När du besöker Andrew Steckls labb vid University of Cincinnati, du ser en obeskrivlig glaslåda som väver samman olika fibrer.

Han ser oändliga möjligheter.

Steckls labb kommer med nya applikationer för en tillverkningsprocess som kallas koaxiell elektrospinning, som kombinerar två eller flera material till en fin fiber för användning inom industrin, textilier eller till och med medicin. Maskinen pumpar två eller flera flytande polymerer i ett munstycke som droppar som en läckande kran. När elektrisk spänning väl är pålagd, droppet förvandlas till en spindelvävsfin stråle som består av en kärna av ett material omgiven av en mantel av ett annat.

"Det ser bedrägligt enkelt ut. Men kemin är den hemliga såsen, " han sa.

Steckl är en Ohio Eminent Scholar och professor vid UC:s College of Engineering and Applied Science. Hans senaste studie, publicerades denna månad på tidskriftens omslag ChemPlusChem , beskrev de många tillämpningarna av en tillverkningsprocess som kombinerar de fantastiska egenskaperna hos ett material med de kraftfulla fördelarna hos ett annat.

Elektrospinning uppfanns 1902 och tillämpades först på textilier på 1930-talet. Men först nu inser forskarna dess fulla potential. Steckl's Nanoelectronics Laboratory har varit upptaget av nya kombinationer av "ingredienser" för att dra nytta av deras unika fördelar.

"Det fina är att du kan ha kombinationer av polymerer med egenskaper som du normalt inte hittar i naturen, sa Steckl.

Han har ägnat mycket av det senaste decenniet åt att undersöka elektrospinningens stora potential.

"Det här är det bästa sedan skivat bröd - inte för att jag gillar skivat bröd, sa maratonlöparen.

Till exempel, forskare kan kombinera en styv kärna omgiven av mjuka, flexibelt eller vidhäftande material. Eller de kan skapa ett vattenbeständigt skal som omger en förening som löser sig snabbt i vatten.

"Eller så kan du sätta läkemedelsmolekyler på insidan för en behandling omgiven av smärtlindrande molekyler på utsidan, " han sa.

En nackdel har varit att producera tillräckligt med material för kommersiellt bruk. Men dussintals företag i USA och runt om i världen kommer med storskaliga produktionssystem för elektrospunna fibrer. Steckl samarbetar med forskningspartners vid UC och andra forskningsuniversitet för att utforska möjligheterna.

Han och tidigare professorn Giovanni Pauletti vid UC College of Pharmacy vill skapa effektivare preventivmedel med hjälp av koaxial elektrospinning. Pauletti undervisar nu vid St. Louis College of Pharmacy.

Den elektrospunna fibern skulle vara en tampongliknande applikation som används för att fånga och döda spermier. En annan version kan släppa anti-infektionsläkemedel för att förhindra sexuellt överförbara sjukdomar, sa Pauletti.

Steckl sa att de hoppas kunna bevisa att enheten är både lättare att använda och mer effektiv än andra preventivmedel av svamptyp.

Steckl arbetar också med forskare från Johns Hopkins University för att ersätta traditionell kemoterapi med lokaliserad behandling av hjärntumörer som kallas glioblastom.

"Kemoterapi är i huvudsak behandling för hela kroppen. Behandlingen måste ta sig igenom blod-hjärnbarriären, vilket innebär att hela kroppens dos du får måste vara mycket högre, " Sa Steckl. "Detta kan vara farligt och ha giftiga biverkningar."

Steckl och forskningspartner Dr. Henry Brem och Betty Tyler vid Johns Hopkins University är banbrytande för en behandling där glioblastomskadan tas bort och en koaxiell elektrospunnen kapsel appliceras för att administrera läkemedlet lokalt under dagar eller veckor. Brem och Tyler utvecklade tidigare en behandlingswafer som heter Gliadel 2003 för glioblastom.

Tyler, som leder Hunterian Neurosurgical Laboratory vid Johns Hopkins, nämnda implantering av Gliadel-wafern laddad med kemoterapi på platsen för den borttagna lesionen tillämpar medicin där det behövs som mest i en koncentration som skulle vara svår att uppnå annars utan att utsätta en patient för en toxisk dos.

Än så länge, Steckl sa, djurförsök har visat att elektrospunna fibrer ger ännu bättre resultat eftersom kirurger kan tillämpa olika kombinationer av behandlingar som ger medicin under önskad varaktighet.

"Dr. Steckls unika elektrospunna formulering tilltalade oss av flera skäl, Tyler sa. "Den har förmågan att långsamt släppa nyttolasten, det är biokompatibelt och flera läkemedel kan laddas och frigöras från det."

Tyler sa att de planerar att tillämpa elektrospinning på andra FDA-godkända läkemedel i unika kombinationer för behandling av hjärntumörer.

"Vår förhoppning är att leverera dessa medel med hjälp av Dr. Steckls teknologi för att i slutändan öka terapeutiska alternativ för patienter med hjärntumörer, " sa Tyler.

Steckl sa att fibrernas stora yta och anpassade egenskaper gör dem till ett idealiskt system för läkemedelsleverans. Till exempel, Patienter som måste ta droger flera gånger om dagen för tillstånd som Parkinsons sjukdom kanske kan ta en enda långverkande dos gjord av elektrospunna läkemedel.

"Problemet är att du kanske kommer ihåg din morgondos, men du kanske glömmer din eftermiddagsdos, " sa han. "Ska jag ta en till? Tog jag tre idag? En enda mer långvarig dos är mycket enklare."

Steckl sa att forskare skapar elektrospunna läkemedel med fibrer som bara löses upp vid en viss surhet i matsmältningssystemet. Detta kan fördröja eller förlänga frisättningen av de aktiva ingredienserna.

"Det är en ganska smart idé, " han sa.

UC senior forskningsassistent Daewoo Han, huvudförfattare till ChemPlusChem studie, nämnda elektrospinning har använts för att skapa mångsidiga nanofibrer. Förutom medicin, de senaste applikationerna inkluderar avancerade batterier.

"Det finns obegränsade möjligheter till samarbeten inom olika discipliner, leder till utmärkta multidisciplinära forskningsprojekt, Han sa. "Jag är väldigt exalterad över att samarbeta med experter inom andra områden och institut."

Han sa att han har tyckt om att arbeta i Steckl's Nanoelectronics Laboratory.

"Han är alltid villig att interagera med sina elever och stötta dem aggressivt, Han sa:"Han är inte bara dedikerad till aktuell forskning utan tycker också om att driva nya forskningsämnen."

Medan UC:s forskargrupp inte är först med att studera elektrospunna fibrer, det ger stora resultat, sa Steckl.

"Vi har breddat området enormt. Vi är en av de bästa forskargrupperna i världen som arbetar med koaxial elektrospinning. Det har varit jättekul, " han sa.

Hur kommer en elektroingenjör utan medicinsk bakgrund på nya lösningar inom några av medicinens mest komplexa discipliner som neurokirurgi? Steckl sa att han har en samarbetsanda och en oräddhet att driva frågor långt borta från teknik.

"Vi tar vår nyfikenhet dit den leder oss, " han sa.