2019-10-26 06:48:01
电纺纤维编织了新的医学创新

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当您访问辛辛那提大学(University of Cincinnati)的安德鲁·斯特克(Andrew Steckl)的实验室时,您会看到一个无形的玻璃盒,将不同的纤维编织在一起。

他认为可能性无穷。

Steckl的实验室正在为同轴电纺丝制造工艺提出新的应用,该工艺将两种或多种材料结合成细纤维,用于工业,纺织业甚至医药业。机器将两种或多种液体聚合物泵入喷嘴,就像漏水的水龙头一样滴落。一旦施加电压,滴液就会变成蜘蛛网状的细喷流,其由一种材料的芯层和另一种材料的皮层包围。

他说:“这看起来看似简单。但是化学反应是秘密的调味料。”

Steckl是俄亥俄州著名学者,也是UC工程与应用科学学院的教授。他的最新研究于本月发表在ChemPlusChem期刊的封面上,概述了制造工艺的许多应用,该工艺将一种材料的惊人性能与另一种材料的强大优势相结合。

电纺于1902年发明,并于1930年代首次应用于纺织品。但是直到现在,研究人员才意识到它的全部潜力。 Steckl的纳米电子学实验室已经全神贯注于“成分”的新组合,以利用它们的独特优势。

Steckl说:“美丽之处在于,您可以将聚合物与通常在自然界中无法找到的特性结合起来使用。”

在过去十年的大部分时间里,他一直在研究电纺的巨大潜力。

马拉松选手说:“这是自切片面包以来最好的事情,不是我喜欢切片面包。”

例如,研究人员可以结合由柔软,柔性或粘性材料包围的硬核。或者,它们可以在化合物周围形成防水壳,该化合物可快速溶于水。

他说:“或者,您可以将药物分子置于内部进行治疗,而药物分子则由外部进行缓解。”

一个缺点是生产足够的材料用于商业用途。但是,美国和世界各地的数十家公司正在提出用于电纺纤维的大规模生产系统。 Steckl正在与UC和其他研究大学的研究合作伙伴合作,以探讨各种可能性。

他和前UC药学院的教授Giovanni Pauletti希望使用同轴电纺丝来制造更有效的避孕方法。保莱蒂现在在圣路易斯药学院任教。

电纺纤维将是类似于棉塞的应用,用于捕获和杀死精子。保莱蒂说,另一个版本可以释放抗感染药,以预防性传播疾病。

斯特克尔说,他们希望证明该装置比其他海绵型避孕药更易于使用且更有效。

Steckl还与约翰·霍普金斯大学的研究人员合作,以局部治疗称为胶质母细胞瘤的脑肿瘤替代传统的化学疗法。

斯特克尔说:“化学疗法本质上是全身治疗。治疗必须穿过血脑屏障,这意味着您获得的全身剂量必须更高。” “这可能很危险,并且会产生毒副作用。”

Steckl和约翰霍普金斯大学的研究伙伴Henry Brem博士和Betty Tyler率先提出了一种治疗方法,其中去除了胶质母细胞瘤病变,并使用同轴电纺丝胶囊在几天或几周内局部给药。 Brem和Tyler以前曾在2003年为胶质母细胞瘤开发了一种名为Gliadel的治疗晶片。

泰勒(John Tyler)负责约翰·霍普金斯大学(Hunterian Neurosurgical Laboratory)亨特利神经外科实验室的工作,他说,在切除的病灶部位植入装有化学疗法的Gliadel薄饼,在最需要的浓度下应用药物,否则浓度很难达到,否则就不会使患者接触到毒性物质剂量。

Steckl说,到目前为止,动物试验表明,电纺纤维可提供更好的结果,因为外科医生可以采用不同的治疗组合,以达到预期的持续时间。

泰勒说:“斯特克博士独特的电纺配方之所以吸引我们,是出于多种原因。” “它具有缓慢释放有效载荷的能力,具有生物相容性,可以从中装载和释放多种药物。”

泰勒说,他们计划将静电纺丝以独特的组合应用于其他FDA批准的药物,以治疗脑肿瘤。

泰勒说:“我们希望使用Steckl博士的技术来提供这些药物,从而最终增加脑肿瘤患者的治疗选择。”

Steckl说,纤维的大表面积和定制特性使其成为理想的药物递送系统。例如,每天因帕金森氏病等疾病而不得不多次服药的患者可能能够服用由电纺药物制成的单次长效剂量。

他说:“问题是你可能记得早上服药,但可能忘记了下午服药。” “我应该再吃一剂吗?今天我要吃三剂吗?一次服用更持久的剂量要简单得多。”

斯特克尔说,研究人员正在用纤维制造电纺药物,这种纤维只能在消化系统中的特定酸性下溶解。这可能会延迟或延长活性成分的释放。

他说:“这是一个非常聪明的主意。”

加州大学高级研究助理,化学PlusChem研究的主要作者大宇韩说,静电纺丝已被用来制造通用的纳米纤维。除医药外,最新的应用还包括高级电池。

韩说:“不同学科之间存在无限的合作机会,从而导致了出色的多学科研究项目。” “我很高兴与其他领域和研究所的专家合作。”

韩说,他喜欢在Steckl的纳米电子实验室工作。

韩说:“他总是愿意与学生互动,并积极支持他们。”“他不仅致力于当前的研究,而且喜欢追求新的研究主题。”

Steckl说,虽然UC的研究小组不是第一个研究电纺纤维的研究小组,但它正在产生巨大的成果。

他说:“我们已经极大地扩展了该领域。我们是世界上致力于同轴电纺丝的顶级研究小组之一。这真是太有趣了。”

没有医学背景的电气工程师如何在诸如神经外科等医学最复杂的学科中提出新颖的解决方案? Steckl说,他具有协作精神和无所畏惧的态度,可以解决工程领域以外的问题。

他说:“我们将好奇心带到了我们。”

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