Les chercheurs de Harvard ont développé un poids léger, dispositif portable de fabrication de nanofibres qui pourrait un jour être utilisé pour panser des plaies sur un champ de bataille ou pour habiller les acheteurs de tissus personnalisables. La recherche a été publiée récemment dans Matériaux macromoléculaires et ingénierie .

Il existe de nombreuses façons de fabriquer des nanofibres. Ces matériaux polyvalents, dont les applications cibles incluent tout, de l'ingénierie tissulaire aux gilets pare-balles, ont été fabriqués à l'aide de la force centrifuge, force capillaire, champ électrique, élongation, souffler, fusion, et l'évaporation.

Chacune de ces méthodes de fabrication présente des avantages et des inconvénients. Par exemple, Le jet rotatif (RJS) et le jet rotatif à immersion (iRJS) sont de nouvelles techniques de fabrication développées par le Disease Biophysics Group de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) et du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering. . RJS et iRJS dissolvent les polymères et les protéines dans une solution liquide et utilisent la force centrifuge ou la précipitation pour allonger et solidifier les jets de polymère en fibres nanométriques. Ces méthodes sont idéales pour produire de grandes quantités d'une gamme de matériaux - y compris l'ADN, nylon, et même du Kevlar, mais jusqu'à présent, ils n'étaient pas particulièrement portables.

Le Disease Biophysics Group a récemment annoncé le développement d'un appareil portatif capable de produire rapidement des nanofibres avec un contrôle précis de l'orientation des fibres. La régulation de l'alignement et du dépôt des fibres est cruciale lors de la construction d'échafaudages de nanofibres qui imitent les tissus hautement alignés dans le corps ou de la conception de vêtements au point d'utilisation qui s'adaptent à une forme spécifique.

"Notre objectif principal pour cette recherche était de créer une machine portable que vous pourriez utiliser pour réaliser un dépôt contrôlable de nanofibres, " dit Nina Sinatra, un étudiant diplômé du Disease Biophysics Group et co-premier auteur de l'article. "Afin de développer ce genre de dispositif point-and-shoot, nous avions besoin d'une technique capable de produire des fibres hautement alignées avec un débit raisonnablement élevé. »

La nouvelle méthode de fabrication, appelé filature tirée, utilise un poil rotatif à grande vitesse qui plonge dans un réservoir de polymère ou de protéine et tire une gouttelette de la solution dans un jet. La fibre se déplace selon une trajectoire en spirale et se solidifie avant de se détacher du poil et de se diriger vers un collecteur. Contrairement à d'autres processus, qui impliquent de multiples variables de fabrication, Le filage par traction ne nécessite qu'un seul paramètre de traitement, la viscosité de la solution, pour réguler le diamètre des nanofibres. Les paramètres de processus minimaux se traduisent par une facilité d'utilisation et une flexibilité sur le banc et, un jour, Sur le terrain.

La filature par traction fonctionne avec une gamme de différents polymères et protéines. Les chercheurs ont démontré des applications de preuve de concept utilisant des fibres de polycaprolactone et de gélatine pour diriger la croissance et la fonction des tissus musculaires sur des bioéchafaudages, et des fibres de nylon et de polyuréthane pour les vêtements de point de port.

"Ce simple, une étude de preuve de concept démontre l'utilité de ce système pour la fabrication au point d'utilisation, " dit Kit Parker, la famille Tarr, professeur de bio-ingénierie et de physique appliquée et directeur du groupe de biophysique des maladies. « Les applications futures de la production dirigée de nanotextiles personnalisables pourraient s'étendre aux vêtements de sport vaporisés qui chauffent ou refroidissent progressivement le corps d'un athlète, des pansements stériles déposés directement sur une plaie, et des tissus aux propriétés mécaniques variant localement."