Kangakujundus muudab Nanofiberi kuulekaks tehnoloogiaks

Nagu me kõik teame, tuleks kangatüki tootmiseks lõng moodustada vastavalt kangakujundaja tehnilistele nõuetele ja kombineerida vastavalt teatud reeglitele. Nanokiud, mille läbimõõt on vaid üks viiendik millimeetrit, võivad olla "kuulekad" nagu lõngad, kootud kangasse vastavalt vajadusele?

See, kuidas neid ülipeente nanokiude kududa nagu kangastelgedel olevad lõngad, vastavalt inimeste eeldatavale mustrile on probleem, mis vaevab teadlasi elektropinnamise valdkonnas.

Hiljuti sai reporter uudiseid Hiina Teaduste Akadeemia Shanghai Keraamikainstituudist. Nad on saanud kasutada täiustatud elektropinnamise tehnoloogiat, et muuta nanokiud palja silmaga nähtamatuks ja "teadmiseks" toimse punuda. , rõngad ja isegi Hiina sõlmed, Šoti pleedid ja muud mustrid ning teadlased on proovinud mitmesuguseid materjale, saavad "kootud" tavaliste mustritega nanokleite.

Selles Liang Fengi vastuvõturuumi numbris kutsusime selle tehnoloogia teadus- ja arendustöötajaid, Hiina Teaduste Akadeemia Shanghai keraamikainstituudi teadurit Changjiangi tutvustama talle selle tehnoloogia uurimis- ja arendus- ning rakendusvaldkondi. tehnoloogia.

Moderaator: Palun rääkige meile, mis on elektrokeevitamise tehnoloogia?

Chang Jiang: Elektropinnamise tehnoloogia on uus töötlemismeetod nanomõõtmetes ülimaitseliste kiudude valmistamiseks, pihustades polümeeri lahust (või sula) elektrivälja toimel. Tavaline elektropinnamise ettevalmistamise seade koosneb peamiselt kolmest osast: kõrgepingeallikast, juhtiva spinneretiga vedelike hoiuseadmest ja kollektorist. Kui seade töötab, rakendatakse ketrusketti kõrge rõhk, mis loob kõrgsurveotsiku ja madalsurvekoguja vahele elektrivälja. Kui pinget teatud määral suurendatakse, ületab lahendus elektrostaatilise tõrje mõjul pindpinevuse. Ja viskoelastne jõud, mis väljutatakse ketramiskerast ja moodustab joa, viimistleb joa töötamise ajal järk-järgult vastuvõtjani, lahusti aurustudes, moodustades lõpuks kollektorile elektripunga kiud.

Nende hõõgniitide läbimõõt on tavaliselt ainult 50 kuni 500 nanomeetrit. Kui arvestada 50 nanomeetriseks, on nende paksus vaid üks viiendik juuste läbimõõdust.

Moderaator: Mis on nanokiudude "kuulekaks muutmise" põhialuseks varasema elektropinnamise tehnoloogiaga?

Chang Jiang: Meie tehnoloogiat nimetatakse täpsemini "kontrollitavaks elektropinnamise tehnoloogiaks", kuna oleme leidnud, et kiudude sadestumist ja paigutust kontrollivad peamiselt kahte tüüpi jõud, millest üks asub spinnerettes. Vastuvõtja ja elektrostruktuuri vahelise elektrostaatilise välja tekitatud elektrivälja jõud. Kui elektripirni kiudu juhitakse vastuvõtja poole elektrilise jõu mõjul ja kollektori lähedal, indutseerib kiu pinnal olev elektrostaatiline laeng kollektori pinna vastupidise polaarsuse. Elektrostaatiline ja vastupidine laeng meelitavad üksteist, et tekitada Coulombi atraktsioon, mis on veel üks oluline jõud, mida me mainisime ja mis mõjutab kiudude sadestumist ja joondamist. Seetõttu on elektripunga kiudude "kuulekaks" muutmiseks ja paigutamiseks vaja kontrollida neid kahte olulist tegurit.

