Дизайнерът на тъкани прави нанофибърните послушни технологии

Както всички знаем, за да се произведе парче плат, преждата трябва да бъде оформена в съответствие с техническите изисквания на дизайнера на тъканите и да се комбинира според определени правила. Нанофибрите, които са с диаметър само една пета от милиметър, могат да бъдат "послушни" като прежди, вплетени в тъкани според нуждите?

Как да тъкат тези свръх фини нано влакна като преждата върху тъкачния стан по образеца, който хората очакваха, е проблем, който порази учените в областта на електроразпръскването.

Наскоро репортерът получи новини от Шанхайския институт по керамика на Китайската академия на науките. Те са успели да използват напреднала технология за електроразпръскване, за да направят нано влакната невидими с просто око „да се подчиняват“ и да „тъкат“ кълнове според желанията на учените. , пръстени и дори китайски възли, шотландски кари и други шарки и учените са опитали най-различни материали, могат да "изтъкат" нанооблекла с редовни шарки.

В този брой на приемната на Лянг Фън поканихме екипа на научноизследователската и развойна дейност на тази технология, Чанджианг, изследовател от Шанхайския институт по керамика на Китайската академия на науките, за да го запознае с областта на научните изследвания и разработки и приложения на това. технология.

Водещ: Моля, кажете ни какво е електроразпръскващата технология?

Chang Jiang: Технологията за електроразпръскване е нов метод за обработка за приготвяне на наномащабни ултра фини влакна чрез разпръскване на полимерен разтвор (или стопилка) под действието на електрическо поле. Обикновено устройство за приготвяне на електрофони се състои главно от три части: източник на захранване с високо напрежение, устройство за съхранение на течност с проводяща спинерета и колектор. Когато инструментът работи, към спинерета се прилага високо налягане, което създава електрическо поле между дюзата за високо налягане и колектора за ниско налягане. Когато напрежението се увеличи до известна степен, разтворът преодолява повърхностното напрежение под действието на електростатично отблъскване. И вискоеластична сила, изхвърлена от спинерета и образуваща струя, струята постепенно се прецизира по време на работа към приемника, докато разтворителят се изпарява, в крайна сметка образувайки електроспиращо влакно върху колектора.

Обикновено тези нишки са с диаметър само 50 до 500 нанометра. Ако се изчисли на 50 нанометра, дебелината им е само една-пет хилядни от диаметъра на косъма.

Водещ: В сравнение с предишната технология за електроразпръскване, какво е ключът към превръщането на нановолокни в "послушни"?

Chang Jiang: Нашата технология се нарича по-точно „контролируема технология на електропръскане“, защото установихме, че отлагането и разположението на влакната се контролира основно от два вида сили, една от които присъства в спинерета. Силата на електрическото поле, генерирана от електростатичното поле между приемника и електроспиращото влакно. Когато влакното с електросмукване се задвижва към приемника под електрическа сила и близо до колектора, електростатичният заряд върху повърхността на влакното предизвиква противоположната полярност на повърхността на колектора. Електростатичният заряд и противоположният заряд се привличат взаимно, за да произведат кулонов привличане, което е друга важна сила, която споменахме, която влияе върху отлагането и подравняването на влакната. Следователно, за да се направят влакнестите електросфери "послушни", за да бъдат отложени и подредени, е необходимо да се контролират тези два важни фактора.

Използвайки този принцип, ние проектирахме и използвахме шаблоните за събиране с различни структури, за да контролираме силите, влияещи върху отлагането и подравняването на влакната, и подготвихме скелета от влакнести влакна със сложни контролируеми структури за моделиране и сплитане. Това е голяма стъпка напред от предишната технология за контрол на ориентацията на влакната. Тъй като контролируемостта на модела и тъканата структура се подобрява допълнително, нанофибрите стават „послушни“, което също носи по-широка перспектива за приложение на технологията за електроразпръскване.

Водещ: В момента от какъв материал е взето това нановолокно?

Чанцзян: Вече се опитахме да използваме различни материали, като полимактинова киселина, поликапролактин, поливинилпиролидон и др., Които могат да бъдат направени в материали от електросплътнени влакна с контролируема структура на рисуване и тъкане.

Водещ: В кои области можете да играете най-голямата си роля?

Chang Jiang: В подробности полето за приложение е много обширно. За момента електроразпръскващите нановолокна имат големи перспективи за приложение в областта на регенеративната медицина и тъканното инженерство. Например, електроразпръскващите влакна, изработени от полимерни материали, които са добре съвместими с тъканите, могат да се използват като изкуствени кръвоносни съдове, изкуствена кожа и изкуствени костни материали за поправяне на дефекти в такива тъкани. В допълнение, електроразпръскваните нано влакна имат потенциални пазари в електрониката, катализата, космическата, облекло и дори други индустрии.

Водещ: Как се прилага в медицинската област?

Chang Jiang: Тъй като електроразпръскваните нано влакна са много сходни по структура с естествената извънклетъчна матрица, те имат добра структура на порите, имат определена здравина и стабилност и са лесни за обработка и производство. Следователно, той е идеален за възстановяване и регенерация на тъкани на човешки органи. Един от стентовите материали. Той има широк спектър от стойност на приложение в областта на тъканното инженерство като хрущял, кост, кръвоносен съд, сърце и нерв.

По принцип, когато пациентите имат увреждане на органи и тъкани, обикновено използваме автоложни или алогенни методи за поправяне или замяна на рани и дефекти, но този метод често има недостатъка на недостатъчното донорство или отхвърляне. В близко бъдеще може да комбинираме технологията на електроспиниране с технология за тъканно инженерство за възстановяване на увреждане на човешката тъкан.

По-конкретно, клетъчният скелет първо е електроразпръскване според формата на тъканта или органа, който трябва да бъде заменен или поправен от пациента, след което съответните семенни клетки се екстрахират от пациента и се поставят върху предварително подготвеното клетъчно скеле за култура. Електроразпръскващите скелета, направени от биоразградими биоматериали, не само оформят новите кожни органи или тъкани по време на растежа им, но също така осигуряват подходящо пространство за биологичните дейности на клетките и произвеждат определени стимулиращи ефекти. Тук трябва да се отбележи, че с помощта на „контролируемата“ технология, въведена по-горе, можем да проектираме шаблон за събиране, за да подготвим материал от електроспиращи влакна с определена сложна и контролируема структура на шаблони и да стимулираме клетката да произвежда по-добре, като контролира микроструктурата на стентът. Биологичен отговор. С пролиферацията и диференциацията на клетките тъканите и органите постепенно се формират, докато дефектите не се поправят напълно и материалът на скелета постепенно се разгражда. В резултат на това пациентът се прероди и електроспининг скелето, което действа като растежен субстрат, изпълни мисията си.