Oblikovalec tkanin naredi ubogljivo tehnologijo Nanofiber

Kot vsi vemo, je treba za izdelavo kosa tkanine oblikovati prejo v skladu s tehničnimi zahtevami oblikovalca tkanin in jo kombinirati po določenih pravilih. Ali so lahko nano vlakna, katerih premer je le petina milimetra, "poslušna" kot preja, vdelana v tkanine, kot je potrebno?

Kako tkati ta ultra tanka nano vlakna, kot so preje na statvi, v vzorcu, ki so ga ljudje pričakovali, je težava, ki je naletela na znanstvenike na področju elektrospiranja.

Pred kratkim je novinar dobil novice s šangajskega inštituta za keramiko kitajske akademije znanosti. Uporabili so lahko napredno tehnologijo elektrospiranja, da nano vlakna nevidna s prostim očesom "ubogajo" in "tkajo" keper v skladu z željami znanstvenikov. , prstani in celo kitajski vozli, škotski plašči in drugi vzorci, znanstveniki pa so preizkusili najrazličnejše materiale, ki lahko z običajnimi vzorci "tkajo" nano odeje.

V tej številki sprejemne sobe Liang Feng smo povabili raziskovalno in razvojno osebje te tehnologije, Changjiang, raziskovalca Šanghajskega inštituta za keramiko Kitajske akademije znanosti, da ga seznanimo s področji raziskav in razvoja ter uporabe te tehnologije. tehnologija.

Moderator: Prosim, povejte nam, kaj je tehnologija elektrošočenja?

Chang Jiang: Elektrospirning tehnologija je nov postopek obdelave za pripravo nano-lestvic ultrafinih vlaken z brizganjem polimerne raztopine (ali taline) pod delovanjem električnega polja. Navadna naprava za pripravo elektrospinninga je v glavnem sestavljena iz treh delov: visokonapetostnega vira napajanja, naprave za shranjevanje tekočine s prevodnim spinneretom in zbiralnika. Ko instrument deluje, se na spinneret pritisne visok tlak, ki ustvari električno polje med visokotlačno šobo in nizkotlačnim kolektorjem. Ko se napetost do določene mere poveča, raztopina premaga površinsko napetost pod delovanjem elektrostatičnega odganjanja. In viskoelastična sila, ki se izpušča iz ožemalke in tvori curek, se curek med delovanjem postopoma izpopolni v sprejemnik, medtem ko topilo izhlapi in sčasoma na kolektorju tvori elektrosvetno vlakno.

Ti filamenti so običajno premera le 50 do 500 nanometrov. Če se izračuna na 50 nanometrov, je njihova debelina le pet tisoč tisočakov premera las.

Moderator: Kaj je ključnega pomena za to, da so nano vlakna v primerjavi s prejšnjo tehnologijo elektrošočenja "poslušna"?

Chang Jiang: Našo tehnologijo natančneje imenujemo "krmilljiva tehnologija elektrospinninga", ker smo ugotovili, da odlaganje in razporeditev vlaken nadzirata predvsem dve vrsti sil, od katerih je ena prisotna v spinneretu. Sila električnega polja, ki jo povzroči elektrostatično polje med sprejemnikom in vlažilcem. Ko se elektrosvetno vlakno usmeri proti sprejemniku pod električno silo in blizu zbiralnika, elektrostatični naboj na površini vlakna povzroči nasprotno polariteto površine kolektorja. Elektrostatični naboj in nasprotni naboj se med seboj privlačita, da ustvarjata Coulomb privlačnost, kar je še ena pomembna sila, ki smo jo omenili, ki vpliva na odlaganje in poravnavo vlaken. Zato je treba zaradi teh dveh pomembnih dejavnikov nadzorovati in odložiti elektrosponska vlakna "poslušna", ki jih je treba odložiti in urediti.

