p A manufatura ecológica está se tornando um processo cada vez mais crítico em todos os setores, impulsionado por uma consciência crescente dos impactos ambientais e de saúde negativos associados às práticas tradicionais. Na indústria de biomateriais, eletrofiação é um método de fabricação universal usado em todo o mundo para produzir malhas fibrosas de nano a microescala que se assemelham muito à arquitetura de tecido nativo. O processo, Contudo, tradicionalmente usa solventes que não são apenas ambientalmente perigosos, mas também representam uma barreira significativa para o aumento de escala industrial, tradução clínica, e, em última análise, uso muito difundido. p Pesquisadores da Columbia Engineering relatam que desenvolveram um processo de "eletrofiação verde" que aborda muitos dos desafios para expandir este método de fabricação, desde o gerenciamento dos riscos ambientais do armazenamento e descarte de solventes voláteis em grandes volumes até o cumprimento dos padrões de saúde e segurança durante a fabricação e implementação. O novo estudo da equipe, publicado em 28 de junho, 2021, por Biofabricação , detalha como eles modernizaram a fabricação de nanofibras de polímeros biológicos e sintéticos amplamente utilizados (por exemplo, poli-α-hidroxiésteres, colágeno), misturas de polímeros, e compósitos de polímero-cerâmica.

p O estudo também ressalta a superioridade da manufatura verde. As fibras "verdes" do grupo exibiram propriedades mecânicas excepcionais e preservaram a bioatividade do fator de crescimento em relação às fibras tradicionais. que é essencial para aplicações de entrega de drogas e engenharia de tecidos.

p A medicina regenerativa é uma indústria global de US $ 156 bilhões, aquele que está crescendo exponencialmente. A equipe de pesquisadores, liderado por Helen H. Lu, Percy K. e Vida L.W. Hudson Professor de Engenharia Biomédica, queria abordar o desafio de estabelecer práticas de fabricação verdes escalonáveis ​​para biomateriais biomiméticos e andaimes usados ​​na medicina regenerativa.

p "Achamos que é uma mudança de paradigma na biofabricação, e irá acelerar a tradução de biomateriais escaláveis ​​e andaimes biomiméticos para engenharia de tecidos e medicina regenerativa, "disse o Lu, líder em pesquisa em interfaces de tecidos, particularmente a concepção de biomateriais e estratégias terapêuticas para recriar a sincronia natural do corpo entre os tecidos. "A eletrofiação verde não apenas preserva a composição, química, arquitetura, e biocompatibilidade de fibras tradicionalmente eletrofiadas, mas também melhora suas propriedades mecânicas ao dobrar a ductilidade das fibras tradicionais sem comprometer o rendimento ou a resistência à tração final. Nosso trabalho fornece uma solução mais biocompatível e sustentável para a fabricação escalonável de nanomateriais. "

p O time, que incluiu vários alunos de doutorado BME do grupo de Lu, Christopher Mosher Ph.D.'20 e Philip Brudnicki, assim como Theanne Schiros, um especialista em síntese têxtil com consciência ecológica que também é um cientista pesquisador na Columbia MRSEC e professor assistente na FIT, aplicou princípios de sustentabilidade à produção de biomateriais, e desenvolveu um processo de eletrofiação verde testando sistematicamente o que o FDA considera como solventes biologicamente benignos (Q3C Classe 3).

p Eles identificaram o ácido acético como um solvente verde que exibe baixo impacto ecológico (Avaliação do Ciclo de Vida de Mentes Sustentáveis) e suporta um jato de eletrofiação estável sob condições de fabricação de rotina. Ajustando os parâmetros de eletrofiação, como distância da placa da agulha e taxa de fluxo, os pesquisadores foram capazes de melhorar a fabricação de pesquisas e polímeros biomédicos padrão da indústria, cortando os impactos de fabricação prejudiciais do processo de eletrofiação de três a seis vezes.

p Os materiais eletrofiados verdes podem ser usados ​​em uma ampla gama de aplicações. A equipe de Lu está atualmente trabalhando para inovar ainda mais esses materiais para aplicações ortopédicas e odontológicas, e expandir este processo de fabricação com consciência ecológica para a produção escalonável de materiais regenerativos.

p "A biofabricação tem sido referida como a 'quarta revolução industrial' após os motores a vapor, energia elétrica, e a era digital para automatizar a produção em massa, "observou Mosher, o primeiro autor do estudo. “Este trabalho é um passo importante para o desenvolvimento de práticas sustentáveis ​​na próxima geração de fabricação de biomateriais, que se tornou fundamental em meio à crise climática global. "