Fabric Designer maakt Nanofiber gehoorzame technologie

Zoals we allemaal weten, moet het garen worden gevormd volgens de technische vereisten van de ontwerper van de stof en worden gecombineerd volgens bepaalde regels om een stuk stof te produceren. De nanovezels, die slechts een vijfde van een millimeter in diameter zijn, kunnen "gehoorzaam" zijn zoals garens, naar behoefte in stoffen geweven?

Hoe we deze ultrafijne nanovezels zoals de garens op het weefgetouw weven in het patroon dat mensen verwachtten, is een probleem dat wetenschappers op het gebied van elektrospinnen heeft geteisterd.

Onlangs kreeg de verslaggever nieuws van het Shanghai Institute of Ceramics van de Chinese Academy of Sciences. Ze zijn in staat geweest om geavanceerde elektrospinningstechnologie te gebruiken om de nanovezels onzichtbaar te maken voor het blote oog "gehoorzamen" en om twill te "weven" volgens de wensen van wetenschappers. , ringen en zelfs Chinese knopen, Schotse plaids en andere patronen, en wetenschappers hebben verschillende materialen geprobeerd, kunnen nanokleren "geweven" met regelmatige patronen.

In deze aflevering van de ontvangstruimte van Liang Feng hebben we het onderzoeks- en ontwikkelingspersoneel van deze technologie, Changjiang, een onderzoeker aan het Shanghai Institute of Ceramics van de Chinese Academie van Wetenschappen, uitgenodigd hem kennis te laten maken met de onderzoeks- en ontwikkelings- en toepassingsgebieden van deze technologie.

Moderator: vertel ons wat is elektrospinning technologie?

Chang Jiang: Electrospinning-technologie is een nieuwe verwerkingsmethode voor het bereiden van ultrafijne vezels op nanoschaal door een polymeeroplossing (of smelt) te spuiten onder invloed van een elektrisch veld. Een gewoon voorbereidingstoestel voor elektrospinnen bestaat hoofdzakelijk uit drie delen: een hoogspanningsbron, een vloeistofopslagapparaat met een geleidende spindop en een collector. Wanneer het instrument werkt, wordt een hoge druk uitgeoefend op de spindop, waardoor een elektrisch veld ontstaat tussen het hogedrukmondstuk en de lagedrukcollector. Wanneer de spanning tot op zekere hoogte wordt verhoogd, overwint de oplossing de oppervlaktespanning onder invloed van elektrostatische afstoting. En visco-elastische kracht, uitgestoten uit de spindop en een straal vormt, verfijnt de straal geleidelijk tijdens bedrijf naar de ontvanger, terwijl het oplosmiddel verdampt, en uiteindelijk een elektrogesponnen vezel op de collector vormt.

Deze filamenten hebben typisch slechts een diameter van 50 tot 500 nanometer. Als ze worden berekend op 50 nanometer, is hun dikte slechts een vijfduizendste van de diameter van een haar.

Moderator: in vergelijking met de vorige elektrospinningstechnologie, wat is de sleutel om nanovezels "gehoorzaam" te maken?

Chang Jiang: Onze technologie wordt meer in het bijzonder "regelbare elektrospintechnologie" genoemd, omdat we hebben vastgesteld dat de afzetting en rangschikking van vezels hoofdzakelijk worden geregeld door twee soorten krachten, waarvan er één in de spindop aanwezig is. De elektrische veldkracht gegenereerd door het elektrostatische veld tussen de ontvanger en de elektrospinvezel. Wanneer de elektrogesponnen vezel in de richting van de ontvanger wordt bediend onder de elektrische kracht en dicht bij de collector, induceert de elektrostatische lading op het oppervlak van de vezel de tegengestelde polariteit van het collectoroppervlak. De elektrostatische lading en de tegenovergestelde lading trekken elkaar aan om Coulomb-aantrekking te produceren, wat een andere belangrijke kracht is die we hebben genoemd en die vezelafzetting en uitlijning beïnvloedt. Om de elektrospunvezels "gehoorzaam" te maken om te worden afgezet en gerangschikt, is het daarom noodzakelijk om deze twee belangrijke factoren te regelen.

