Nel film "Transformers, " le auto si trasformano in robot, getti o una varietà di macchinari. Un concetto simile ha ispirato un gruppo di ricercatori a combinare la schiumatura a gas, che è una miscela di sostanze chimiche che induce il gorgogliamento di gas, e tecnologie di stampaggio 3D per trasformare rapidamente le membrane elettrofilate in complesse forme 3D per applicazioni biomediche.

In Recensioni di fisica applicata , il gruppo riferisce sul suo nuovo approccio che dimostra miglioramenti significativi in ​​termini di velocità e qualità rispetto ad altri metodi. Il lavoro è anche la prima dimostrazione di successo della formazione di costrutti di tessuto neurale 3-D con una struttura ordinata attraverso la differenziazione di cellule staminali/progenitrici neurali umane su questi scaffold di nanofibre 3-D trasformati.

"L'elettrofilatura è una tecnologia per produrre membrane in nanofibra, " ha detto il co-autore Jingwei Xie, presso l'Università del Nebraska Medical Center. "Il principio fisico alla base prevede l'applicazione di una forza elettrica per superare la tensione superficiale di una soluzione per allungare un getto di soluzione in fibre continue e ultrafini dopo l'evaporazione del solvente".

A causa di una proprietà intrinseca dell'elettrofilatura, le nanofibre sono spesso depositate per formare membrane o fogli 2-D con strutture dense e piccole dimensioni dei pori che sono inferiori alle dimensioni delle cellule.

"Questo inibisce notevolmente le applicazioni delle nanofibre elettrofilate, perché le cellule non riescono a seminare o penetrare attraverso le membrane delle nanofibre, che è indesiderabile, " Lui ha spiegato.

I ricercatori hanno combinato i concetti di schiumatura a gas e stampaggio 3D per espandere le membrane in nanofibra all'interno di uno spazio ristretto per formare oggetti in nanofibra 3D preprogettati in forma cilindrica, cuboide, sferico, e forme irregolari.

"I nostri oggetti 3D hanno la dimensione dei pori appropriata e l'allineamento controllato delle fibre per guidare e migliorare la penetrazione cellulare per formare nuovo tessuto, " ha detto Xie.

Il lavoro del gruppo è significativo, perché può essere fatto entro un'ora. Altri metodi possono richiedere fino a 12 ore per completare il processo di trasformazione.

"Grazie alla capacità di imitare l'architettura della matrice extracellulare, le nanofibre elettrofilate mostrano un grande potenziale in applicazioni come l'ingegneria dei tessuti, medicina rigenerativa e modellazione dei tessuti, " disse Xie.

Una delle scoperte più intriganti del gruppo è che dopo aver rivestito oggetti in nanofibra 3D con gelatina, mostrano superelasticità e recupero della forma.

"Rivestito di gelatina, scaffold a forma di cubo funzionalizzati con rivestimenti in polipirrolo hanno mostrato conduttività elettrica dinamica durante la compressione ciclica, " Egli ha detto.

Hanno anche dimostrato che gli oggetti in nanofibra a forma di cuboide erano efficaci per l'emorragia comprimibile in un modello di danno epatico di maiale.

Nel futuro, il metodo del gruppo può aiutare a "consentire biomateriali privi di terapie per la riparazione e la rigenerazione dei tessuti, come l'utilizzo di oggetti in nanofibra preprogettati per adattarsi a difetti tissutali irregolari, " Xie ha detto. "Oltre a questo, la superelasticità e il recupero della forma potrebbero consentire l'applicazione di oggetti in nanofibra 3-D in modo minimamente invasivo".