Na podlagi tega načela smo zasnovali in uporabili predloge za zbiranje z različnimi strukturami za nadzor nad silami, ki vplivajo na odlaganje in poravnavo vlaken, ter pripravili ogrodja iz vlaken iz elektrosvinčnih vlaken s kompleksnimi strukturami za vzorčenje in pletenje. To je velik korak naprej kot prejšnja tehnologija nadzora usmerjenosti vlaken. Ko se krmiljenost vzorca in tkane strukture še poveča, nano vlakna postanejo "poslušna", kar prinaša tudi širšo možnost uporabe tehnologije elektrosvečenja.

Moderator: Trenutno iz kakšnega materiala jemljemo to nano vlakna?

Changjiang: Zdaj smo poskušali uporabiti različne materiale, kot so pollaktična kislina, polikaprolakton, polivinilpirolidon itd., Ki jih lahko izdelamo v materiale iz elektropojastih vlaken z nadzorovano strukturo vzorčenja in tkanja.

Moderator: Na katerih področjih lahko igrate svojo največjo vlogo?

Chang Jiang: Podrobno je področje uporabe zelo obsežno. Zaenkrat imajo elektrostenska nano vlakna velike možnosti za uporabo na področjih regenerativne medicine in tkivnega inženiringa. Na primer, elektrosporna vlakna, izdelana iz polimernih materialov, ki so dobro združljivi s tkivi, se lahko uporabljajo kot umetne krvne žile, umetna koža in umetni kostni material za popravilo okvar v takih tkivih. Poleg tega imajo elektrostenska nano vlakna potencialne trge v elektroniki, katalizi, vesoljski, oblačilni in celo drugi industriji.

Moderator: Kako se uporablja na medicinskem področju?

Chang Jiang: Ker so elektrostenska nano vlakna po strukturi zelo podobna naravnim zunajceličnim matriksom, imajo dobro strukturo por, imajo določeno trdnost in stabilnost ter jih je enostavno obdelati in izdelati. Zato je idealen za obnovo in regeneracijo tkiva človeških organov. Eden od materialov za stent. Ima široko paleto uporabne vrednosti na področju tkivnega inženiringa, kot so hrustanec, kosti, krvne žile, srce in živci.

Kadar imajo pacienti poškodbe organov in tkiv, običajno uporabljamo avtologne ali alogenske metode za popravilo ali nadomeščanje ran in napak, vendar ima ta metoda pogosto pomanjkljivost dajalca ali zavrnitve. V kratkem bomo morda lahko za popravilo poškodb človeškega tkiva kombinirali tehnologijo elektrospiranja s tehnologijo tkivnega inženiringa.

Natančneje, celični oder najprej elektrosponiramo glede na obliko tkiva ali organa, ki ga mora bolnik nadomestiti ali popraviti, nato pa ustrezne semenske celice izvlečemo iz pacienta in postavimo na predhodno pripravljeno celično ogrodje za kulturo. Elektrospinning ogrodja, narejena iz biorazgradljivih biomaterialov, med rastjo ne samo oblikujejo nove kožne organe ali tkiva, ampak tudi zagotavljajo primeren prostor za biološke aktivnosti celic in dajejo določene spodbudne učinke. Tu je treba opozoriti, da lahko s pomočjo zgoraj uvedene "nadzorovane" tehnologije oblikujemo predlogo za zbiranje, da pripravimo material iz elektrosvetlečih vlaken z določeno kompleksno in nadzorovano vzorčasto strukturo in spodbudimo celico k boljšemu proizvajanju z nadzorom mikrostrukture stent. Biološki odziv. S proliferacijo in diferenciacijo celic se tkiva in organi postopoma oblikujejo, dokler se pomanjkljivosti popolnoma ne popravijo, material odrov pa se postopoma razgradi. Kot rezultat tega se je pacient prerodil in elektrospinning ogrodje, ki deluje kot rastni substrat, je izpolnilo svoje poslanstvo.