Forskare vid University of Georgia har utvecklat ett billigt sätt att tillverka utomordentligt tunna polymersträngar som vanligtvis kallas nanofibrer. Dessa polymerer kan tillverkas av naturmaterial som proteiner eller av konstgjorda ämnen för att tillverka plast, gummi eller fiber, inklusive biologiskt nedbrytbara material.

Den nya metoden, kallad "magnetospinning" av forskarna, ger en mycket enkel, skalbara och säkra medel för att producera mycket stora mängder nanofibrer som kan bäddas in i en mängd olika material, inklusive levande celler och droger.

Många tusen gånger tunnare än det genomsnittliga människohåret, nanofibrer används av medicinska forskare för att skapa avancerade sårförband - och för vävnadsregenerering, drogtestning, stamcellsterapier och leverans av läkemedel direkt till infektionsstället. De används också i andra industrier för att tillverka bränsleceller, batterier, filter och ljusskärmar.

"Den process vi har utvecklat gör det möjligt för nästan alla att tillverka högkvalitativa nanofibrer utan att behöva dyr utrustning, "sa Sergiy Minko, studera medförfattare och Georgia Power Professor of Polymers, Fibrer och textilier vid UGA:s College of Family and Consumer Sciences. "Detta minskar inte bara kostnaderna, men det gör det också möjligt för fler företag och forskare att experimentera med nanofibrer utan att oroa sig för mycket för sin budget. "

För närvarande, den vanligaste nanofiber tillverkningstekniken-elektrospinning-använder högspänningsel och specialdesignad utrustning för att producera polymersträngarna. Utrustningsoperatörer måste ha omfattande utbildning för att använda utrustningen på ett säkert sätt.

"Till skillnad från andra nanofiber -spinnanordningar, det mesta av utrustningen som används i vår enhet är mycket enkel, "Minko sa." I huvudsak, allt du behöver är en magnet, en spruta och en liten motor. "

I laboratorieskala, en mycket enkel handgjord installation kan producera spolar som innehåller hundratals meter nanofibrer på några sekunder. Polymer som har smält eller kondenserats i en lösning blandas med biokompatibel järnoxid eller annat magnetiskt material och placeras inuti en injektionsnål. Denna nål placeras sedan nära en magnet som är fixerad ovanpå ett snurrande cirkulärt fat. När magneten passerar genom nålspetsen, en droppe av polymervätskan sträcker sig ut och fäster vid magneten, bildar en nanofibersträng som slingrar sig runt tallriken när den fortsätter att snurra.

Enheten kan snurra på mer än 1, 000 varv per minut, tillräckligt med tid för att skapa mer än 50 kilometer-eller cirka 31 miles-av ultratunn nanofiber.

Det är en relativt enkel process, men det producerar en produkt av mycket hög kvalitet, sa Alexander Tokarev, papper medförfattare och postdoktoral forskningsassistent i Minkos lab.

"Produkten vi kan göra är lika tunn och lika stark som nanofibrer som skapats med andra metoder, "sa han." Plus, användarna behöver inte oroa sig för säkerhetsproblemen med att använda högspänningar eller komplexiteten hos andra maskiner. "

Forskarna kan använda den här metoden för att skapa en mängd olika nanofibrer helt enkelt genom att byta polymer som placerats i sprutan. Dom kan, till exempel, skapa specialdesignade nanofibrer som främjar tillväxt av stamceller. Fibrer som dessa används för närvarande för att skapa ställningar för lab-odlade vävnader och organ.

Nanofibrer kan också laddas med proteiner, nanorör, fluorescerande material och terapeutiska medel.

"Vi kan använda nästan vilken typ av polymer som helst med denna plattform, och vi kan skräddarsy nanofibrerna för olika applikationer, "Minko sa." Det är som att laga mat. Vi ändrar ingredienserna lite, och den typ av fiber vi får är väldigt olika. "