静电纺丝使用电场来操纵纳米级和微米级纤维。该技术发展良好但耗时且昂贵。密歇根理工大学的一个团队提出了一种新的方法来创建可定制的纳米纤维，用于培养细胞培养物，从而减少去除有毒溶剂和化学品的时间。他们的作品发表在Elsevier的Materialia上。
密歇根理工大学生物医学工程助理教授Smitha Rao领导了这项研究。她说，这种方法具有创新性，“我们正在完全侧重于此，”该团队专注于简化电纺纳米纤维的生产。纳米纤维被用作支架，由股线和口袋组成，可以生长细胞。
“我们想要一个装配好，高度对齐的脚手架，它具有理想的结构和图案，细胞会喜欢，”Rao说。“拿一个细胞，把它放在多孔材料上，而不是弹性材料和硬质材料上，事实证明细胞做了不同的事情。通常你会使用不同的材料来获得这些不同的特性。当你把它们放在不同的表面上时，细胞反应不同，所以我们可以制作提供这些不同条件的脚手架，同时保持材料相同吗?“
简而言之，是的。制造可定制的支架非常简单，特别是与通常用于生产适用于静电纺丝的支架的费力铸造和添加工艺相比。此外，Rao的团队发现了一个令人愉快的副作用。
“我们采用聚合物，然后我们将它们放入溶液中，我们想出了这种神奇的配方 - 然后我们不得不静电喷涂它，”Rao解释说，并补充说团队在这个过程中发现了一些奇怪的东西。
“我们看到细胞排列而没有我们在外部施加任何东西。通常，为了使它们对齐，你必须将它们放在电场中，或者将它们放在室内并搅动支架以迫使它们通过应用在特定方向上对齐外部压力，“她说。“我们基本上把这个脚手架的碎片扔进培养皿中并将细胞放在上面。”
当在电场中旋转时 - 想象一下棉花糖机器 - 自对准细胞遵循下面的纳米纤维的褶皱和口袋图案。Rao的团队，包括主要作者和博士生Samerender Nagam Hanumantharao和硕士生Carolynn Que，发现不同的电场强度导致不同的口袋大小。在18千伏时，魔法发生了，光纤就是这样。在19千伏时，形成小口袋，非常适合心肌成肌细胞。在20千伏时，口袋的蜂窝状物在纤维中膨胀。骨细胞更喜欢21千伏处形成的口袋;皮肤细胞不挑剔，但特别喜欢22千伏的宽敞房间。
Rao的团队测试了各种聚合物混合物，发现一些最常见的材料仍然是经过验证的。他们神奇的双聚合物混合物让他们操纵纳米纤维口袋大小;三聚合物混合物可以调整机械性能。聚合物包括聚己内酯(PCL)，可生物降解且易于成型，以及导电聚苯胺(PANI)，它们一起制成双聚合物共混物，其可与聚偏二氟乙烯(PVDF)组合。
“由于聚苯胺在自然界中是导电的，人们可以把它扔进纤维基质中，为神经元等细胞提供导电支架，”Rao说。“然而，没有人使用这些材料来操纵工艺条件。”
能够使用相同的材料来创建不同的纳米纤维特征意味着消除可能混淆实验结果的化学和物理变量。Rao希望随着越来越多的研究人员使用她的团队的混合和加工，它将加速研究，以更好地了解神经机制，加快伤口愈合技术，测试细胞系并促进生物医学工程中的快速原型制作。
“我们正在努力简化流程，以回答一个非常复杂的问题：细胞是如何增殖和生长的?”饶说。“这是我们的基本构建模块;这是2比2的乐高。你可以从那里建造你想要的任何东西。”
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