Fabric Designer fait la technologie obédiente de Nanofiber

Comme nous le savons tous, afin de produire une pièce de tissu, le fil doit être formé conformément aux exigences techniques du concepteur du tissu et combiné selon certaines règles. Les nanofibres, qui n’ont qu’un cinquième de millimètre de diamètre, peuvent être "obéissantes" comme des fils, tissés comme il se doit?

Comment tisser ces nanofibres ultra-fines comme les fils sur le métier selon le modèle attendu par les gens est un problème qui a affecté les scientifiques du domaine de l'électrofilage.

Récemment, le journaliste a reçu des nouvelles de l'Institut des céramiques de Shanghai de l'Académie chinoise des sciences. Ils ont été en mesure d'utiliser une technologie de pointe d'électrofilage pour rendre les "obéissance" aux nanofibres invisibles et pour "tisser" les tissus selon les souhaits des scientifiques. , des anneaux et même des nœuds chinois, des plaids écossais et d’autres modèles, et les scientifiques ont essayé une variété de matériaux, pouvant "tisser" des nanocloths avec des modèles réguliers.

Dans ce numéro de la salle de réception de Liang Feng, nous avons invité le personnel de recherche et développement de cette technologie, Changjiang, chercheur à l’Institut de la céramique de Shanghai de l’Académie chinoise des sciences, pour le familiariser avec les domaines de la recherche, du développement et de l’application de cette technologie. La technologie.

Modérateur: S'il vous plaît, dites-nous en quoi consiste la technologie d'électrofilage?

Chang Jiang: la technologie de l'électrofilage est une nouvelle méthode de traitement permettant de préparer des fibres ultrafines à l'échelle nanométrique en pulvérisant une solution de polymère (ou de fusion) sous l'action d'un champ électrique. Un dispositif de préparation d'électrodéposition ordinaire comprend principalement trois parties: une source d'alimentation haute tension, un dispositif de stockage de liquide avec une filière conductrice et un collecteur. Lorsque l'instrument fonctionne, une haute pression est appliquée à la filière, ce qui crée un champ électrique entre la buse haute pression et le collecteur basse pression. Lorsque la tension est augmentée dans une certaine mesure, la solution surmonte la tension superficielle sous l'action de la répulsion électrostatique. Et la force viscoélastique, éjectée de la filière et forme un jet, le jet s’affine progressivement pendant le fonctionnement vers le récepteur, tandis que le solvant s’évapore, formant finalement une fibre électrofilée sur le collecteur.

Ces filaments ont typiquement un diamètre de seulement 50 à 500 nanomètres. Si elles sont calculées à 50 nanomètres, leur épaisseur ne représente que le cinq millième du diamètre d'un cheveu.

Modérateur: Quelle est la clé de la "obéissance" des nanofibres par rapport à la précédente technologie d'électrofilage?

Chang Jiang: Notre technologie s'appelle plus précisément "technologie d'électrofilage contrôlable" car nous avons constaté que le dépôt et l'arrangement des fibres sont principalement contrôlés par deux types de forces, dont l'une est présente dans la filière. La force du champ électrique générée par le champ électrostatique entre le récepteur et la fibre électrofilage. Lorsque la fibre électrofilée est actionnée vers le récepteur sous la force électrique et à proximité du collecteur, la charge électrostatique à la surface de la fibre induit la polarité opposée de la surface du collecteur. La charge électrostatique et la charge opposée s’attirent pour produire une attraction de Coulomb, une autre force importante mentionnée qui affecte le dépôt et l’alignement des fibres. Par conséquent, afin de rendre les fibres électrofilées "obéissantes" pour pouvoir être déposées et disposées, il est nécessaire de contrôler ces deux facteurs importants.

En utilisant ce principe, nous avons conçu et utilisé les gabarits de collecte avec différentes structures pour contrôler les forces affectant le dépôt et l'alignement des fibres, et préparé des échafaudages de fibres électrofilés avec des structures complexes de structure et de tressage contrôlables. C'est un grand pas en avant par rapport à la technologie de contrôle de l'orientation des fibres précédente. Au fur et à mesure que la contrôlabilité du motif et de la structure tissée est améliorée, la nanofibre devient "obéissante", ce qui apporte également une perspective d'application plus large à la technologie de la électrofilature.

Modérateur: Actuellement, de quel type de matériau provient cette nanofibre?

Changjiang: Nous avons maintenant essayé d’utiliser une variété de matériaux, tels que l’acide polylactique, la polycaprolactone, la polyvinylpyrrolidone, etc., pouvant être transformés en matériaux fibreux électrolytiques à structure et structure de tissage contrôlables.

Modérateur: Dans quels domaines pouvez-vous jouer le plus grand rôle?

Chang Jiang: En détail, le champ d'application est très étendu. Pour le moment, les nanofibres électrofilées ont de grandes perspectives d'application dans les domaines de la médecine régénérative et de l'ingénierie tissulaire. Par exemple, des fibres électrolytiques constituées de matériaux polymères bien compatibles avec les tissus peuvent être utilisées comme vaisseaux sanguins artificiels, peau artificielle et matériaux osseux artificiels pour réparer les défauts de ces tissus. En outre, les nanofibres électrofilées ont des marchés potentiels dans les domaines de l'électronique, de la catalyse, de l'aérospatiale, de l'habillement et même d'autres industries.

Modérateur: Comment est-il appliqué dans le domaine médical?

Chang Jiang: Parce que les nanofibres électrofilées ont une structure très similaire à celle de la matrice extracellulaire naturelle, elles ont une bonne structure de pores, une certaine résistance et stabilité, et sont faciles à traiter et à fabriquer. Par conséquent, il est idéal pour la réparation et la régénération des tissus d'organes humains. Un des matériaux de stent. Il a une large gamme d'applications dans le domaine de l'ingénierie tissulaire, tel que le cartilage, les os, les vaisseaux sanguins, le cœur et les nerfs.

En général, lorsque les patients ont des lésions aux organes et aux tissus, nous utilisons généralement des méthodes autologues ou allogéniques pour réparer ou remplacer les plaies et les défauts, mais cette méthode présente souvent l’inconvénient d’un donneur insuffisant ou d’un rejet. Dans un avenir proche, nous pourrions combiner la technologie de l’électrofilage avec la technologie de l’ingénierie tissulaire pour la réparation des lésions tissulaires humaines.

Spécifiquement, l'échafaudage cellulaire est d'abord électrodéposé en fonction de la forme du tissu ou de l'organe à remplacer ou à réparer par le patient, puis les cellules germinales correspondantes sont extraites du patient et placées sur l'échafaudage cellulaire préalablement préparé pour la culture. Les échafaudages d'électrofilage constitués de biomatériaux biodégradables façonnent non seulement les nouveaux organes ou tissus de la peau au cours de leur croissance, mais offrent également un espace approprié pour les activités biologiques des cellules et produisent certains effets stimulants. Il convient de souligner ici qu’en utilisant la technologie "contrôlable" présentée ci-dessus, nous pouvons concevoir un gabarit de collecte pour préparer un matériau fibreux électrofilé avec une certaine structure de motif complexe et contrôlable, et pour stimuler la cellule à produire mieux en contrôlant la microstructure de le stent. Réponse biologique. Avec la prolifération et la différenciation des cellules, les tissus et les organes se forment progressivement jusqu'à ce que les défauts soient complètement réparés et le matériau de l'échafaudage se dégrade progressivement. En conséquence, la patiente renait et l'échafaudage électrospinning, qui sert de substrat de croissance, remplit sa mission.