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用于再生医学的绿化生物材料和支架

随着人们越来越意识到与传统做法相关的负面环境和健康影响,绿色制造正成为跨行业越来越重要的过程。在生物材料行业,静电纺丝是世界各地用于生产与天然组织结构非常相似的纳米到微米级纤维网的通用制造方法。然而,该过程传统上使用的溶剂不仅对环境有害,而且对工业放大、临床转化以及最终的广泛使用构成了重大障碍。

哥伦比亚工程公司的研究人员报告说,他们开发了一种“绿色静电纺丝”工艺,该工艺解决了扩大这种制造方法的许多挑战,从管理大量挥发性溶剂储存和处置的环境风险到在这两个过程中满足健康和安全标准。制作和实施。该团队的新研究于 2021 年 6 月 28 日由 Biofabrication 发表,详细介绍了他们如何对广泛使用的生物和合成聚合物(例如聚α-羟基酯、胶原蛋白)、聚合物混合物和聚合物陶瓷复合材料的纳米纤维制造进行现代化改造。

该研究还强调了绿色制造的优越性。与传统纤维相比,该集团的“绿色”纤维表现出卓越的机械性能和保留的生长因子生物活性,这对于药物输送和组织工程应用至关重要。

再生医学是一个价值 1560 亿美元的全球产业,并且呈指数级增长。由Helen H. Lu、Percy K. 和 Vida LW Hudson生物医学工程教授领导的研究团队希望解决为再生医学中使用的仿生生物材料和支架建立可扩展的绿色制造实践的挑战。

“我们认为这是生物制造的范式转变,并将加速用于组织工程和再生医学的可扩展生物材料和仿生支架的转化,”组织界面研究的领导者卢说,特别是生物材料的设计和治疗策略。重建身体组织之间的自然同步。“绿色静电纺丝不仅保留了传统静电纺纤维的成分、化学、结构和生物相容性,而且还通过将传统纤维的延展性加倍来提高其机械性能,而不会影响产量或最终拉伸强度。我们的工作为可扩展的纳米材料制造提供了更具生物相容性和可持续性的解决方案。”

该团队包括来自 Lu 团队的几名 BME 博士生 Christopher Mosher PhD'20 和 Philip Brudnicki,以及生态意识纺织品合成方面的专家、哥伦比亚 MRSEC 的研究科学家和 FIT 助理教授 Theanne Schiros ,将可持续性原则应用于生物材料生产,并通过系统地测试 FDA 认为的生物良性溶剂(Q3C 3 类)开发了绿色静电纺丝工艺。

他们将乙酸确定为一种绿色溶剂,其生态影响较低(Sustainable Minds® 生命周期评估)并在常规制造条件下支持稳定的静电纺丝喷射。通过调整静电纺丝参数,如针板距离和流速,研究人员能够改进研究和行业标准生物医学聚合物的制造,将静电纺丝过程的不利制造影响减少三到六倍。

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