不是蜘蛛网 - 这些电纺纤维编织了新的医疗创新

Electrome纤维看起来像蜘蛛网。

当您访问辛辛那提大学的Andrew Steckl的实验室时，您可以看到一个不编写的玻璃盒，它们一起编织在一起不同的纤维。

他看到无穷无尽的可能性。

Steckl的实验室正在推出一种称为同轴静电纺丝的制造过程的新应用，这将两种或更多种材料结合到用于工业，纺织品或甚至药物的精细纤维中。该机器将两个或更多个液体聚合物泵入一个像泄漏龙头一样滴下的喷嘴。一旦施加电压，滴水就会进入由由另一个鞘包围的一种材料的芯而成的蜘蛛网精细射流。

“它看起来很简单。但化学是秘密酱，“他说。

Steckl是俄亥俄州俄亥俄州杰出学者和UC工程学院教授。他的最新学习本月在ChemPluschem杂志上发布，概述了制造过程的许多应用，这些过程将一个材料的惊人特性与另一个材料的强大益处相结合。

辛辛那提大学高级研究助理大宇汉族从UC纳米电子实验室的同轴静电纺丝创造了新的纤维。

根据研究，静电纺丝于1902年发明，首先是在20世纪30年代的纺织品。Steckl说，现在只有现在是研究人员实现了它的全部潜力。他的纳米电子实验室已经专注于新的“成分”组合，以利用它们的独特效益。

“美丽是您可以拥有与您通常在大自然中找到的属性的聚合物组合，”Steckl说。

他花了大部分时间调查静电纺丝的巨大潜力。

“这是切片面包以来最好的东西 - 不是我喜欢切片的面包，”马拉松赛道说。

例如，研究人员可以将稠度柔软或粘合剂材料包围的硬芯相结合。或者它们可以制造一种围绕溶解在水中溶解的化合物的防水壳。

他说：“或者你可以把药物分子放在里面的内部，在外面被疼痛 - 浮雕分子包围的治疗。”

“这是切片面包的最好的东西 - 不是我喜欢切片的面包。” - Andrew Steckl，俄亥俄州知名学者和UC工程教授

一个缺点是生产足够的商业用材料。但是，在美国和世界各地的数十家公司正在推出用于电纺纤维的大规模生产系统。Steckl正在与UC和其他研究型大学的研究合作伙伴合作，探索可能性。

他和前UC药学学院教授Giovanni Pauletti希望使用同轴静电纺丝创造更有效的避孕。Pauletti现在在圣路易斯药学学院教授。

电纺纤维将是一种用于捕获和杀死精子的卫生棉状的应用。Pauletti说，另一个版本可以释放抗感染性药物以防止性传播疾病。

辛辛那提大学工程教授Andrew Steckl正在开发用于同轴静电纺丝的新医疗应用。

“我们的初步结果是令人鼓舞的，足以让我们的国家卫生机构已被批准为期五年的研究，”Steckl说。

Steckl表示，他们希望证明该设备既越容易使用，而不是其他海绵型避孕更有效。

“这就是NIH计划将确认的内容，”Steckl说。

Pauletti除了技术技能外，Steckl还有一份自然的礼物，将来自不同科学背景的人们汇集在一起​​进行共同的研究目标。

“我最伟大的乐趣之一正在跨学科致力于患者的界限，”Pauletti说。“我喜欢和他一起工作。他总是对新想法开放。“

Steckl还与约翰霍普金斯大学的研究人员合作，用脑肿瘤的局部治疗替代传统化疗，称为胶质母细胞瘤。

“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。” Steckl说。“这可能是危险的并且具有有毒的副作用。”

Steckl和Research Partners博士Henry Brem和Betty Tyler在约翰斯霍金斯大学的博德尔博士正在开创一种治疗，其中除去胶质母细胞瘤病灶，同轴电纺胶囊被施用在几天或周内局部施用药物。Brem和Tyler先前在2003年开发了一种称为Gliadel的治疗晶片，用于胶质母细胞瘤。

在Johns Hopkins管理Hunterian神经外科实验室的泰勒说，在除去的病变部位植入加载有化疗的Gliadeldel晶圆，应用医学，在这种情况下最难以实现的浓度，而不将患者暴露于有毒物剂量。

“我们的实验室继续尝试新的有针对性的交付方法，新的送货制定和新模型来增加有益效果，”她说。

到目前为止，Steckl说，动物试验表明，电纺纤维提供了更好的结果，因为外科医生可以应用用于所需持续时间的药物的不同组合。

“博士泰勒说，Steckl独特的Electrom纺织制剂对我们吸引了我们的吸引力。““它具有慢慢释放其有效载荷的能力，它是生物相容性的，并且可以从中加载和释放多种药物。”

泰勒表示，他们计划以独特的组合用于治疗脑肿瘤的独特组合的其他FDA批准的药物施用静电纺丝。

“我们的希望是使用Steckl的技术博士提供这些代理商，最终增加脑肿瘤患者的治疗选择，”Tyler说。

Steckl表示，纤维的大表面积和定制性质使其成为理想的药物输送系统。例如，必须在帕金森病如诸如帕金森病如诸如诸如帕金森病的条件下药物的患者可能能够采用由Electurpum药物制成的单个长效剂量。

“问题是你可能还记得你的早晨剂量，但你可能会忘记你的下午剂量，”他说。“我应该拿另一个吗？我今天服用了三个吗？单个持久的剂量更简单。“

STECKL表示，研究人员正在用纤维制造电纺药物，该纤维仅在消化系统中以特定的酸度溶解。这可能会延迟或延长活性成分的释放。

“这是一个非常聪明的想法，”他说。

UC高级研究助理Daewoo Han，ChemPluschem研究的主要作者表示，静电纺丝已被用于制造通用纳米纤维。除了医学外，最新应用还包括先进电池。

“在不同学科中有无限的合作机会，导致出色的多学科研究项目，”韩表示。“我非常兴奋地与其他领域和机构的专家合作。”

韩表示，他曾在STECKL的纳米电子实验室工作过。

“他总是愿意与学生互动并积极地支持他们，”韩说。“他不仅致力于当前的研究，还享有新的研究主题。”

Steckl说，虽然UC的研究小组不是第一个研究Electromun纤维的研究，但它正在产生大的结果。

“我们非常拓宽了这个领域。我们是世界上有关同轴静电纺丝的世界顶级研究群体之一。这是一个很棒的乐趣，“他说。

“我们在它引导我们的好奇心。” - UCS工程教授Andrew Steckl

一些医学背景的电气工程师如何在一些药物最复杂的学科（如神经外科）中提出新的解决方案？Steckl说，他有一种合作精神和无所畏惧，可以从工程中追求问题。

“我们在它引导我们的好奇心，”他说。

Steckl研究了实验室微电子，微流体和传感器，以及他环内电子实验室的其他主题。他共同撰写了近500篇论文，这些论文出现在工程期刊中，而且还在物理，化学和技术的一些最着名的期刊中。

他说，他一直对改善医疗器械感兴趣。

“如果你想解决问题，经常需要多个学科，”他说。“所以我们已经与UC的药房和UC医学学院合作，物理，化学和生物学部门。我们的心态是：这是一个重要的研究主题吗？“

参考：Dawoo Han博士和Andrew J.Steckl教授，2019年6月28日，ChemPluschem.Doi：
10.1002 / CPLU.201900281