隨著人們越來越意識到與傳統(tǒng)做法相關(guān)的負(fù)面環(huán)境和健康影響，綠色制造正成為跨行業(yè)越來越重要的過程。在生物材料行業(yè)，靜電紡絲是世界各地用于生產(chǎn)與天然組織結(jié)構(gòu)非常相似的納米到微米級纖維網(wǎng)的通用制造方法。然而，該過程傳統(tǒng)上使用的溶劑不僅對環(huán)境有害，而且對工業(yè)放大、臨床轉(zhuǎn)化以及最終的廣泛使用構(gòu)成了重大障礙。
哥倫比亞工程公司的研究人員報告說，他們開發(fā)了一種“綠色靜電紡絲”工藝，該工藝解決了擴大這種制造方法的許多挑戰(zhàn)，從管理大量揮發(fā)性溶劑儲存和處置的環(huán)境風(fēng)險到在這兩個過程中滿足健康和安全標(biāo)準(zhǔn)。制作和實施。該團隊的新研究于 2021 年 6 月 28 日由 Biofabrication 發(fā)表，詳細(xì)介紹了他們?nèi)绾螌V泛使用的生物和合成聚合物(例如聚α-羥基酯、膠原蛋白)、聚合物混合物和聚合物陶瓷復(fù)合材料的納米纖維制造進行現(xiàn)代化改造。
該研究還強調(diào)了綠色制造的優(yōu)越性。與傳統(tǒng)纖維相比，該集團的“綠色”纖維表現(xiàn)出卓越的機械性能和保留的生長因子生物活性，這對于藥物輸送和組織工程應(yīng)用至關(guān)重要。
再生醫(yī)學(xué)是一個價值 1560 億美元的全球產(chǎn)業(yè)，并且呈指數(shù)級增長。由Helen H. Lu、Percy K. 和 Vida LW Hudson生物醫(yī)學(xué)工程教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團隊希望解決為再生醫(yī)學(xué)中使用的仿生生物材料和支架建立可擴展的綠色制造實踐的挑戰(zhàn)。
“我們認(rèn)為這是生物制造的范式轉(zhuǎn)變，并將加速用于組織工程和再生醫(yī)學(xué)的可擴展生物材料和仿生支架的轉(zhuǎn)化，”組織界面研究的領(lǐng)導(dǎo)者盧說，特別是生物材料的設(shè)計和治療策略。重建身體組織之間的自然同步。“綠色靜電紡絲不僅保留了傳統(tǒng)靜電紡纖維的成分、化學(xué)、結(jié)構(gòu)和生物相容性，而且還通過將傳統(tǒng)纖維的延展性加倍來提高其機械性能，而不會影響產(chǎn)量或最終拉伸強度。我們的工作為可擴展的納米材料制造提供了更具生物相容性和可持續(xù)性的解決方案。”
該團隊包括來自 Lu 團隊的幾名 BME 博士生 Christopher Mosher PhD'20 和 Philip Brudnicki，以及生態(tài)意識紡織品合成方面的專家、哥倫比亞 MRSEC 的研究科學(xué)家和 FIT 助理教授 Theanne Schiros ，將可持續(xù)性原則應(yīng)用于生物材料生產(chǎn)，并通過系統(tǒng)地測試 FDA 認(rèn)為的生物良性溶劑(Q3C 3 類)開發(fā)了綠色靜電紡絲工藝。
他們將乙酸確定為一種綠色溶劑，其生態(tài)影響較低(Sustainable Minds® 生命周期評估)并在常規(guī)制造條件下支持穩(wěn)定的靜電紡絲噴射。通過調(diào)整靜電紡絲參數(shù)，如針板距離和流速，研究人員能夠改進研究和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生物醫(yī)學(xué)聚合物的制造，將靜電紡絲過程的不利制造影響減少三到六倍。
標(biāo)簽： 生物材料
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