Σχεδιαστής υφασμάτων κάνει Nanofiber υπάκουος Τεχνολογία

Όπως όλοι γνωρίζουμε, προκειμένου να παραχθεί ένα κομμάτι υφάσματος, το νήμα θα πρέπει να διαμορφώνεται σύμφωνα με τις τεχνικές απαιτήσεις του σχεδιαστή υφάσματος και να συνδυάζεται σύμφωνα με ορισμένους κανόνες. Οι νανοΐνες, οι οποίες είναι μόνο το ένα πέμπτο της διαμέτρου χιλιοστού, μπορούν να είναι "υπάκουες" όπως τα νήματα, υφασμένα σε υφάσματα, όπως απαιτείται;

Πώς να υφάνετε αυτές τις εξαιρετικά λεπτές νανοΐνες όπως τα νήματα στο αργαλειό με το πρότυπο που οι άνθρωποι περίμεναν είναι ένα πρόβλημα που έχει μαστίσει τους επιστήμονες στον τομέα της ηλεκτροσυσσωμάτωσης.

Πρόσφατα, ο δημοσιογράφος έλαβε νέα από το Ινστιτούτο Κεραμικής της Κίνας της Ακαδημίας Επιστημών της Σαγκάης. Έχουν τη δυνατότητα να χρησιμοποιούν προηγμένη τεχνολογία ηλεκτροσυσσωμάτωσης για να κάνουν τις νανοΐνες αόρατες με γυμνό μάτι "υπακούοντας" και να "πλέκουν" το twill σύμφωνα με τις επιθυμίες των επιστημόνων. , δαχτυλίδια και ακόμη και κινέζικους κόμβους, σκωτσέζικες πινελιές και άλλα σχέδια, και οι επιστήμονες έχουν δοκιμάσει μια ποικιλία υλικών, μπορούν να "υφαντούν" νανοκλειδιά με τακτικά σχέδια.

Σε αυτό το τεύχος της αίθουσας υποδοχής του Liang Feng, κάλεσε το προσωπικό έρευνας και ανάπτυξης αυτής της τεχνολογίας, Changjiang, ερευνητή στο Ινστιτούτο Κεραμικής της Κίνας, της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, να τον παρουσιάσει στους τομείς έρευνας και ανάπτυξης και εφαρμογής τεχνολογία.

Συντονιστής: Παρακαλώ πείτε μας τι είναι η τεχνολογία electrospinning;

Chang Jiang: Η τεχνολογία ηλεκτροδιάβρωσης είναι μια νέα μέθοδος επεξεργασίας για την παρασκευή εξαιρετικά λεπτών ινών με ψεκασμό ενός πολυμερούς διαλύματος (ή τήγματος) υπό τη δράση ενός ηλεκτρικού πεδίου. Μια συνηθισμένη συσκευή προετοιμασίας ηλεκτροσυσσωματωμάτων αποτελείται κυρίως από τρία μέρη: μια πηγή υψηλής τάσης, μια συσκευή αποθήκευσης υγρών με ένα αγώγιμο στροφέα και έναν συλλέκτη. Όταν λειτουργεί το όργανο, εφαρμόζεται υψηλή πίεση στο φίλτρο, το οποίο δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο μεταξύ του ακροφυσίου υψηλής πίεσης και του συλλέκτη χαμηλής πίεσης. Όταν η τάση αυξάνεται σε κάποιο βαθμό, η λύση υπερνικά την επιφανειακή τάση υπό την ενέργεια της ηλεκτροστατικής απώθησης. Και η ιξωδοελαστική δύναμη, που εκτοξεύεται από την περιστρεφόμενη μήτρα και σχηματίζει ένα πίδακα, ο πίδακας βελτιώνει σταδιακά κατά τη διάρκεια της λειτουργίας στον δέκτη, ενώ ο διαλύτης εξατμίζεται, σχηματίζοντας τελικά μια ηλεκτροσύνδετη ίνα στο συλλέκτη.

