Quando você visita o laboratório de Andrew Steckl na Universidade de Cincinnati, você vê uma caixa de vidro indefinida que entrelaça diferentes fibras.

Ele vê possibilidades infinitas.

O laboratório de Steckl está apresentando novas aplicações para um processo de fabricação chamado eletrofiação coaxial, que combina dois ou mais materiais em uma fibra fina para uso na indústria, têxteis ou mesmo remédios. A máquina bombeia dois ou mais polímeros líquidos em um bico que goteja como uma torneira que vaza. Uma vez que a voltagem elétrica é aplicada, o gotejamento se transforma em um jato fino de teia de aranha composto de um núcleo de um material cercado por uma bainha de outro.

"Parece extremamente simples. Mas a química é o molho secreto, " ele disse.

Steckl é um Ohio Eminent Scholar e professor na Faculdade de Engenharia e Ciências Aplicadas da UC. Seu último estudo, publicado este mês na capa da revista ChemPlusChem , descreveu as muitas aplicações de um processo de manufatura que combina as incríveis propriedades de um material com os poderosos benefícios de outro.

A eletrofiação foi inventada em 1902 e foi aplicada pela primeira vez a têxteis na década de 1930. Mas só agora os pesquisadores estão percebendo todo o seu potencial. O Laboratório de Nanoeletrônica de Steckl tem se preocupado com novas combinações de "ingredientes" para aproveitar seus benefícios exclusivos.

"A beleza é que você pode ter combinações de polímeros com propriedades que você normalmente não encontra na natureza, "Steckl disse.

Ele passou grande parte da última década investigando o vasto potencial da eletrofiação.

"Esta é a melhor coisa desde o pão fatiado - não que eu goste de pão fatiado, "disse o maratonista.

Por exemplo, os pesquisadores podem combinar um núcleo rígido cercado por materiais macios, material flexível ou adesivo. Ou eles podem criar uma concha resistente à água ao redor de um composto que se dissolve rapidamente na água.

"Ou você poderia colocar moléculas de drogas no interior para um tratamento rodeado por moléculas de alívio da dor do lado de fora, " ele disse.

Uma desvantagem é produzir material suficiente para uso comercial. Mas dezenas de empresas nos Estados Unidos e em todo o mundo estão criando sistemas de produção em grande escala para fibras eletrofiadas. Steckl está trabalhando com parceiros de pesquisa na UC e outras universidades de pesquisa para explorar as possibilidades.

Ele e o ex-professor do UC College of Pharmacy, Giovanni Pauletti, desejam criar uma contracepção mais eficaz usando eletrofiação coaxial. Pauletti agora leciona no St. Louis College of Pharmacy.

A fibra eletrofiada seria um aplicativo semelhante a um tampão usado para capturar e matar os espermatozoides. Outra versão poderia lançar medicamentos anti-infecciosos para prevenir doenças sexualmente transmissíveis, Disse Pauletti.

Steckl disse que espera provar que o dispositivo é mais fácil de usar e mais eficaz do que outros anticoncepcionais do tipo esponja.

Steckl também está trabalhando com pesquisadores da Universidade Johns Hopkins para substituir a quimioterapia tradicional pelo tratamento localizado de tumores cerebrais chamados glioblastoma.

"A quimioterapia é essencialmente um tratamento de corpo inteiro. O tratamento tem que passar pela barreira hematoencefálica, o que significa que a dose de corpo inteiro que você recebe deve ser muito maior, "Steckl disse." Isso pode ser perigoso e ter efeitos colaterais tóxicos.

Steckl e os parceiros de pesquisa, Dr. Henry Brem e Betty Tyler, da Universidade Johns Hopkins, são pioneiros em um tratamento no qual a lesão de glioblastoma é removida e uma cápsula eletrofuncionada coaxial é aplicada para administrar o medicamento localmente durante dias ou semanas. Brem e Tyler desenvolveram anteriormente um wafer de tratamento chamado Gliadel em 2003 para glioblastoma.

Tyler, que gerencia o Laboratório de Neurocirurgia Hunterian na Johns Hopkins, dito implantar o wafer Gliadel carregado com quimioterapia no local da lesão removida aplica o medicamento onde é mais necessário em uma concentração que seria difícil de alcançar de outra forma, sem expor um paciente a uma dose tóxica.

Até aqui, Steckl disse, testes em animais mostraram que as fibras eletrofiadas fornecem resultados ainda melhores porque os cirurgiões podem aplicar diferentes combinações de tratamentos que administram remédios pela duração desejada.

"A formulação de eletrofiação exclusiva do Dr. Steckl nos atraiu por vários motivos, "Tyler disse." Ele tem a capacidade de liberar lentamente sua carga útil, é biocompatível e vários medicamentos podem ser carregados e liberados a partir dele. "

Tyler disse que eles planejam aplicar eletrospinning a outras drogas aprovadas pelo FDA em combinações únicas para o tratamento de tumores cerebrais.

"Nossa esperança é entregar esses agentes usando a tecnologia do Dr. Steckl para, em última análise, aumentar as opções terapêuticas para pacientes com tumores cerebrais, "Tyler disse.

Steckl disse que a grande área de superfície e as propriedades personalizadas das fibras as tornam um sistema de entrega de medicamentos ideal. Por exemplo, os pacientes que têm que tomar medicamentos várias vezes ao dia para doenças como a doença de Parkinson podem tomar uma única dose de ação prolongada feita de medicamentos eletrofiados.

"O problema é que você pode se lembrar da sua dose matinal, mas você pode esquecer sua dose da tarde, "disse ele." Devo levar outro? Eu tirei três hoje? Uma única dose de longa duração é muito mais simples. "

Steckl disse que os pesquisadores estão criando medicamentos eletrofiados com fibras que só se dissolvem em uma determinada acidez no sistema digestivo. Isso pode atrasar ou estender a liberação dos ingredientes ativos.

"É uma ideia muito inteligente, " ele disse.

Daewoo Han, pesquisador sênior da UC, autor principal do ChemPlusChem estude, a referida eletrofiação foi usada para criar nanofibras versáteis. Além da medicina, as aplicações mais recentes incluem baterias avançadas.

"Existem oportunidades ilimitadas de colaboração em diferentes disciplinas, levando a excelentes projetos de pesquisa multidisciplinares, "Han disse." Estou muito animado em colaborar com especialistas em outros campos e institutos. "

Han disse que gostou de trabalhar no Laboratório de Nanoeletrônica de Steckl.

"Ele está sempre disposto a interagir com seus alunos e apoiá-los de forma agressiva, "Han disse." Ele não se dedica apenas à pesquisa atual, mas também gosta de buscar novos tópicos de pesquisa. "

Embora o grupo de pesquisa da UC não seja o primeiro a estudar as fibras eletrofiadas, está produzindo grandes resultados, Steckl disse.

"Ampliamos enormemente o campo. Somos um dos principais grupos de pesquisa do mundo trabalhando com eletrofiação coaxial. Tem sido muito divertido, " ele disse.

Como um engenheiro elétrico sem formação médica surge com novas soluções em algumas das disciplinas mais complexas da medicina, como a neurocirurgia? Steckl disse que tem um espírito colaborativo e destemor para buscar questões distantes da engenharia.

“Levamos nossa curiosidade para onde ela nos leva, " ele disse.