理论教育 高速离心纺丝制备纳米纤维技术

高速离心纺丝制备纳米纤维技术

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:可用于高速离心纺丝制备纳米纤维的纺丝原料主要包括聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚己内酯、聚乳酸、聚氨酯、聚丙烯等高分子聚合物以及二氧化硅、二氧化钛等无机物,通过高速离心纺丝技术制备的纳米纤维目前已经被证明具有广泛的应用价值。实验表明,利用离心纺丝法获得直径在500 nm以下的热稳定木质素/聚氨酯纳米纤维是可以实现的。

高速离心纺丝制备纳米纤维技术

可用于高速离心纺丝制备纳米纤维的纺丝原料主要包括聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚己内酯、聚乳酸、聚氨酯、聚丙烯等高分子聚合物以及二氧化硅、二氧化钛等无机物,通过高速离心纺丝技术制备的纳米纤维目前已经被证明具有广泛的应用价值。Stojanovska等人以木质素-热塑性聚氨酯共聚物为原料,采用离心纺丝法制备了木质素基纳米纤维。通过优化两种聚合物在不同聚合物浓度下的共混比,他们发现随着聚氨酯纳米纤维中木质素含量的增多,其热稳定性也逐渐增强,提出以1︰1(木质素/聚氨酯)含量为宜。同时确定了最合适的工艺参数,当喷嘴直径为0.5 mm,收集距离为30 cm时,最合适的加工参数为角速度8500 rad/min。他们用扫描电镜(SEM)对制备的纤维进行了形貌表征,用差示扫描量热法(DSC)和热重法(TG)对纤维的热性能进行了分析并采用多元回归法确定对纤维直径影响较大的参数。实验表明,利用离心纺丝法获得直径在500 nm以下的热稳定木质素/聚氨酯纳米纤维是可以实现的。

Marano等人利用高产量的纤维为基础的分散体作为替代进行了探索。采用恒温无溶剂离心纺丝工艺,制备了含有难溶性药物奥氮平和吡罗昔康(均为BCS Ⅱ类)的蔗糖基微纤维;并将其成功地结合到微纤维中,测定了微纤维直径、玻璃化行为、载药量和药物-蔗糖相互作用的基本特征。扫描电镜结果表明,该工艺制备的无珠载药微纤维形貌均匀,直径在几微米范围内。差示扫描量热和X射线衍射分析表明,药物和载体均以非晶态存在于微纤维中,但在偏光显微镜傅里叶变换红外光谱下,以吡罗西康为例,微纤维中存在少量的晶体药物。对药物溶解性能进行了水槽和非水槽条件下的评估,发现与相应的晶体混合物和纯药物相比,药物的溶解性能显著提高,并有证据表明在非水槽条件下存在过饱和行为。本研究表明,离心纺丝工艺可以制备出微纤维基分散体,并具有有利于药物增强溶解和口服吸收的特性。

Loordhuswamy等人为了研究由离心纺丝制备出的超细纤维支架对体内伤口愈合的影响,将离心纺丝制备的聚己内酯纳米纤维支架作为创面敷料并观察该纤维支架对创面愈合的作用,实验显示创口在第8天左右基本愈合。他们提出聚己内酯/凝胶纳米纤维支架的排列程度受混合物中明胶比例的影响,且由离心纺丝制备出的该纳米纤维支架可有效加速伤口愈合,表1-7为不同混合比例下超细纤维支架的物理特性。(www.daowen.com)

表1-7 聚己内酯与凝胶不同混合比例对超细纤维物理性能的影响

Lenka采用离心纺丝法生产组织工程用生物降解支架。聚己内酯溶液在industrial forces-pinTM machine Fiber Engine 1.1上纺丝。采用小鼠成纤维细胞3T3、人滋养细胞PLT和3T3与PLT联合培养的小鼠成纤维细胞进行体外实验。采用扫描电镜(SEM)、荧光显微镜和MTT试验等方法对不同细胞的生长和增殖进行了监测。在11000 r/min纺丝的纤维材料上,对NIH 3T3成纤维细胞、PLT(人滋养细胞)和NIH 3T3与PLT的结合物进行了增殖试验。结果表明,纤维增强材料适合作为组织工程的支架材料。细胞能够通过所有的力-纤维结构进行增殖,因此可以观察到纤维支架两侧的细胞。

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