基于离心纺的聚焦旋转喷射纺丝法(FRJS)重建心脏螺旋结构支架

心脏肌肉组织内的螺旋排列对实现生理泵送效率非常重要。然而，测试这种可能性是困难的，因为使用当前的技术再现心脏肌肉组织的精细空间特征和复杂结构是具有挑战性的。近期发表于《science》上一篇论文研究了聚焦旋转喷射纺丝(FRJS)，这是一种添加制造方法，能够快速制造具有可编程三维几何排列的微米和纳米纤维支架。 为了研究螺旋肌排列对心脏功能的作用，以往的研究利用了受控排列和三维(3D)几何形状重建心脏的多尺度结构。3D挤压打印已经被证明过在重建这些复杂结构中的意义。而纤维纺丝技术以更高的处理量复制这些精细的空间特征，所以学者们提供了一种潜在的解决方案，并且已经用于工程组织支架，例如心脏瓣膜和心室模型。然而这种方法通常无法保持可控排列的同时控制3D几何形状。 因此作者开发了聚焦旋转喷射纺丝(FRJS)，这是一种添加制造方法，离心喷射纺丝快速形成聚合物微米级和纳米级纤维，然后通过受控气流进行聚焦和空间图案化。这种方法允许快速制造3D可编程纤维排列的纤维结构。由于纤维可用于指导组织形成，因此可以重建复杂的解剖结构。 为了证明FRJS能够实现分级生物制造的能力，构建了人类心脏肌肉组织的全尺寸模型。这个模型是由独立零件组装而成的。将微米和纳米纤维镀在可溶解的心脏四个腔室形状的收集器。通过我们基于微米和纳米纤维的方法，这些局部结构可以保留在整个组织体积中，从而允许组织的分级组装。这些关键特征标志着基于纤维的制造是实现整个器官生物制造的一种有前途的方法，可以用来替代或结合新兴的生物制造平台，如3D挤压打印。总的来说，这些观察表明，FRJS能够快速制造跨越多种长度尺度的纤维支架，并且能够适应不同的几何形状。 除了生物制造，FRJS还可以在其他添加制造应用中发挥重要作用，因为它提供了与当前工业过程相当的生产率，同时实现了微米和纳米尺度的特征尺寸和受控的3D排列。微米和纳米纤维的高表面积-体积比使其成为化学物质可控吸收和释放的理想候选材料。这表明FRJS可能是工业制造过程中的一项重要技术，这些工业制造过程采用分级设计原理，需要控制几个数量级的空间量级。 www.qingzitech.com