طراح پارچه باعث ایجاد فناوری مطیع نانوفیبر می شود
Aug 31, 2019
همانطور که همه ما می دانیم ، برای تولید یک تکه پارچه ، نخ باید مطابق با الزامات فنی طراح پارچه تشکیل شده و طبق قوانین خاصی ترکیب شود. نانو فیبرها که قطر آن فقط یک پنجم میلی متر است ، می توانند مانند نخ ها "مطیع" باشند ، همانطور که لازم است در پارچه ها بافته می شوند؟
چگونگی بافتن این نانو فیبرهای بسیار ریز مانند نخ های روی لبه در الگویی که مردم انتظار داشتند ، مشکلی است که دانشمندان را در زمینه الکترودینگ به دام انداخته است.
به تازگی ، خبرنگار از انستیتوی سرامیک شانگهای آکادمی علوم چین خبرهایی دریافت کرد. آنها توانسته اند از فن آوری پیشرفته برقی استفاده کنند تا نانوالیاف را به چشم غیرمسلح "اطاعت" کرده و مطابق میل دانشمندان ، میلگردها را "بافتن" کنند. ، حلقه ها و حتی گره های چینی ، تخته های اسکاتلندی و الگوهای دیگر ، و دانشمندان انواع مختلفی از مواد را امتحان کرده اند ، می توانند نانو لباس را با الگوهای منظم "بافته شوند".
در این شماره از اتاق پذیرش لیانگ فنگ ، ما از پرسنل تحقیق و توسعه این فناوری دعوت کردیم ، چانجیانگ ، محقق مؤسسه سرامیک شانگهای آکادمی علوم چین ، وی را با زمینه های تحقیق و توسعه و کاربرد این فن آوری.
مجری: لطفاً درمورد فناوری الکترون نوردی به ما بگویید؟
چانگ جیانگ: فن آوری الکتریکی نوعی روش پردازش جدید برای تهیه الیاف ultrafine در مقیاس نانو با پاشیدن محلول پلیمری (یا ذوب) تحت عمل یک میدان الکتریکی است. یک دستگاه آماده سازی الکتریکی معمولی عمدتاً از سه قسمت تشکیل شده است: منبع تغذیه ولتاژ بالا ، دستگاه ذخیره سازی مایع با اسپینتر رسانا و یک جمع کننده. هنگام کار دستگاه ، فشار زیادی به اسپینر اعمال می شود ، که یک میدان الکتریکی بین نازل فشار بالا و جمع کننده فشار کم ایجاد می کند. هنگامی که ولتاژ به میزان معینی افزایش یابد ، محلول بر تنش سطح تحت عمل دافع الکترواستاتیک غلبه می کند. و نیروی ویسکوالاستیک ، که از اسپینرنت خارج شده و یک جت را تشکیل می دهد ، جت به تدریج در حین کار به گیرنده تصفیه می شود ، در حالی که حلال تبخیر می شود ، در نهایت یک فیبر الکتروسون بر روی کلکتور تشکیل می دهد.
این رشته ها معمولاً فقط 50 تا 500 نانومتر قطر دارند. اگر در 50 نانومتر محاسبه شود ، ضخامت آنها فقط یک پنجم هزارم قطر مو است.
مجری: در مقایسه با فن آوری الکتریکی قبلی ، چه چیزی باعث شده نانوالیاف "مطیع" باشند؟
چانگ جیانگ: فناوری ما دقیقاً "فن آوری برقی کنترل كننده قابل کنترل" نامیده می شود زیرا دریافتیم كه رسوب و ترتیب الیاف عمدتاً توسط دو نوع نیرو کنترل می شود كه یكی از آنها در اسپینرت وجود دارد. نیروی میدان الکتریکی تولید شده توسط میدان الکترواستاتیک بین گیرنده و فیبر الکتروپینزینگ. هنگامی که فیبر electrospun به سمت گیرنده در زیر نیروی الکتریکی و نزدیک به جمع کننده کار می کند ، بار الکتریکی روی سطح فیبر باعث ایجاد قطب مخالف سطح کلکتور می شود. بار الکتریکی و بار متضاد ، یکدیگر را جذب می کنند تا جاذبه کولوم را تولید کنند ، این نیرو مهمی دیگر است که ما به آن اشاره کردیم که بر رسوب و تراز فیبر تأثیر می گذارد. بنابراین ، برای اینکه الیاف electrospun "مطیع" رسوب و مرتب شوند ، لازم است این دو عامل مهم کنترل شود.