Αυτά τα νημάτια τυπικά έχουν μόνο διάμετρο 50 έως 500 νανόμετρα. Εάν υπολογίζεται στα 50 νανόμετρα, το πάχος τους είναι μόνο το ένα πέμπτο χιλιοστό της διαμέτρου μιας τρίχας.

Συντονιστής: Σε σύγκριση με την προηγούμενη τεχνολογία ηλεκτροσυσσωμάτωσης, ποιο είναι το κλειδί για να γίνεις "υπάκουοι" οι νανοΐνες;

Chang Jiang: Η τεχνολογία μας ονομάζεται πιο "ελεγχόμενη τεχνολογία ηλεκτροσυσσωμάτωσης", διότι διαπιστώσαμε ότι η εναπόθεση και η διαρρύθμιση των ινών ελέγχονται κυρίως από δύο είδη δυνάμεων, ένα από τα οποία είναι παρόντα στο spinneret. Η δύναμη του ηλεκτρικού πεδίου που παράγεται από το ηλεκτροστατικό πεδίο μεταξύ του δέκτη και της ηλεκτροσυνθετικής ίνας. Όταν η ίνα ηλεκτροσύνδεσης λειτουργεί προς τον δέκτη κάτω από την ηλεκτρική δύναμη και κοντά στον συλλέκτη, το ηλεκτροστατικό φορτίο στην επιφάνεια της ίνας προκαλεί την αντίθετη πολικότητα της επιφάνειας του συλλέκτη. Το ηλεκτροστατικό φορτίο και το αντίθετο φορτίο προσελκύουν το ένα το άλλο για να παράγουν έλξη Coulomb, η οποία είναι μια άλλη σημαντική δύναμη που έχουμε αναφέρει ότι επηρεάζει την εναπόθεση ινών και την ευθυγράμμιση. Ως εκ τούτου, προκειμένου να καταστούν οι ηλεκτροσυνδετικές ίνες «υπάκουοι» να εναποτεθούν και να τοποθετηθούν, είναι απαραίτητο να ελέγχονται αυτοί οι δύο σημαντικοί παράγοντες.

Χρησιμοποιώντας αυτή την αρχή, σχεδιάσαμε και αξιοποιούσαμε τα πρότυπα συλλογής με διαφορετικές δομές για να ελέγξουμε τις δυνάμεις που επηρεάζουν την απόθεση και την ευθυγράμμιση των ινών και προετοιμάσαμε ικριώματα ηλεκτροσυνθετικών ινών με σύνθετες ελεγχόμενες δομές σχηματισμού και πλέξης. Αυτό είναι ένα μεγάλο βήμα μπροστά από την προηγούμενη τεχνολογία ελέγχου προσανατολισμού ινών. Καθώς η δυνατότητα ελέγχου της μορφής και της υφαντής δομής ενισχύεται περαιτέρω, το nanofiber γίνεται "υπάκουο", γεγονός που προσφέρει επίσης μια ευρύτερη προοπτική εφαρμογής στην τεχνολογία ηλεκτροσυσσωμάτωσης.

Συντονιστής: Επί του παρόντος, τι είδους υλικό λαμβάνεται από αυτό το nanofiber;

Changjiang: Έχουμε προσπαθήσει τώρα να χρησιμοποιήσει μια ποικιλία υλικών, όπως το πολυγαλακτικό οξύ, πολυκαπρολακτόνη, πολυβινυλοπυρρολιδόνη, κλπ., Μπορεί να γίνει σε υλικά ινών electrospun με ελεγχόμενη διαμόρφωση και ύφανση δομή.

Συντονιστής: Σε ποιες περιοχές μπορείτε να παίξετε τον μεγαλύτερο ρόλο του;

Chang Jiang: Αναλυτικά, το πεδίο εφαρμογής είναι πολύ εκτεταμένο. Προς το παρόν, οι nanofibres electrospun έχουν μεγάλες προοπτικές εφαρμογής στους τομείς της αναγεννητικής ιατρικής και της μηχανικής ιστών. Για παράδειγμα, οι ηλεκτροσύνδετες ίνες κατασκευασμένες από πολυμερή υλικά που είναι καλά συμβατά με τους ιστούς μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως τεχνητά αιμοφόρα αγγεία, τεχνητό δέρμα και τεχνητά οστικά υλικά για την αποκατάσταση των ελαττωμάτων σε τέτοιους ιστούς. Επιπλέον, οι nanofibres electrospun έχουν πιθανές αγορές ηλεκτρονικών, καταλυτικών, αεροδιαστημικών, ενδυμάτων και ακόμη και άλλων βιομηχανιών.

