Дизајнер тканина чини Нанофибер послушном технологијом

Као што сви знамо, да би се произвео комад тканине, пређа би требало да се формира према техничким захтевима дизајнера тканина и комбинује у складу са одређеним правилима. Нанофибра, која има пречник од само петине милиметра, може бити "послушна" попут предива, уткана у тканине према потреби?

Како ткати ове ултрафине нано-влакна попут предива на ткалачком стану по обрасцу који су људи очекивали је проблем који је налетео научницима на пољу електроспиновања.

Недавно је репортер добио вести из Шангајског института за керамику Кинеске академије наука. Они су могли да користе напредну технологију електроскрпања како би нанофибра учинили невидљивим голим оком „послушањем“ и „ткањем“ кепера у складу са жељама научника. , прстенови, па чак и кинески чворови, шкотски карирани материјали и други обрасци, а научници су испробали разне материјале који могу да "ткају" наночете правилним узорцима.

У овом издању пријемне собе Лијанг Фенга позвали смо особље које ради на истраживању и развоју ове технологије, Цхангјианг, истраживача из Шангајског института за керамику Кинеске академије наука, да га упозна са подручјима истраживања и развоја и примене овог технологија.

Модератор: Молим вас, реците нам шта је технологија електрошогирања?

Цханг Јианг: Електроспиннинг технологија је нова метода прераде за припрему ултра-финог влакна нано-скалиравањем распршивањем полимерног раствора (или растопине) под дејством електричног поља. Обичан уређај за припрему електроспиннинга састоји се углавном од три дела: високонапонски извор напајања, уређај за складиштење течности са проводљивим вртићем и колектор. Када инструмент ради, на центрифугу се врши висок притисак, који ствара електрично поље између млазнице високог притиска и сакупљача ниског притиска. Када се напон повећа у одређеној мери, раствор превазилази површинску напетост под дејством електростатичког одбијања. И вискоеластична сила, која се избацује из центрифуге и формира млаз, млаз се током рада постепено рафинира до пријемника, док растварач испарава, на крају стварајући влакана са електросупом на колектору.

Ти филаменти су обично пречника од 50 до 500 нанометара. Ако се израчуна на 50 нанометара, њихова дебљина је само једна петина хиљаде пречника косе.

Модератор: У поређењу са претходном технологијом електроскрпања, шта је кључно за нанофибра да постану "послушни"?

Цханг Јианг: Наша технологија се прецизније назива „управљана електроспиннинг технологија“, јер смо открили да таложење и распоред влакана углавном контролишу две врсте сила, од којих је једна присутна у спинерету. Снага електричног поља генерирана електростатичким пољем између пријемника и влакана са електроспојем. Када се влакно са електропољом покреће према пријемнику под електричном силом и близу колектора, електростатички набој на површини влакана индукује супротну поларитет површине колектора. Електростатичко наелектрисање и супротни набој привлаче једни друге како би створили Цоуломб привлачност, што је још једна важна сила коју смо споменули и која утиче на таложење и поравнавање влакана. Због тога, да би се електропропусна влакна учинила „послушнима“ за одлагање и сређивање, потребно је контролисати ова два важна фактора.

Користећи овај принцип, дизајнирали смо и користили шаблоне за сакупљање са различитим структурама за контролу сила које утичу на таложење и поравнавање влакана, и припремили смо скеле од влакана од електростенских слојева са сложеним структурама узорка и плетеница које се могу контролисати. Ово је велики корак напред од претходне технологије за контролу оријентације влакана. Како се даље побољшава контролирање узорка и плетене структуре, нано влакна постају „послушна“, што такође доноси и ширу перспективу примени технологије електроспиновања.

Модератор: Тренутно од каквог материјала је узета ова нанофибра?

Цхангјианг: Сада смо покушали да користимо разне материјале, као што су полимерна киселина, поликапролактон, поливинилпиролидон, итд., Који се могу направити у електроенергетске влакнасте материјале са управљаном структуром узорка и ткања.

Модератор: У којим областима можете одиграти своју највећу улогу?

Цханг Јианг: Детаљно, поље апликације је веома опсежно. За сада, електроенергетска нано влакна имају велике изгледе за примену у областима регенеративне медицине и инжењерства ткива. На пример, електроенергетска влакна направљена од полимерних материјала који су добро компатибилни са ткивима могу се користити као вештачки крвни судови, вештачка кожа и вештачки коштани материјали за поправљање оштећења у таквим ткивима. Поред тога, електроенергетска нано влакна имају потенцијална тржишта у области електронике, катализе, ваздухопловства, одеће и чак других индустрија.

Модератор: Како се примењује у медицинском пољу?

Цханг Јианг: Будући да су електроенергетска нано влакна врло слична по структури као природни ванћелијски матрикс, имају добру структуру пора, имају одређену чврстоћу и стабилност и лако се обрађују и производе. Због тога је идеалан за обнављање и регенерацију ткива човека. Један од материјала за стент. Има широк спектар примене у области инжењеринга ткива, попут хрскавице, костију, крвних судова, срца и живаца.

Када пацијенти имају оштећења органа и ткива, обично користимо аутологне или алогене методе за поправљање или замену рана и оштећења, али ова метода често има недостатак недовољног давања или одбацивања. У блиској будућности можемо комбиновати технологију електроспиннинга са технологијом ткивног инжењеринга за санирање оштећења људског ткива.

Конкретно, ћелијска скела је прво електроспора у складу са обликом ткива или органа који пацијент треба заменити или поправити, а затим се одговарајуће семенске ћелије изваде из пацијента и поставе на претходно припремљену ћелијску скелу за културу. Електроспиннинг скеле направљене од биоразградивих биоматеријала не само да обликују нове органе или ткива коже током њиховог раста, већ пружају и одговарајући простор за биолошке активности ћелија и производе одређене стимулативне ефекте. Овде треба истаћи да коришћењем горе „контролисане“ технологије, можемо да дизајнирамо шаблону за прикупљање материјала за припрему материјала од електропропусних влакана са одређеном сложеном и подесивом структуром узорка и да подстакнемо ћелију да боље производи контролу микроструктуре. стент Биолошки одговор. Пролиферацијом и диференцијацијом ћелија постепено се формирају ткива и органи док се оштећења потпуно не санирају, а материјал скеле постепено се разгради. Као резултат тога, пацијент се преродио и електроспиннинг скела, која делује као супстрат за раст, испунила је своју мисију.