با استفاده از این اصل ، ما قالب های مجموعه را با ساختارهای مختلف طراحی و مورد استفاده قرار دادیم تا نیروهای موثر در رسوب و تراز فیبر را کنترل کنیم و داربستهای الیاف الکتروسپون را با الگوی پیچیده قابل کنترل و سازه های بافته آماده کردیم. این یک قدم بزرگتر از فناوری کنترل جهت گیری فیبر قبلی است. از آنجا که کنترل الگوی و ساختار بافته شده بیشتر بهبود یافته ، نانوالیاف "مطیع" می شوند ، که همچنین یک چشم انداز کاربرد وسیع تری را به فناوری الکترودینگ می بخشد.
مجری: در حال حاضر ، این نانوالیاف از چه ماده ای استفاده می شود؟
Changjiang: ما اکنون سعی کرده ایم از انواع مختلفی از قبیل پلی اسید پلیلاکتیک ، پلی کاپرولاکتون ، پلی وینیل پیرولیدون و غیره استفاده کنیم و با استفاده از الگوی قابل کنترل و ساختار بافندگی ، می توان از مواد فیبر electrospun استفاده کرد.
مجری: در کدام زمینه ها می توانید بزرگترین نقش خود را بازی کنید؟
چانگ جیانگ: با جزئیات ، زمینه برنامه بسیار گسترده است. در حال حاضر ، نانوالیاف برق ، در زمینه پزشکی احیا کننده و مهندسی بافت ، چشم انداز کاربردهای خوبی دارند. به عنوان مثال ، الیاف electrospun ساخته شده از مواد پلیمری که به خوبی با بافت ها سازگار هستند ، ممکن است به عنوان رگ های خونی مصنوعی ، پوست مصنوعی و مواد استخوانی مصنوعی برای ترمیم نقایص در چنین بافت هایی استفاده شوند. بعلاوه ، نانو فیبرهای الکتروسون دارای بازارهای بالقوه الکترونیک ، کاتالیز ، هوافضا ، پوشاک و حتی سایر صنایع هستند.
مجری: در حوزه پزشکی چگونه کاربرد دارد؟
چانگ جیانگ: از آنجا که نانو فیبرهای الکتریکی از نظر ساختاری بسیار شبیه به ماتریکس خارج سلولی طبیعی هستند ، از ساختار منافذ خوبی برخوردار هستند ، از استحکام و پایداری خاصی برخوردار بوده و پردازش و ساخت آن آسان است. بنابراین ، برای ترمیم و بازسازی بافت اندام انسان ایده آل است. یکی از مواد استنت. این ماده در زمینه مهندسی بافت از جمله غضروف ، استخوان ، رگ خونی ، قلب و عصب از ارزش کاربرد گسترده ای برخوردار است.
به طور کلی ، وقتی بیماران صدمه ای به اندام و بافت دارند ، ما به طور کلی از روش های اتولوگ یا آلوژنیک برای ترمیم یا جایگزینی زخم ها و نقص استفاده می کنیم ، اما این روش غالباً مضرات ناکافی اهدا کننده یا رد آن را دارد. در آینده نزدیک ، ما ممکن است تکنولوژی ترانسفورزینگ را با فناوری مهندسی بافت برای ترمیم آسیب بافت انسانی ترکیب کنیم.
به طور خاص ، داربست سلولی ابتدا با توجه به شکل بافت یا اندامی که توسط بیمار تعویض یا ترمیم می شود ، از الکتروسون استفاده می شود و سپس سلول های بذر مربوطه از بیمار استخراج شده و در داربست سلول قبلاً آماده شده برای کشت قرار می گیرند. داربست های برقی ساخته شده از مواد زیست تخریب پذیر قابل تجزیه ، نه تنها در طول رشد اعضای بدن یا بافت های جدید را شکل می دهند ، بلکه فضای مناسبی را برای فعالیت های بیولوژیکی سلول ها فراهم می کنند و اثرات تحریکی خاصی را ایجاد می کنند. در اینجا لازم به ذکر است که با استفاده از فناوری "قابل کنترل" که در بالا معرفی شد ، می توانیم الگوی مجموعه ای را برای تهیه یک ماده الیاف الکتروسپون با ساختار الگوی خاص و پیچیده و قابل کنترل طراحی کنیم ، و با کنترل ریزساختار ، سلول را تحریک می کنیم تا تولید بهتری داشته باشیم. استنت پاسخ بیولوژیکی. با تکثیر و تمایز سلول ها ، بافت ها و اندام ها به تدریج تشکیل می شوند تا نقص ها به طور کامل ترمیم شود و مواد داربست به تدریج تخریب می شود. در نتیجه ، بیمار متولد شد و داربست برقی ، که به عنوان یک بستر رشد عمل می کند ، رسالت خود را انجام داد.