Kumaş Tasarımcısı Nanofiber itaatkar teknoloji yapar

Hepimizin bildiği gibi, bir kumaş parçası üretmek için iplik, kumaş tasarımcısının teknik gereksinimlerine göre oluşturulmalı ve belirli kurallara göre birleştirilmelidir. Çapı sadece bir milimetrenin beşte biri olan nano lifler, gerektiği gibi kumaşlar halinde dokunmuş iplikler gibi "itaatkar" olabilir mi?

Bu ultra-ince nano elyafların dokuma tezgâhındaki iplikler gibi insanların nasıl bekledikleri ile örülmeleri, bilim adamlarını elektrospinleme alanında rahatsız eden bir problemdir.

Son zamanlarda, muhabir Çin Bilimler Akademisi Şangay Seramik Enstitüsü'nden haber aldı. Nano lifleri çıplak gözle "itaat eden" görünmez hale getirmek ve bilim adamlarının isteklerine göre dimi "dokumak" yapmak için ileri elektrospin teknolojisini kullanabilmişlerdir. yüzükler ve hatta Çin düğümleri, İskoç kareli ve diğer desenler ve bilim adamları çeşitli malzemeler denediler, nanocloth'ları normal desenlerle "dokuyorlar".

Liang Feng'in resepsiyon salonunun bu sayısında, Çin Bilim Akademisi Şangay Seramik Enstitüsü'ndeki bir araştırmacı olan Changjiang, bu teknolojinin araştırma ve geliştirme personelini, onu araştırma ve geliştirme ve uygulama alanlarıyla tanıştırmaya davet ettik. teknolojisi.

Moderatör: Lütfen bize elektrospinning teknolojisinin ne olduğunu söyleyin?

Chang Jiang: Elektrospinning teknolojisi, bir elektrik alanın etkisi altında bir polimer çözeltiyi (veya eriterek) püskürterek nano ölçekli ultra ince elyafları hazırlamak için yeni bir işleme yöntemidir. Sıradan bir elektrospinning hazırlama cihazı temel olarak üç parçadan oluşur: yüksek voltajlı bir güç kaynağı, iletken bir memecikli bir sıvı depolama cihazı ve bir kolektör. Alet çalışırken, memeye yüksek basınç uygulanır ve bu, yüksek basınç başlığı ile düşük basınç toplayıcı arasında bir elektrik alanı oluşturur. Voltaj bir dereceye kadar arttırıldığında, çözelti elektrostatik itme etkisi altında yüzey geriliminin üstesinden gelir. Ve iplik memesinden çıkarılan ve bir jet oluşturan viskoelastik kuvvet, jet işlem sırasında yavaş yavaş alıcıya rafine olurken, çözücü buharlaşırken, sonunda kollektör üzerinde bir elektrospun elyafı oluşturur.

Bu filamentler tipik olarak çapı sadece 50 ila 500 nanometredir. 50 nanometre ile hesaplanırsa, kalınlığı saçın çapının sadece beşte biri kadardır.

Moderatör: Önceki elektrospinleme teknolojisi ile karşılaştırıldığında, nano lifleri "itaatkar" yapmanın anahtarı nedir?

Chang Jiang: Teknolojimiz daha kesin olarak "kontrol edilebilir elektrospinning teknolojisi" olarak adlandırılıyor, çünkü elyafların biriktirilmesi ve düzenlenmesi işleminin temel olarak bir tanesi iplik memesinde bulunan iki tür güç tarafından kontrol edildiğini bulduk. Elektrostatik alan tarafından alıcı ile elektrospinning lifi arasındaki elektrik alanı kuvveti. Elektrospu elyafı, alıcıya doğru elektrik kuvveti altında ve kollektöre yakın olarak çalıştırıldığında, elyafın yüzeyindeki elektrostatik yüklenme, kollektör yüzeyinin zıt kutuplamasına neden olur. Elektrostatik yük ve zıt yük birbirini çekerek, elyaf biriktirme ve hizalamayı etkileyen bahsettiğimiz önemli bir güç olan Coulomb cazibesini oluşturur. Bu nedenle, elektrospun liflerinin "itaatkar" olarak bırakılmasını ve düzenlenmesini sağlamak için bu iki önemli faktörü kontrol etmek gerekir.

