将纳米纤维膜转化为复杂的三维形状,用于生物医学应用

时间:2020-05-19 14:34 来源:seo 作者:小可爱科技知识网 点击量:

将纳米纤维膜转化为复杂的三维形状,用于生物医学应用

研究人员开发了一种用于生物医学应用的3D支架的新方法。

在电影《变形金刚》中;汽车可以变成机器人、喷气机或各种机器。类似的概念启发了一组研究人员将气体发泡(一种诱导气体起泡的混合化学物质)和3D成型技术结合起来,以快速将电纺膜转变成复杂的3D形状,用于生物医学应用。

在《应用物理评论》中,来自AIP出版社的小组报告了他们的新方法,与其他方法相比,该方法在速度和质量上都有了显著的改进。这项工作也是第一次成功地展示了通过在这些转化的3D纳米纤维支架上分化人类神经祖细胞/干细胞来形成具有有序结构的3D神经组织结构。

静电纺丝是一种制备纳米纤维膜的技术。内布拉斯加大学医学中心的谢经纬说。其背后的物理原理是,在溶剂蒸发后,通过施加电场力克服溶液的表面张力,将溶液射流拉伸成连续的超细纤维。

由于静电纺丝的固有特性,纳米纤维经常被沉积形成二维膜或薄片,具有致密的结构和小于细胞大小的小孔径。

这极大地阻碍了电纺纳米纤维的应用,因为细胞无法在纳米纤维膜上形成种子或渗透,这是不可取的;他解释说。

研究人员结合气体发泡和三维成型的概念,在有限的空间内扩展纳米纤维膜,形成预先设计的圆柱形、长方体、球形和不规则形状的三维纳米纤维物体。

我们的三维物体具有适当的孔径和可控的纤维排列,以指导和增强细胞渗透,形成新的组织;谢说。

小组的工作很重要,因为它可以在一小时内完成。其他方法可能需要长达12小时来完成转换过程。

由于能够模拟细胞外基质的结构,电纺纳米纤维在组织工程、再生医学和组织建模等方面显示出巨大的应用潜力。谢说。

该小组最有趣的发现之一是,在3D纳米纤维物体上涂上明胶后,它们表现出了超弹性和形状恢复能力。

聚吡咯功能化凝胶涂层的立方型支架在循环压缩过程中表现出动态导电性;他说。

他们还证明了长方体形状的纳米纤维对猪肝损伤模型中可压缩出血是有效的。

在未来,该小组的方法可能有助于实现组织修复和再生的无治疗性生物材料,例如使用预先设计的纳米纤维材料来适应不规则的组织缺陷。谢说。除此之外,超弹性和形状恢复可以使三维纳米纤维物体以一种微创的方式应用。

参考文献:将二维纳米纤维膜快速转化为具有仿生定向多孔结构的预成型三维支架,用于生物医学应用;陈思轩,约翰逊诉约翰,阿历克·麦卡锡,马克·卡尔森,李晓伟,谢经纬,2020年5月12日,《应用物理评论》。

DOI: 10.1063/1.5144808

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