A manufatura verde estãose tornando um processo cada vez mais crítico em todos os setores, impulsionado por uma crescente consciência dos impactos ambientais e de saúde negativos associados a s pra¡ticas tradicionais.
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A manufatura verde estãose tornando um processo cada vez mais crítico em todos os setores, impulsionado por uma crescente consciência dos impactos ambientais e de saúde negativos associados a s prática s tradicionais. Na indústria de biomateriais, a eletrofiação éum manãtodo de fabricação universal usado em todo o mundo para produzir malhas fibrosas de nano a microescala que se assemelham a arquitetura nativa do tecido. O processo, no entanto, tradicionalmente usa solventes que não são apenas ambientalmente perigosos, mas também representam uma barreira significativa para o aumento de escala industrial, tradução clanica e, em última insta¢ncia, uso generalizado.
Pesquisadores da Columbia Engineering relatam que desenvolveram um processo de "eletrofiação verde" que aborda muitos dos desafios para aumentar este manãtodo de fabricação , desde o gerenciamento dos riscos ambientais do armazenamento e descarte de solventes vola¡teis em grandes volumes atéo cumprimento dos padraµes de saúde e segurança durante ambos fabricação e implementação. O novo estudo da equipe, publicado em 28 de junho de 2021, pela Biofabrication , detalha como eles modernizaram a fabricação de nanofibras de polímeros sintanãticos e biola³gicos amplamente utilizados (por exemplo, poli-α-hidroxianãsteres, cola¡geno), misturas de polímeros e compostos de polamero-cera¢mica.
O estudo também destaca a superioridade da manufatura verde. As fibras "verdes" do grupo exibiram propriedades meca¢nicas excepcionais e bioatividade do fator de crescimento preservado em relação a s fibras tradicionais equivalentes, o que éessencial para aplicações de entrega de drogas e engenharia de tecidos.
A medicina regenerativa éuma indústria global de US $ 156 bilhaµes, que estãocrescendo exponencialmente. A equipe de pesquisadores, liderada por Helen H. Lu, Percy K. e Vida LW Hudson Professor de Engenharia Biomédica, queria enfrentar o desafio de estabelecer prática s de fabricação verdes escalona¡veis ​​para biomateriais biomimanãticos e andaimes usados ​​na medicina regenerativa.
"Achamos que éuma mudança de paradigma na biofabricação e vai acelerar a tradução de biomateriais escala¡veis ​​e andaimes biomimanãticos para engenharia de tecidos e medicina regenerativa ", disse Lu, lider em pesquisa em interfaces de tecidos, particularmente o design de biomateriais e estratanãgias terapaªuticas para recriando a sincronia natural do corpo entre os tecidos. "A eletrofiação verde não apenas preserva a composição, química, arquitetura e biocompatibilidade das fibras eletrofiadas tradicionalmente, mas também melhora suas propriedades meca¢nicas ao dobrar a ductilidade das fibras tradicionais sem comprometer o rendimento ou a resistência a tração final. Nosso trabalho fornece um aspecto mais biocompatavel e solução sustenta¡vel para fabricação escalona¡vel de nanomateriais. "
A equipe, que incluiu vários alunos de doutorado BME do grupo de Lu, Christopher Mosher Ph.D.'20 e Philip Brudnicki, bem como Theanne Schiros, uma especialista em santese taªxtil com consciência ecola³gica que também écientista pesquisadora na Columbia MRSEC e assistente professor da FIT, aplicou princapios de sustentabilidade a produção de biomateriais e desenvolveu um processo de eletrofiação verde testando sistematicamente o que o FDA considera como solventes biologicamente benignos (Q3C Classe 3).
Eles identificaram o a¡cido acanãtico como um solvente verde que exibe baixo impacto ecola³gico (Avaliação do Ciclo de Vida de Mentes Sustenta¡veis) e suporta um jato de eletrofiação esta¡vel sob condições de fabricação de rotina. Ao ajustar os parametros de eletrofiação, como distância da placa agulha e taxa de fluxo , os pesquisadores foram capazes de melhorar a fabricação de pesquisa e polímeros biomédicos padrãoda indaºstria, reduzindo os impactos de fabricação prejudiciais do processo de eletrofiação de três a seis vezes.
Os materiais eletrofiados verdes podem ser usados ​​em uma ampla gama de aplicações. A equipe de Lu estãoatualmente trabalhando para inovar ainda mais esses materiais para aplicações ortopanãdicas e odontola³gicas e expandir este processo de fabricação ecologicamente correto para a produção escalona¡vel de materiais regenerativos.
"A biofabricação tem sido referida como a 'quarta revolução industrial' após os motores a vapor, a energia elanãtrica e a era digital para automatizar a produção em massa", observou Mosher, o primeiro autor do estudo. "Este trabalho éum passo importante para o desenvolvimento de prática s sustenta¡veis ​​na próxima geração de fabricação de biomateriais, que se tornou fundamental em meio a crise climática global."