Stofdesigner fremstiller Nanofiber lydig teknologi

Som vi alle ved, bør garnet for at fremstille et stykke stof dannes i henhold til de tekniske krav fra stofdesigneren og kombineres i henhold til visse regler. Nanofibrene, som kun er en femtedel af en millimeter i diameter, kan være "lydige" som garn, vævet ind i tekstiler efter behov?

Sådan væves disse ultrafine nanofibre som garnerne på væven i det mønster, som folk forventede, er et problem, der har plaget forskere inden for elektrospinning.

For nylig fik reporteren nyheder fra Shanghai Institute of Ceramics fra det kinesiske videnskabsakademi. De har været i stand til at bruge avanceret elektrospinningsteknologi for at gøre nanofibrene usynlige for det blotte øje "adlyde" og "væve" twill efter forskernes ønsker. , ringe og endda kinesiske knob, skotske plaider og andre mønstre, og forskere har prøvet en række forskellige materialer, kan "vævet" nanoklædier med regelmæssige mønstre.

I denne udgave af Liang Fengs reception, inviterede vi forsknings- og udviklingspersonalet til denne teknologi Changjiang, en forsker ved Shanghai Institute of Ceramics fra det kinesiske videnskabsakademi, til at introducere ham til forsknings- og udviklings- og anvendelsesområderne i dette teknologi.

Moderator: Fortæl os, hvad der er elektrospinsteknologi?

Chang Jiang: Elektrospinsteknologi er en ny behandlingsmetode til fremstilling af nanoskala ultrafine fibre ved at sprøjte en polymeropløsning (eller smelte) under virkningen af et elektrisk felt. En almindelig elektrospiningsforberedelsesindretning er hovedsageligt sammensat af tre dele: en højspændings-strømkilde, en væskeopbevaringsanordning med et ledende spindedyse og en opsamler. Når instrumentet arbejder, påføres et højt tryk på spindedysen, hvilket skaber et elektrisk felt mellem højtryksdysen og lavtrykssamleren. Når spændingen øges til en vis grad, overvinder løsningen overfladespændingen under påvirkning af elektrostatisk frastødning. Og viskoelastisk kraft, der udsættes fra spinderet og danner en stråle, raffinerer strålen gradvis under drift til modtageren, mens opløsningsmidlet fordampes og til sidst danner en elektrospun fiber på samleren.

Disse filamenter er typisk kun 50 til 500 nanometer i diameter. Hvis de beregnes til 50 nanometer, er deres tykkelse kun en fem tusindedel af hårets diameter.

Moderator: Hvad er nøglen til at gøre nanofibre "lydige" sammenlignet med den foregående elektrospinsteknologi?

Chang Jiang: Vores teknologi kaldes mere præcist "kontrollerbar elektrospinningsteknologi", fordi vi har fundet ud af, at afsætning og placering af fibre hovedsageligt styres af to slags kræfter, hvoraf den ene er til stede i spinderet. Den elektriske feltkraft, der genereres af det elektrostatiske felt mellem modtageren og den elektrospinnende fiber. Når den elektrospunne fiber drives mod modtageren under den elektriske kraft og tæt på kollektoren, inducerer den elektrostatiske ladning på fiberens overflade den modsatte polaritet på kollektoroverfladen. Den elektrostatiske ladning og den modsatte ladning tiltrækker hinanden for at producere Coulomb-tiltrækning, hvilket er en anden vigtig kraft, vi har nævnt, der påvirker fiberaflejring og justering. Derfor er det nødvendigt at kontrollere disse to vigtige faktorer for at gøre elektrospunfibrene "lydige", der skal deponeres og arrangeres.

Ved hjælp af dette princip designet og anvendte vi indsamlingsskabeloner med forskellige strukturer til at kontrollere kræfterne, der påvirker fiberaflejring og justering, og forberedte elektrospunne fiberstilladser med komplekse kontrollerbare mønster- og flettestrukturer. Dette er et stort skridt fremad end den tidligere fiberorienteringskontrolteknologi. Når styrbarheden af mønsteret og den vævede struktur forbedres yderligere, bliver nanofiberen "lydig", hvilket også bringer et bredere anvendelsesmulighed til elektrospinsteknologien.

Moderator: Hvilken type materiale er denne nanofiber fra nuværende?

Changjiang: Vi har nu forsøgt at bruge en række forskellige materialer, såsom polymælkesyre, polycaprolacton, polyvinylpyrrolidon osv., Der kan laves til elektrospunne fibermaterialer med kontrollerbar mønster- og vævningsstruktur.

Moderator: På hvilke områder kan du spille sin største rolle?

Chang Jiang: I detaljer er applikationsfeltet meget omfattende. For øjeblikket har elektrospunne nanofibre store anvendelsesmuligheder inden for regenerativ medicin og vævsteknik. F.eks. Kan elektrospunfibre fremstillet af polymermaterialer, der er godt forenelige med væv, anvendes som kunstige blodkar, kunstig hud og kunstige knoglematerialer til at reparere defekter i sådanne væv. Derudover har elektrospunne nanofibre potentielle markeder inden for elektronik, katalyse, rumfart, beklædning og endda andre industrier.

Moderator: Hvordan anvendes det inden for det medicinske område?

Chang Jiang: Fordi elektrospunne nanofibre er meget lignende i struktur som naturlig ekstracellulær matrix, har de en god porestruktur, har en vis styrke og stabilitet og er lette at behandle og fremstille. Derfor er det ideelt til humant organvævsreparation og regenerering. Et af stentmaterialerne. Det har en lang række anvendelsesværdier inden for vævsteknik såsom brusk, knogler, blodkar, hjerte og nerve.

Generelt, når patienter har organ- og vævsskade, bruger vi generelt autologe eller allogene metoder til at reparere eller udskifte sår og defekter, men denne metode har ofte ulempen med utilstrækkelig donor eller afvisning. I den nærmeste fremtid kan vi muligvis kombinere elektrospinsteknologi med vævsteknologi til reparation af menneskelig vævsskade.

Specifikt udtages cellestilladset først elektrospundet i henhold til formen på vævet eller organet, der skal udskiftes eller repareres af patienten, og derefter ekstraheres de tilsvarende frøceller fra patienten og placeres på det tidligere forberedte cellestillads til kultur. Elektrospiningsstilladser lavet af bionedbrydeligt biomateriale former ikke kun de nye hudorganer eller -væv under deres vækst, men giver også passende plads til cellernes biologiske aktiviteter og giver visse stimulerende effekter. Det skal her påpeges, at vi ved hjælp af den "kontrollerbare" teknologi, der er introduceret ovenfor, kan designe en opsamlingsskabelon til at fremstille et elektrospundet fibermateriale med en bestemt kompleks og kontrollerbar mønsterstruktur og til at stimulere cellen til at producere bedre ved at kontrollere mikrostrukturen af stenten. Biologisk respons. Med spredning og differentiering af celler dannes væv og organer gradvist, indtil defekten er fuldstændigt repareret, og stilladsmaterialet nedbrydes gradvist. Som et resultat blev patienten genfødt, og det elektrospænde stillads, der fungerer som et vækstunderlag, udførte sin mission.