Des chercheurs de l'Université de Géorgie ont mis au point un moyen peu coûteux de fabriquer des cordes de polymère extraordinairement minces, communément appelées nanofibres. Ces polymères peuvent être fabriqués à partir de matériaux naturels comme des protéines ou à partir de substances artificielles pour fabriquer du plastique, caoutchouc ou fibre, y compris les matériaux biodégradables.

La nouvelle méthode, surnommé « magnétospinning » par les chercheurs, fournit un très simple, des moyens évolutifs et sûrs pour produire de très grandes quantités de nanofibres pouvant être noyées dans une multitude de matériaux, y compris les cellules vivantes et les médicaments.

Plusieurs milliers de fois plus fins que la moyenne des cheveux humains, les nanofibres sont utilisées par les chercheurs en médecine pour créer des pansements avancés et pour la régénération des tissus, dépistage de drogue, les thérapies par cellules souches et l'administration de médicaments directement au site de l'infection. Ils sont également utilisés dans d'autres industries pour fabriquer des piles à combustible, piles, filtres et écrans électroluminescents.

"Le processus que nous avons développé permet à presque tout le monde de fabriquer des nanofibres de haute qualité sans avoir besoin d'équipement coûteux, " a déclaré Sergiy Minko, co-auteur de l'étude et professeur de polymères Georgia Power, Fibres et textiles au Collège des sciences de la famille et de la consommation de l'UGA. « Cela réduit non seulement les coûts, mais cela permet également à davantage d'entreprises et de chercheurs d'expérimenter les nanofibres sans trop se soucier de leur budget. »

Actuellement, la technique de fabrication de nanofibres la plus courante, l'électrofilage, utilise de l'électricité à haute tension et un équipement spécialement conçu pour produire les cordes en polymère. Les opérateurs d'équipement doivent avoir une formation approfondie pour utiliser l'équipement en toute sécurité.

"Contrairement à d'autres dispositifs de filage de nanofibres, la plupart des équipements utilisés dans notre appareil sont très simples, " dit Minko. " Essentiellement, tout ce dont vous avez besoin est un aimant, une seringue et un petit moteur."

A l'échelle du laboratoire, une configuration artisanale très simple est capable de produire des bobines contenant des centaines de mètres de nanofibres en quelques secondes. Le polymère qui a été fondu ou liquéfié dans une solution est mélangé avec de l'oxyde de fer biocompatible ou un autre matériau magnétique et placé à l'intérieur d'une aiguille hypodermique. Cette aiguille est ensuite positionnée près d'un aimant qui est fixé au sommet d'un plateau circulaire en rotation. Lorsque l'aimant passe par la pointe de l'aiguille, une goutte du fluide polymère s'étire et se fixe sur l'aimant, formant une chaîne de nanofibres qui s'enroule autour du plateau tout en continuant à tourner.

L'appareil peut tourner à plus de 1, 000 tours par minute, suffisamment de temps pour créer plus de 50 kilomètres (ou environ 31 miles) de nanofibre ultra-mince.

C'est un processus relativement simple, mais il produit un produit de très haute qualité, dit Alexandre Tokarev, co-auteur de l'article et associé de recherche postdoctoral dans le laboratoire de Minko.

"Le produit que nous pouvons fabriquer est tout aussi fin et aussi solide que les nanofibres créées par d'autres méthodes, " dit-il. " De plus, les utilisateurs n'ont pas à s'inquiéter des problèmes de sécurité liés à l'utilisation de hautes tensions ou de la complexité d'autres machines."

Les chercheurs peuvent utiliser cette méthode pour créer une variété de nanofibres simplement en changeant le polymère placé dans la seringue. Ils peuvent, par exemple, créer des nanofibres spécialement conçues qui favoriseront la croissance des cellules souches. Des fibres comme celles-ci sont actuellement utilisées pour créer des échafaudages pour les tissus et les organes cultivés en laboratoire.

Les nanofibres peuvent également être chargées de protéines, nanotubes, matériaux fluorescents et agents thérapeutiques.

"Nous pouvons utiliser presque n'importe quel type de polymère avec cette plate-forme, et nous pouvons fabriquer sur mesure les nanofibres pour différentes applications, " dit Minko. " C'est comme cuisiner. On change juste un peu les ingrédients, et le type de fibre que nous obtenons est très différent."