I ricercatori dell'Università della Georgia hanno sviluppato un modo economico per produrre stringhe polimeriche straordinariamente sottili, comunemente note come nanofibre. Questi polimeri possono essere costituiti da materiali naturali come le proteine ​​o da sostanze prodotte dall'uomo per produrre plastica, gomma o fibra, compresi i materiali biodegradabili.

Il nuovo metodo, soprannominato "magnetospinning" dai ricercatori, offre una soluzione molto semplice, mezzi scalabili e sicuri per produrre quantità molto grandi di nanofibre che possono essere incorporate con una moltitudine di materiali, comprese cellule vive e farmaci.

Molte migliaia di volte più sottili dei capelli umani medi, le nanofibre sono utilizzate dai ricercatori medici per creare medicazioni avanzate per ferite e per la rigenerazione dei tessuti, test antidroga, terapie con cellule staminali e somministrazione di farmaci direttamente nel sito di infezione. Sono utilizzati anche in altre industrie per produrre celle a combustibile, batterie, filtri e schermi luminosi.

"Il processo che abbiamo sviluppato consente a quasi tutti di produrre nanofibre di alta qualità senza la necessità di attrezzature costose, " ha detto Sergiy Minko, coautore dello studio e professore di polimeri della Georgia Power, Fibre e tessuti nel College of Family and Consumer Sciences di UGA. "Questo non solo riduce i costi, ma consente anche a più aziende e ricercatori di sperimentare le nanofibre senza preoccuparsi troppo del proprio budget".

Attualmente, la tecnica di produzione delle nanofibre più comune, l'elettrofilatura, utilizza elettricità ad alta tensione e attrezzature appositamente progettate per produrre le stringhe polimeriche. Gli operatori dell'attrezzatura devono avere una formazione approfondita per utilizzare l'attrezzatura in sicurezza.

"A differenza di altri dispositivi di filatura in nanofibra, la maggior parte delle apparecchiature utilizzate nel nostro dispositivo è molto semplice, " disse Minko. "Essenzialmente, tutto ciò di cui hai bisogno è un magnete, una siringa e un motorino".

A scala di laboratorio, una configurazione artigianale molto semplice è in grado di produrre bobine contenenti centinaia di metri di nanofibre in pochi secondi. Il polimero che è stato fuso o liquefatto in una soluzione viene miscelato con ossido di ferro biocompatibile o altro materiale magnetico e posto all'interno di un ago ipodermico. Questo ago viene quindi posizionato vicino a un magnete fissato su un piatto circolare rotante. Quando il magnete passa vicino alla punta dell'ago, una gocciolina del fluido polimerico si allunga e si attacca al magnete, formando una stringa di nanofibre che si avvolge attorno al piatto mentre continua a girare.

Il dispositivo può girare a più di 1, 000 giri al minuto, abbastanza tempo per creare più di 50 chilometri, o circa 31 miglia, di nanofibre ultrasottili.

È un processo relativamente semplice, ma produce un prodotto di altissima qualità, disse Aleksandr Tokarev, co-autore della carta e associato di ricerca post-dottorato nel laboratorio di Minko.

"Il prodotto che possiamo realizzare è sottile e resistente quanto le nanofibre create con altri metodi, " ha detto. "Inoltre, gli utenti non devono preoccuparsi dei problemi di sicurezza derivanti dall'utilizzo di alte tensioni o della complessità di altre macchine."

I ricercatori possono utilizzare questo metodo per creare una varietà di nanofibre semplicemente cambiando il polimero posto nella siringa. Loro possono, Per esempio, creare nanofibre appositamente progettate che promuovono la crescita delle cellule staminali. Fibre come queste sono attualmente utilizzate per creare impalcature per tessuti e organi cresciuti in laboratorio.

Le nanofibre possono anche essere caricate con proteine, nanotubi, materiali fluorescenti e agenti terapeutici.

"Possiamo utilizzare quasi tutti i tipi di polimero con questa piattaforma, e possiamo personalizzare le nanofibre per diverse applicazioni, " Minko ha detto. "È come cucinare. Cambiamo solo un po' gli ingredienti, e il tipo di fibra che otteniamo è molto diverso".