Salué comme un « croisement entre une centrifugeuse à grande vitesse et une machine à barbe à papa, " les bio-ingénieurs de Harvard ont développé un nouveau technologie pratique pour la fabrication de minuscules nanofibres.

La référence par l'auteur principal Mohammad Reza Badrossamay à la friandise foraine du sucre filé est délibérée, car l'appareil tourne littéralement - et tout aussi facilement -, s'étire, et pousse des fils à base de polymère de 100 nanomètres de diamètre à l'aide d'un tambour rotatif et d'une buse.

L'invention, rapporté dans l'édition en ligne du 24 mai de Lettres nano , pourrait être une aubaine pour l'industrie, avec des applications potentielles allant des organes artificiels et de la régénération des tissus aux vêtements et aux filtres à air. Les chercheurs ont déposé un brevet sur leur découverte.

"Il s'agit d'une méthode largement supérieure à la fabrication de nanofibres par rapport aux méthodes typiques, avec un rendement de production plusieurs fois supérieur, " dit le co-auteur Kit Parker, Thomas D. Cabot Professeur agrégé de sciences appliquées et professeur agrégé de bio-ingénierie à la Harvard School of Engineering and Applied Sciences (SEAS); un membre principal du corps professoral du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering à Harvard; et membre du Harvard Stem Cell Institute. "Notre technique sera hautement souhaitable pour l'industrie, car les machines simples pourraient facilement amener la production de nanofibres dans n'importe quel laboratoire. En effet, avec cette technique, nous pouvons intégrer les nanotextiles. »

Par contre, la méthode la plus courante de création de nanofibres est l'électrofilage, ou envoyer un changement électrique à haute tension dans une goutte de liquide polymère pour extraire de longs brins de fils nanométriques. Bien qu'efficace, l'électrofilage offre un contrôle limité et un faible rendement des fibres souhaitées.

Les chercheurs de Harvard se sont tournés vers une solution plus simple, en utilisant le filage à jet rotatif. L'alimentation rapide puis la rotation du matériau polymère à l'intérieur d'un réservoir au sommet d'un moteur contrôlable offre plus de contrôle et un meilleur rendement.

Une fois filé, le matériau s'étire un peu comme le sucre fondu lorsqu'il commence à sécher en mince, rubans soyeux. Tout comme dans la production de barbe à papa, les nanofibres sont extrudées à travers une buse par une combinaison de pression hydrostatique et centrifuge.

Le tas de fibres extrudées qui en résulte prend la forme d'un bagel d'environ 10 cm de diamètre.

"Le nouveau système offre la fabrication de polymères naturels et synthétiques ainsi qu'un grand contrôle sur l'alignement des fibres et la porosité de la bande, organisation hiérarchique et spatiale des échafaudages fibreux et des assemblages tridimensionnels, " dit Badrossamay, stagiaire postdoctoral au Wyss Institute et membre du laboratoire de Parker à SEAS.

Les chercheurs ont testé le nouveau dispositif en utilisant une variété de polymères synthétiques et naturels tels que l'acide polylactique dans le chloroforme, un polymère biodégradable créé à partir d'amidon de maïs ou de canne à sucre qui a été utilisé comme alternative écologique au plastique dans des articles comme les gobelets jetables.

De plus, la méthode de filage rapide offre un degré élevé de flexibilité car le diamètre des fibres peut être facilement manipulé et les structures peuvent être intégrées dans une structure tridimensionnelle alignée ou n'importe quelle forme simplement en faisant varier la façon dont les fibres sont collectées.

La forme des fibres peut également être modifiée, allant de perlé à texturé à lisse.

Groupe de biophysique de la maladie de Parker (DBG), qui possède une vaste expertise en ingénierie tissulaire cardiaque, a également utilisé la technologie pour former des échafaudages d'ingénierie tissulaire, ou des structures artificielles sur lesquelles le tissu peut se former et se développer.

Le tissu cardiaque de rats a été intégré et aligné avec les nanofibres, et, comme on l'a vu dans des études antérieures, muscle battant formé.

"Je rendais visite à la Society of Laproscopic Surgeons il y a quelques années pour regarder les démonstrations d'équipement et il m'est apparu que nous devions développer des techniques pour miniaturiser la production d'échafaudages afin que nous puissions le faire in vivo. Notre découverte est la première étape, " explique Parker. " Les tests initiaux suggèrent que notre technique est incroyablement polyvalente pour la recherche et les applications quotidiennes. Comme le filage à jet rotatif ne nécessite pas de haute tension, cela apporte vraiment la fabrication de nanofibres à tout le monde."

Les chercheurs prévoient d'affiner davantage le processus pour les applications d'ingénierie tissulaire et de rechercher des opportunités d'exploiter les avancées dans d'autres applications textiles.