Seda põhimõtet kasutades kavandasime ja kasutasime erinevate struktuuridega kogumismallide kasutamist kiudude sadestumist ja joondamist mõjutavate jõudude juhtimiseks ning valmistasime keerukate kontrollitavate mustriga ja punumisstruktuuridega elektripungal kiust tellinguid. See on suur samm edasi kui eelmine kiudude orientatsiooni juhtimistehnoloogia. Kui mustri ja kootud struktuuri kontrollitavust veelgi suurendatakse, muutub nanokiud "kuulekaks", mis annab ka elektropinnamise tehnoloogiale laiema väljavaate.

Moderaator: millisest materjalist see nanokiud on praegu võetud?

Changjiang: Oleme nüüd proovinud kasutada mitmesuguseid materjale, näiteks polüpiimhapet, polükaprolaktooni, polüvinüülpürrolidooni jne, mida saab muuta kontrollitava mustriga ja kudumisstruktuuriga elektripunga kiudmaterjalideks.

Moderaator: millistes valdkondades saate mängida selle suurimat rolli?

Chang Jiang: Üksikasjalikult on rakenduste väli väga ulatuslik. Praegu on elektrilise punniga nanokiude kasutamisel suured väljavaated regeneratiivse meditsiini ja koetehnoloogia valdkonnas. Näiteks selliste kudede defektide parandamiseks võib kasutada kunstlike veresoonte, kunstnaha ja kunstlike luumaterjalidena elektropunkiude, mis on valmistatud polümeermaterjalidest ja sobivad hästi kudedega. Lisaks on elektropanga nanokiudel potentsiaalseid turge elektroonika-, katalüüsi-, kosmose-, rõiva- ja isegi muudes tööstusharudes.

Moderaator: kuidas seda meditsiinivaldkonnas rakendatakse?

Chang Jiang: Kuna elektropunga nanokiude on oma struktuurilt väga sarnased loodusliku rakuvälise maatriksiga, on neil hea pooride struktuur, neil on teatav tugevus ja stabiilsus ning neid on lihtne töödelda ja valmistada. Seetõttu on see ideaalne inimese elundikoe parandamiseks ja uuendamiseks. Üks stendi materjalidest. Sellel on lai kasutusvõimalus koetehnoloogia valdkonnas, näiteks kõhred, luud, veresooned, süda ja närv.

Kui patsientidel on elundite ja kudede kahjustus, kasutame üldiselt haavade ja defektide parandamiseks või asendamiseks autoloogseid või allogeenseid meetodeid, kuid selle meetodi eeliseks on sageli ebapiisav doonor või hülgamine. Lähitulevikus võime inimese kudede kahjustuste parandamiseks ühendada elektrikeevituse tehnoloogia ja koetehnoloogia.

Täpsemalt, rakukarkass on kõigepealt elektropunn vastavalt patsiendi poolt asendatava või parandatava koe või elundi kujule ning seejärel ekstraheeritakse patsiendilt vastavad seemnerakud ja asetatakse eelnevalt ettevalmistamiseks rakukarkassile kultiveerimiseks. Biolagunevatest biomaterjalidest valmistatud elektroplastkarkassid ei kujunda mitte ainult uusi nahaorganeid või -kudesid nende kasvu ajal, vaid pakuvad ka sobivat ruumi rakkude bioloogiliseks tegevuseks ja annavad teatud stimuleeriva efekti. Siinkohal tuleks märkida, et kasutades ülal tutvustatud "kontrollitavat" tehnoloogiat, saame kujundada kogumismallide, et valmistada teatud keeruka ja kontrollitava mustrilise struktuuriga elektripungal kiudmaterjal ning stimuleerida rakku tootma paremini, kontrollides mikrostruktuuri mikrostruktuuri. stent. Bioloogiline vastus. Rakkude vohamise ja diferentseerumisega moodustuvad kuded ja elundid järk-järgult, kuni puudused on täielikult parandatud ja karkassimaterjalid järk-järgult lagunevad. Selle tulemusel sündis patsient uuestisünni ja kasvu substraadina toimiv elektriharude karkass täitis oma ülesannet.