In de film "Transformers, "auto's veranderen in robots, jets of een verscheidenheid aan machines. Een soortgelijk concept inspireerde een groep onderzoekers om gasschuimen, dat is een mengsel van chemicaliën dat gasbellen veroorzaakt, en 3D-vormtechnologieën om elektrospun membranen snel om te zetten in complexe 3D-vormen voor biomedische toepassingen.

In Technische Natuurkunde Beoordelingen , de groep rapporteert over zijn nieuwe aanpak die aanzienlijke verbeteringen in snelheid en kwaliteit laat zien in vergelijking met andere methoden. Het werk is ook de eerste succesvolle demonstratie van de vorming van 3-D neurale weefselconstructies met een geordende structuur door differentiatie van menselijke neurale voorlopercellen/stamcellen op deze getransformeerde 3-D nanovezelsteigers.

"Electrospinning is een technologie om nanovezelmembranen te produceren, " zei co-auteur Jingwei Xie, aan het Universitair Medisch Centrum van Nebraska. "Het natuurkundige principe erachter omvat het toepassen van een elektrische kracht om de oppervlaktespanning van een oplossing te overwinnen om een ​​oplossingsstraal te verlengen tot continue en ultrafijne vezels na verdamping van het oplosmiddel."

Vanwege een intrinsieke eigenschap van elektrospinnen, nanovezels worden vaak afgezet om 2D-membranen of vellen te vormen met dichte structuren en kleine poriegroottes die kleiner zijn dan de grootte van cellen.

"Dit remt de toepassingen van elektrospun nanovezels enorm, omdat cellen niet door de nanovezelmembranen kunnen zaaien of doordringen, wat onwenselijk is, " hij legde uit.

Onderzoekers combineerden gasschuim- en 3D-vormconcepten om nanovezelmembranen uit te breiden in een beperkte ruimte om vooraf ontworpen 3D nanovezelobjecten te vormen in cilindrische, rechthoekig, bolvormig, en onregelmatige vormen.

"Onze 3D-objecten hebben de juiste poriegrootte en gecontroleerde vezeluitlijning voor het geleiden en verbeteren van celpenetratie om nieuw weefsel te vormen, ' zei Xie.

Het werk van de groep is belangrijk, omdat het binnen een uur kan. Andere methoden kunnen tot 12 uur nodig hebben om het transformatieproces te voltooien.

"Dankzij het vermogen om de architectuur van de extracellulaire matrix na te bootsen, elektrospun nanovezels tonen een groot potentieel in toepassingen zoals weefselengineering, regeneratieve geneeskunde en weefselmodellering, ' zei Xie.

Een van de meest intrigerende bevindingen van de groep is dat na het coaten van 3D-nanovezelobjecten met gelatine, ze vertonen superelasticiteit en vormherstel.

"Gelatine gecoat, kubusvormige steigers gefunctionaliseerd met polypyrroolcoatings vertoonden dynamische elektrische geleidbaarheid tijdens cyclische compressie, " hij zei.

Ze toonden ook aan dat kubusvormige nanovezelobjecten effectief waren voor samendrukbare bloedingen in een varkensleververwondingsmodel.

In de toekomst, de methode van de groep kan helpen "therapeutisch-vrije biomaterialen mogelijk te maken voor weefselherstel en -regeneratie, zoals het gebruik van vooraf ontworpen nanovezelobjecten om onregelmatige weefseldefecten aan te passen, "Zei Xie. "Buiten dat, Dankzij superelasticiteit en vormherstel kunnen 3D-nanovezelobjecten op een minimaal invasieve manier worden aangebracht."