieron a una solución más simple, utilizando hilado de chorro rotatorio. La alimentación rápida y luego la rotación del material polimérico dentro de un depósito encima de un motor controlable ofrece más control y mayor rendimiento.

Cuando gira, el material se estira de manera muy similar a como lo hace el azúcar fundido cuando comienza a secarse y adelgazarse, cintas sedosas. Al igual que en la producción de algodón de azúcar, las nanofibras se extruyen a través de una boquilla mediante una combinación de presión hidrostática y centrífuga.

La pila resultante de fibras extruidas se forma en una forma similar a un bagel de unos 10 cm de diámetro.

"El nuevo sistema ofrece la fabricación de polímeros sintéticos y naturales, así como un gran control sobre la alineación de las fibras y la porosidad de la banda, organización jerárquica y espacial de andamios fibrosos y conjuntos tridimensionales, "dice Badrossamay, becario postdoctoral en el Instituto Wyss y miembro del laboratorio de Parker en SEAS.

Los investigadores probaron el nuevo dispositivo utilizando una variedad de polímeros sintéticos y naturales como el ácido poliláctico en el cloroformo. un polímero biodegradable creado a partir de almidón de maíz o caña de azúcar que se ha utilizado como alternativa ecológica al plástico en artículos como vasos desechables.

Es más, el método de hilado rápido proporciona un alto grado de flexibilidad ya que el diámetro de las fibras se puede manipular fácilmente y las estructuras se pueden integrar en una estructura tridimensional alineada o en cualquier forma simplemente variando cómo se recogen las fibras.

La forma de las fibras también se puede alterar, que van desde cuentas hasta texturizadas y suaves.

Grupo de Biofísica de la Enfermedad de Parker (DBG), que tiene una amplia experiencia en ingeniería de tejidos cardíacos, también utilizó la tecnología para formar andamios de ingeniería de tejidos, o estructuras artificiales sobre las que se puede formar y crecer tejido.

El tejido cardíaco de ratas se integró y alineó con las nanofibras, y, como se vio en estudios anteriores, formado músculo batiendo.

"Estuve visitando la Sociedad de Cirujanos Laproscópicos hace un par de años para ver las demostraciones de equipos y me di cuenta de que necesitábamos desarrollar técnicas para miniaturizar la producción de andamios para poder hacerlo in vivo. Nuestro hallazgo es el primer paso, "explica Parker." Las pruebas iniciales sugieren que nuestra técnica es increíblemente versátil tanto para la investigación como para las aplicaciones diarias. Como el hilado de chorro rotatorio no requiere alto voltaje, realmente lleva la fabricación de nanofibras a todo el mundo ".

Los investigadores esperan perfeccionar aún más el proceso para las aplicaciones de ingeniería de tejidos y buscar oportunidades para aprovechar el avance en otras aplicaciones textiles.