I ricercatori di Harvard hanno sviluppato un leggero, dispositivo portatile per la fabbricazione di nanofibre che un giorno potrebbe essere utilizzato per medicare le ferite su un campo di battaglia o vestire gli acquirenti con tessuti personalizzabili. La ricerca è stata pubblicata di recente su Materiali macromolecolari e ingegneria .

Esistono molti modi per realizzare le nanofibre. Questi materiali versatili, le cui applicazioni target includono tutto, dall'ingegneria dei tessuti ai giubbotti antiproiettile, sono stati realizzati utilizzando la forza centrifuga, forza capillare, campo elettrico, allungamento, soffiando, fusione, ed evaporazione.

Ciascuno di questi metodi di fabbricazione ha pro e contro. Per esempio, Rotary Jet-Spinning (RJS) e Immersion Rotary Jet-Spinning (iRJS) sono nuove tecniche di produzione sviluppate dal Disease Biophysics Group della Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) e dal Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering . Sia RJS che iRJS dissolvono polimeri e proteine ​​in una soluzione liquida e utilizzano la forza centrifuga o la precipitazione per allungare e solidificare i getti di polimero in fibre su scala nanometrica. Questi metodi sono ottimi per produrre grandi quantità di una vasta gamma di materiali, incluso DNA, nylon, e persino Kevlar, ma fino ad ora non sono stati particolarmente portatili.

Il Disease Biophysics Group ha recentemente annunciato lo sviluppo di un dispositivo portatile in grado di produrre rapidamente nanofibre con un controllo preciso sull'orientamento delle fibre. La regolazione dell'allineamento e della deposizione delle fibre è fondamentale quando si costruiscono scaffold in nanofibra che imitano i tessuti altamente allineati nel corpo o si progettano indumenti per il punto d'uso che si adattano a una forma specifica.

"Il nostro obiettivo principale per questa ricerca era realizzare una macchina portatile che si potesse utilizzare per ottenere una deposizione controllabile di nanofibre, " disse Nina Sinatra, uno studente laureato nel gruppo di biofisica delle malattie e co-primo autore dell'articolo. "Per sviluppare questo tipo di dispositivo point-and-shoot, avevamo bisogno di una tecnica in grado di produrre fibre altamente allineate con un rendimento ragionevolmente elevato".

Il nuovo metodo di fabbricazione, chiamato pull spinning, utilizza una setola rotante ad alta velocità che si immerge in un serbatoio di polimeri o proteine ​​e tira una goccia dalla soluzione in un getto. La fibra percorre una traiettoria a spirale e si solidifica prima di staccarsi dalla setola e dirigersi verso un collettore. A differenza di altri processi, che coinvolgono molteplici variabili di produzione, la filatura pull richiede un solo parametro di elaborazione, la viscosità della soluzione, per regolare il diametro delle nanofibre. I parametri di processo minimi si traducono in facilità d'uso e flessibilità al banco e, un giorno, nel campo.

Il pull spinning funziona con una gamma di diversi polimeri e proteine. I ricercatori hanno dimostrato applicazioni proof-of-concept utilizzando policaprolattone e fibre di gelatina per dirigere la crescita e la funzione del tessuto muscolare sui bioscaffold, e fibre di nylon e poliuretano per l'abbigliamento point-of-wear.

"Questo semplice, studio di prova dimostra l'utilità di questo sistema per la produzione al punto d'uso, "ha detto Kit Parker, il Tarr Family Professor di Bioingegneria e Fisica Applicata e direttore del Disease Biophysics Group. "Le future applicazioni per la produzione diretta di nanotessili personalizzabili potrebbero estendersi all'abbigliamento sportivo spray che riscalda o raffredda gradualmente il corpo di un atleta, bende sterili depositate direttamente su una ferita, e tessuti con proprietà meccaniche che variano localmente".