Dans le film "Transformers, " les voitures se transforment en robots, jets ou une variété de machines. Un concept similaire a inspiré un groupe de chercheurs à combiner le moussage au gaz, qui est un mélange de produits chimiques qui induit des bulles de gaz, et des technologies de moulage 3D pour transformer rapidement les membranes électrofilées en formes 3D complexes pour des applications biomédicales.

Dans Examens de physique appliquée , le groupe rend compte de sa nouvelle approche qui démontre des améliorations significatives en termes de vitesse et de qualité par rapport à d'autres méthodes. Le travail est également la première démonstration réussie de la formation de constructions de tissus neuronaux en 3D avec une structure ordonnée grâce à la différenciation de cellules souches/progénitrices neurales humaines sur ces échafaudages de nanofibres 3D transformés.

"L'électrofilage est une technologie pour produire des membranes en nanofibres, " a déclaré le co-auteur Jingwei Xie, au centre médical de l'Université du Nebraska. "Le principe de physique sous-jacent consiste à appliquer une force électrique pour surmonter la tension superficielle d'une solution afin d'allonger un jet de solution en fibres continues et ultrafines après évaporation du solvant."

En raison d'une propriété intrinsèque de l'électrofilage, les nanofibres sont souvent déposées pour former des membranes ou des feuilles 2D avec des structures denses et de petites tailles de pores inférieures à la taille des cellules.

"Cela inhibe grandement les applications des nanofibres électrofilées, parce que les cellules ne parviennent pas à ensemencer ou à pénétrer à travers les membranes de nanofibres, ce qui n'est pas souhaitable, " il expliqua.

Les chercheurs ont combiné des concepts de moussage au gaz et de moulage 3D pour étendre des membranes de nanofibres dans un espace confiné afin de former des objets nanofibres 3D préconçus dans des formes cylindriques, cuboïde, sphérique, et des formes irrégulières.

"Nos objets 3D ont la taille de pores appropriée et un alignement contrôlé des fibres pour guider et améliorer la pénétration cellulaire pour former de nouveaux tissus, " dit Xie.

Le travail du groupe est important, car cela peut être fait en une heure. D'autres méthodes peuvent nécessiter jusqu'à 12 heures pour terminer le processus de transformation.

"Grâce à la capacité d'imiter l'architecture de la matrice extracellulaire, les nanofibres électrofilées présentent un grand potentiel dans des applications telles que l'ingénierie tissulaire, médecine régénérative et modélisation tissulaire, " dit Xie.

L'une des découvertes les plus intrigantes du groupe est qu'après avoir recouvert des objets en nanofibres 3D avec de la gélatine, ils présentent une superélasticité et une récupération de forme.

"Gélatine, les échafaudages en forme de cube fonctionnalisés avec des revêtements en polypyrrole présentaient une conductivité électrique dynamique pendant la compression cyclique, " il a dit.

Ils ont également démontré que les objets en nanofibres de forme cuboïde étaient efficaces pour l'hémorragie compressible dans un modèle de lésion hépatique de porc.

À l'avenir, la méthode du groupe peut aider à "permettre des biomatériaux sans thérapeutique pour la réparation et la régénération des tissus, comme l'utilisation d'objets en nanofibres prédéfinis pour s'adapter aux défauts irréguliers des tissus, " dit Xie. " Au-delà de ça, la superélasticité et la récupération de forme pourraient permettre d'appliquer des objets en nanofibres 3D de manière peu invasive. »