Συντονιστής: Πώς εφαρμόζεται στον ιατρικό τομέα;

Chang Jiang: Επειδή οι nanofibres electrospun έχουν πολύ παρόμοια δομή με τη φυσική εξωκυτταρική μήτρα, έχουν καλή δομή πόρων, έχουν ορισμένη αντοχή και σταθερότητα και είναι εύκολο να επεξεργαστούν και να κατασκευαστούν. Ως εκ τούτου, είναι ιδανικό για την επισκευή και την αναγέννηση ιστών ανθρώπινου οργάνου. Ένα από τα υλικά στεντ. Διαθέτει ευρύ φάσμα εφαρμογών στον τομέα της μηχανικής ιστών όπως ο χόνδρος, τα οστά, τα αιμοφόρα αγγεία, η καρδιά και το νεύρο.

Γενικά, όταν οι ασθενείς έχουν βλάβη οργάνων και ιστών, χρησιμοποιούμε γενικά αυτόλογες ή αλλογενείς μεθόδους για την επιδιόρθωση ή την αντικατάσταση τραυμάτων και ελαττωμάτων, αλλά αυτή η μέθοδος συχνά έχει το μειονέκτημα ανεπαρκούς δότη ή απόρριψης. Στο εγγύς μέλλον, μπορούμε να συνδυάσουμε την τεχνολογία ηλεκτροσυσσωμάτωσης με την τεχνολογία μηχανικής ιστών για την αποκατάσταση της βλάβης των ανθρώπινων ιστών.

Συγκεκριμένα, το σκελετό κυττάρων είναι κατ 'αρχάς ηλεκτροσύνθετο σύμφωνα με το σχήμα του ιστού ή οργάνου που πρόκειται να αντικατασταθεί ή να επισκευαστεί από τον ασθενή και στη συνέχεια τα αντίστοιχα κύτταρα σπόρου εξάγονται από τον ασθενή και τοποθετούνται επί του προηγουμένως παρασκευασθέντος κυτταρικού ικριώματος για καλλιέργεια. Τα ηλεκτροσπαρτικά ικριώματα που κατασκευάζονται από βιοαποικοδομήσιμα βιοϋλικά όχι μόνο διαμορφώνουν τα νέα όργανα ή ιστούς του δέρματος κατά την ανάπτυξή τους αλλά επίσης παρέχουν κατάλληλο χώρο για τις βιολογικές δραστηριότητες των κυττάρων και παράγουν ορισμένα διεγερτικά αποτελέσματα. Θα πρέπει να επισημανθεί εδώ ότι χρησιμοποιώντας την «ελεγχόμενη» τεχνολογία που εισήχθη παραπάνω μπορούμε να σχεδιάσουμε ένα πρότυπο συλλογής για να προετοιμάσουμε ένα ινώδες υλικό ηλεκτροσύνθεσης με μια ορισμένη σύνθετη και ελεγχόμενη δομή σχεδίασης και να διεγείρουμε το κύτταρο να παράγει καλύτερα με τον έλεγχο της μικροδομής του στεντ. Βιολογική αντίδραση. Με τον πολλαπλασιασμό και τη διαφοροποίηση των κυττάρων, οι ιστοί και τα όργανα σχηματίζονται σταδιακά έως ότου τα ελαττώματα επιδιορθωθούν πλήρως, και το υλικό ικριώματος βαθμιαία αποικοδομείται. Ως αποτέλεσμα, ο ασθενής ξαναγεννήθηκε και το ηλεκτροσυσσωρευτικό ικρίωμα, το οποίο δρα ως υπόστρωμα ανάπτυξης, εκπλήρωσε την αποστολή του.