Bu ilkeyi kullanarak, fiber biriktirme ve hizalamayı etkileyen kuvvetleri kontrol etmek için farklı yapılara sahip toplama şablonlarını tasarladık ve kullandık ve karmaşık kontrol edilebilir desen ve örgü yapılarına sahip elektrospun fiber yapı iskeleleri hazırladık. Bu, önceki fiber oryantasyon kontrol teknolojisinden daha büyük bir adım. Desenin ve dokuma yapının kontrol edilebilirliği daha da arttırıldıkça, nano elyaf, elektrospinleme teknolojisine daha geniş bir uygulama potansiyeli kazandıran "itaatkar" hale gelir.

Moderatör: Şu anda bu nano elyaf ne tür bir malzemeden alınmış?

Changjiang: Şimdi kontrol edilebilir desen ve dokuma yapıya sahip elektrospun elyaf malzemeler haline getirilebilen polilaktik asit, polikaprolakton, polivinilpirolidon, vb. Gibi çeşitli malzemeleri kullanmaya çalıştık.

Moderatör: Hangi alanlarda en büyük rolünü oynayabilirsin?

Chang Jiang: Ayrıntılı olarak, uygulama alanı çok geniştir. Şu an için elektrospun nano elyaflar, rejeneratif tıp ve doku mühendisliği alanlarında büyük uygulama olanaklarına sahiptir. Örneğin, dokularla iyi uyumlu polimer malzemelerden yapılmış elektrospun elyaflar, bu tür dokulardaki kusurları onarmak için yapay kan damarları, yapay cilt ve yapay kemik malzemeleri olarak kullanılabilir. Ek olarak, elektrospun nano elyaflar elektronik, kataliz, havacılık, giyim ve hatta diğer endüstrilerde potansiyel pazarlara sahiptir.

Moderatör: Tıp alanında nasıl uygulanır?

Chang Jiang: Elektrospun nano lifler yapı olarak doğal hücre dışı matrikse çok benzer olduklarından, iyi gözenek yapısına sahipler, belli bir mukavemet ve stabiliteye sahipler ve işlenmesi ve üretimi kolaydır. Bu nedenle, insan organ dokusu onarımı ve yenilenmesi için idealdir. Stent malzemelerinden biri. Kıkırdak, kemik, kan damarı, kalp ve sinir gibi doku mühendisliği alanında geniş bir uygulama değerine sahiptir.

Genel olarak, hastalar organ ve doku hasarına sahip olduğunda, genellikle yaraları ve kusurları onarmak veya değiştirmek için otolog veya allojenik yöntemler kullanırız, ancak bu yöntem genellikle yetersiz donör veya reddetme dezavantajına sahiptir. Yakın gelecekte, insan doku hasarını onarmak için elektrospinning teknolojisini doku mühendisliği teknolojisi ile birleştirebiliriz.

Spesifik olarak, hücre iskelesi ilk önce hasta tarafından değiştirilecek veya onarılan doku veya organın şekline göre elektrospunlanır ve daha sonra karşılık gelen tohum hücreleri hastadan çıkarılır ve kültür için önceden hazırlanmış hücre iskelesine yerleştirilir. Biyobozunur biyomalzemelerden yapılan elektrospinleme iskeleleri büyümeleri sırasında sadece yeni cilt organlarını veya dokularını şekillendirmekle kalmaz, aynı zamanda hücrelerin biyolojik aktiviteleri için uygun alan sağlar ve belirli uyarıcı etkiler üretir. Yukarıda belirtilen "kontrol edilebilir" teknolojiyi kullanarak, belirli bir karmaşık ve kontrol edilebilir modelleme yapısına sahip bir elektrospun elyaf malzeme hazırlamak ve bir mikroyapıyı kontrol ederek daha iyi üretmek için hücreyi teşvik etmek için bir toplama şablonu tasarlayabileceğimizi belirtmek gerekir. stent. Biyolojik cevap Hücrelerin çoğalması ve farklılaşmasıyla, dokular ve organlar, kusurlar tamamen onarılıncaya kadar yavaş yavaş oluşturulur ve iskele malzemesi yavaş yavaş bozulur. Sonuç olarak, hasta yeniden doğmuş ve bir büyüme substratı görevi gören elektrospinning iskelesi görevini yerine getirmiştir.