Electrospinning använder elektriska fält för att manipulera nanoskala och mikroskala fibrer. Tekniken är välutvecklad men tidskrävande och kostsam. Ett team från Michigan Technological University kom fram till ett nytt sätt att skapa anpassningsbara nanofibrer för odling av cellkulturer som tar bort tid på att ta bort giftiga lösningsmedel och kemikalier. Deras verk publiceras i Materialia .

Smitha Rao, biträdande professor i biomedicinsk teknik vid Michigan Tech, ledde forskningen. Hon sa att tillvägagångssättet är innovativt, "Vi kommer helt åt det här i sidled, "och teamet fokuserade på att effektivisera elektrospunnet nanofiberproduktion. Nanofibrer används som byggnadsställningar, består av trådar och fickor, som kan växa celler.

"Vi vill ha en monterad, starkt inriktad byggnadsställning som har idealiska strukturer och mönster på sig som celler kommer att gilla, "Sa Rao." Ta en cell, lägg det på porösa material kontra elastiska material kontra hårda material, och det visar sig att cellen gör olika saker. Vanligtvis använder du olika material för att få dessa olika egenskaper. Celler reagerar annorlunda när du lägger dem på olika ytor, så kan vi göra ställningar som ger dessa olika förutsättningar och samtidigt behålla materialen samma? "

I ett nötskal, ja. Och att göra anpassningsbara ställningar är förvånansvärt enkelt, särskilt jämfört med de mödosamma gjutnings- och tillsatsprocesser som vanligtvis används för att producera ställningar som är lämpliga för elektrospinning. Plus, Raos team upptäckte en trevlig bieffekt.

"Vi tar polymererna, sedan lägger vi dem i lösningar, och vi kom fram till denna magiska formel som fungerar - och sedan var vi tvungna att gå elektrospinnigt, "Förklarade Rao, tillade att laget märkte något konstigt under processen.

"Vi såg att cellerna justerades utan att vi applicerade något externt. Normalt sett för att få dem att anpassas måste du sätta dem i ett elektriskt fält, eller lägg dem i en kammare och omrör ställningen för att tvinga dem att rikta in sig i en viss riktning genom att applicera yttre spänningar, "sa hon." Vi tar i princip bitar av denna byggnadsställning, kasta den i en odlingsplatta och släppa celler på den. "

När de centrifugeras i ett elektriskt fält-tänk dig en godismaskin-följer de självjusterande cellerna sträng-och-fickmönstret hos de underliggande nanofibrerna. Raos lag, inklusive huvudförfattare och doktorand student Samerender Nagam Hanumantharao och masterstudent Carolynn Que, fann att olika elektriska fältstyrkor resulterar i olika fickstorlekar. Vid 18 kilovolt, magin händer och fibrerna justeras precis så. Vid 19 kilovolt, små fickor bildas, perfekt för hjärtmyoblaster. Vid 20 kilovolt, honungskakor av fickor expanderar i fibrerna. Benceller föredrar de fickor som bildas vid 21 kilovolt; dermala celler är inte kräsna, men speciellt som de rymliga rummen som växer med 22 kilovolt.

Raos team testade en mängd olika polymerblandningar och fann att några av de vanligaste materialen förblir beprövade. Deras magiska tvåpolymerblandning låter dem manipulera nanofiberfickstorleken; en trepolymerblandning möjliggjorde finjustering av de mekaniska egenskaperna. Polymererna inkluderar polykaprolakton (PCL), biologiskt nedbrytbart och lätt att forma, och ledande polyanilin (PANI), som tillsammans gjorde en tvåpolymerblandning, som kunde kombineras med polyvinyliden -difluorid (PVDF).

"Eftersom polyanilin leder i naturen, människor kan kasta den i fibermatrisen för att få ledande ställningar för celler som neuroner, "Sa Rao." Men ingen har använt dessa material för att manipulera processförhållandena. "

Att kunna använda samma material för att skapa olika nanofiberegenskaper innebär att eliminera kemiska och fysiska variabler som kan röra med experimentella resultat. Rao hoppas att allt fler forskare använder sitt teams blandningar och bearbetar att det kommer att påskynda forskning för att bättre förstå neurala mekanismer, påskynda sårläkningstekniken, testa cellinjer och öka snabba prototyper inom biomedicinsk teknik.

"Vi försöker förenkla processen för att svara på en mycket komplex fråga:hur formeras och växer celler?" Sa Rao. "Det här är vårt grundläggande byggstenar; det här är Lego två och två. Och du kan bygga vad du vill därifrån."