Op basis van dit principe hebben we de verzamelsjablonen met verschillende structuren ontworpen en gebruikt om de krachten die de vezelafzetting en uitlijning beïnvloeden te beheersen, en hebben we elektrogesponnen vezelsteigers met complexe bestuurbare patroon- en vlechtstructuren voorbereid. Dit is een grote stap vooruit dan de vorige regeltechnologie voor vezeloriëntatie. Naarmate de bestuurbaarheid van het patroon en de geweven structuur verder wordt verbeterd, wordt de nanovezel "gehoorzaam", wat ook een breder toepassingsperspectief biedt voor de elektrospintechnologie.

Moderator: Van wat voor soort materiaal is momenteel deze nanovezel afkomstig?

Changjiang: We hebben nu geprobeerd om een verscheidenheid aan materialen te gebruiken, zoals polymelkzuur, polycaprolacton, polyvinylpyrrolidon, enz., Die kunnen worden verwerkt tot elektrogesponnen vezelmaterialen met controleerbare patronen en weefstructuur.

Moderator: op welke gebieden kun je de grootste rol spelen?

Chang Jiang: In detail is het toepassingsveld zeer uitgebreid. Op dit moment hebben elektrogesponnen nanovezels geweldige toepassingsmogelijkheden op het gebied van regeneratieve geneeskunde en weefseltechnologie. Electrogesponnen vezels gemaakt van polymeermaterialen die goed compatibel zijn met weefsels kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt als kunstmatige bloedvaten, kunstmatige huid en kunstmatige botmaterialen om defecten in dergelijke weefsels te repareren. Bovendien hebben elektrogesponnen nanovezels potentiële markten in elektronica, katalyse, ruimtevaart, kleding en zelfs andere industrieën.

Moderator: Hoe wordt het toegepast op medisch gebied?

Chang Jiang: Omdat elektrogesponnen nanovezels qua structuur sterk lijken op de natuurlijke extracellulaire matrix, hebben ze een goede poriestructuur, hebben ze een bepaalde sterkte en stabiliteit en zijn ze gemakkelijk te verwerken en te produceren. Daarom is het ideaal voor herstel en regeneratie van menselijk orgaanweefsel. Een van de stentmaterialen. Het heeft een breed toepassingsgebied op het gebied van weefseltechniek zoals kraakbeen, bot, bloedvat, hart en zenuw.

Over het algemeen gebruiken patiënten bij orgaan- en weefselschade over het algemeen autologe of allogene methoden om wonden en defecten te repareren of te vervangen, maar deze methode heeft vaak het nadeel van onvoldoende donor of afstoting. In de nabije toekomst kunnen we elektrospinningstechnologie combineren met tissue engineering-technologie voor het herstel van menselijke weefselschade.

Specifiek wordt het celscaffold eerst elektrisch gesponnen volgens de vorm van het weefsel of orgaan dat moet worden vervangen of gerepareerd door de patiënt, en vervolgens worden de overeenkomstige zaadcellen uit de patiënt geëxtraheerd en op het eerder bereide celscaffold geplaatst voor kweek. Electrospinning steigers gemaakt van biologisch afbreekbare biomaterialen vormen niet alleen de nieuwe huidorganen of weefsels tijdens hun groei, maar bieden ook geschikte ruimte voor de biologische activiteiten van de cellen en produceren bepaalde stimulerende effecten. Hier moet worden opgemerkt dat we met behulp van de "regelbare" technologie die hierboven is geïntroduceerd, een verzamelsjabloon kunnen ontwerpen om een elektrogesponnen vezelmateriaal te bereiden met een bepaalde complexe en regelbare patroonstructuur en om de cel te stimuleren om beter te produceren door de microstructuur van de stent. Biologische reactie. Met de proliferatie en differentiatie van cellen worden weefsels en organen geleidelijk gevormd totdat de defecten volledig zijn hersteld en het steigermateriaal geleidelijk wordt afgebroken. Als gevolg hiervan werd de patiënt herboren en vervulde de electrospinning-steiger, die fungeert als een groeisubstraat, zijn missie.