Биоинженеры из Гарварда «скрестив высокоскоростную центрифугу и установку для получения сахарной ваты», разработали новую, эффективную технологию для изготовления небольших нановолокон.
Конструкция устройства проста, расплавленный полимер выталкивается из сопла 100 нм и вытягивается во вращающемся барабане, поэтому замечание ведущего автора Мохаммеда Рез Бадроссамей (Mohammad Reza Badrossamay) о сходстве с установкой получения сахарной ваты, вполне уместно.
Изобретение, опубликованное 24 Мая в онлайновом издании Nano Letters , может стать для промышленности огромным благом , имея потенциальное применение от создания искусственных органов до промышленных и воздушных фильтров. Исследователи подали патент на открытие.
«Этот метод получения нановолокон значительно более лучший по сравнению с обычными методами, и имеет производительность во много раз больше,» сообщает соавтор открытия Кит Паркер, профессор Гарвардского университета. «Наша техника будет весьма желанной в промышленности, так как эти простые машины могут наладить производство нановолокон в любой лаборатории. Используя эту технику мы сможем производить любой объем нанотекстиля.»
Наиболее распространенный метод создания нановолокон — электропрядение (электровытягивание), который превращает капельку полимера, с помощью высокого напряжения в нановолокно. Оборудование для электропрядения очень сложно, отсутствует управление качеством нановолокна, а производительность его очень низкая.
Исследователи Гарварда обратили свой взгляд на простое решение, использовавшее ротационное реактивное прядение. Быстрое питание,а затем вращение материала полимера в резервуаре, сверху управляемым двигателем, более управление и более продукт.
Когда материал развернулся, он начинает тянутся подобно расплавленному сахару и одновременно сушится в виде тонких, шелковистых лент. Подобно тому, как в производстве сахарной ваты, нановолокна выдавливаются через сопло гидростатическим и центробежным давления.
Результат — кипа выдавленных нановолокон в форме бублика около 10 см в диаметре.
«Новая система предлагает изготовление естественных и синтетических полимеров, а также большее управление качеством волокна, а также позволяет контролировать пористость, иерархическую и пространственной организации волокон.» » сообщает Бадроссамей.
Исследователи тестировали новое устройство, использовавшее ряд комплексных и естественных полимеров как например, полимолочная кислота в хлороформе, биодеградирующий полимер создан из зернового крахмала или сахарного тростника, которые использованы как альтернатива для пластмассы в пунктах общественного питания, для замены одноразовых чашек.
Кроме того, быстрое прядение метода обеспечивает высокую степень гибкости как диаметр волокон может легко манипулироваться и структуры могут быть интегрированы в выровненную трехмерную структуру или любая форма просто изменяя как волокна собраны.
Форма волокон может также изменена, чтобы сгладить текстуру, начиная с размера бисера.
Сердечная ткань из крыс была интегрирована и была выровнена нановолокнами, и, как видно в прошлых исследованиях, было сформировано биение мускула.
«Я посещал Обществу Хирургов-лапороскопистов пару лет тому назад, чтобы посмотреть на демонстрационное оборудование и понял, что нам нужно разрабатывать методы для миниатюрного производство мышц, так что мы могли бы делать это в естественных условиях. Наши опыты это первый шаг,» объясняет Паркер.
Исследователи ожидают, чтобы продвигать они смогут разработать и нановолокна для других промышленных применений в скором времени.