Электроспиннинг (|lytmjkvhnuunui)

Электроспиннинг (электроформование, электропрядение^[1]) — способ получения полимерных волокон в результате действия электростатических сил на электрически заряженную струю полимерного раствора или расплава. Метод электроформования позволяет получать полимерные волокна диаметром порядка нескольких сотен нанометров.

История

Первый патент на метод получения волокон в электростатическом поле был выдан в 1902 г. в США ^[2], однако метод не получил широкого распространения. С конца ХХ-го века интерес исследователей к процессу получения функциональных материалов методом электроформования волокна постоянно возрастал, в основном в связи с получением биосовместимых волокнистых материалов.

Одной из реализаций метода электроформования стал разработанный в 1938 г. в Московском Научно-исследовательском физико-химическом институте им. Л. Я. Карпова (НИФХИ), научным коллективом Н.А. Фукса, Н.Д. Розенблюм и И.В. Петрянова-Соколова режим генерации волокон, в котором истекающие из сопла, находящегося под высоким напряжением, жидкие струи вместо ожидаемого рэлеевского распада на капли при испарении растворителя успевали отвердевать, образуя прочные непрерывные волокна со стабильным поперечным сечением размером порядка нескольких микрометров и менее^[3].

Параметры

Прототипом электроформования волокон является метод электрогидродинамического распыления жидкостей, в котором жидкость с низкой электрической проводимостью вытекающая из дозирующего сопла, находящегося под постоянным высоким электрическим напряжением, распыляется силами отталкивания одноименных электрических зарядов на очень мелкие капли, которые затем можно осадить на противоположный электрод^[3].

Метод эмульсионного электроформования позволяет получить полимерные волокна с инкорпорированными каплями раствора с белковыми или полинуклеотидными молекулами, в том числе препаратами генной терапии^[4].

Применение

Метод электроспиннинга используется для изготовления биосовместимых изделий медицинского назначения^[5], каркасов биоинженерных органов и тканей (трахеи^[6], пищевода, желчного протока^[7]), в том числе со свойствами управляемой биодеградации в организме реципиента.

См. также

Примечания

↑ Шутов А.А., Астахов Е.Ю. Формование волокнистых фильтрующих мембран методом электропрядения //Журнал технической физики. – 2006. – Т. 76. – №. 8. – С. 132-135.
↑ Method of dispersing fluids. US Patent 705691 / Morton W.J., 1902.
↑ ¹ ² Прокопчук Н.Р., Шашок Ж.С., Прищепенко Д.В., Меламед В.Д. Электроформование нановолокон из раствора хитозана (обзор) // Полимерные материалы и технологии. — 2015. — Т. 1, № 2. — С. 36–56. — ISSN 2415-7260. Архивировано 19 февраля 2018 года.
↑ Klabukov I., Balyasin M., Krasilnikova O., Tenchurin T., Titov A., Krasheninnikov M., Mudryak D., Sulina Y., Shepelev A., Chvalun S., et al. Angiogenic Modification of Microfibrous Polycaprolactone by pCMV-VEGF165 Plasmid Promotes Local Vascular Growth after Implantation in Rats // International Journal of Molecular Sciences. — 2023. — Т. 24, вып. 2. — С. 1399. — ISSN 1422-0067. — doi:10.3390/ijms24021399.
↑ Lukanina K.I., Grigor’ev T.E., Tenchurin T.Kh., Shepelev A.D., Chvalun S.N. Nonwoven Materials Produced by Electrospinning for Modern Medical Technologies (Review) (англ.) // Fibre Chemistry. — 2017. — Vol. 49, iss. 3. — P. 205–216. — ISSN 1573-8493 0015-0541, 1573-8493. — doi:10.1007/s10692-017-9870-2. Архивировано 18 февраля 2018 года.
↑ Киселевский М.В., Анисимова Н.Ю., Шепелев А.Д., Тенчурин Т.Х., Мамагулашвили В.Г., Крашенинников С.В., Григорьев Т.Е., Чвалун С.Н., Давыдов М.И. Механические свойства синтетических матриксов трахеи на основе полимерного ультраволокнистого материала (рус.) // Вестник Пермского университета. Математика. Механика. Информатика. — 2015. — Т. 3, № 30. — С. 12-18. — ISSN 1993-0550. Архивировано 18 февраля 2018 года.
↑ Dyuzheva T.G., Lyundup A.V., Klabukov I.D., Chvalun S.N., Grigorev T.E., Shepelev A.D., Tenchurin T.H., Krasheninnikov M.E., Oganesyan R.V. Prospects for tissue engineered bile duct // Genes and Cells. — 2016. — Т. 11, № 1. — С. 43-47. — ISSN 2313-1829. Архивировано 19 февраля 2018 года.

Ссылки

Матвеев А.Т., Афанасов И.М. Получение нановолокон методом электроформования. Учебное пособие для студентов по специальности «Композиционные наноматериалы». Москва: МГУ, 2010.
Рылкова М.В. Создание волокнистых материалов на основе комплексообразующих водорастворимых полимеров методом электроформования.: диссертация ... кандидата технических наук. 2014.

[1] Шутов А.А., Астахов Е.Ю. Формование волокнистых фильтрующих мембран методом электропрядения //Журнал технической физики. – 2006. – Т. 76. – №. 8. – С. 132-135.

[2] Method of dispersing fluids. US Patent 705691 / Morton W.J., 1902.

[:0-3] ¹ ² Прокопчук Н.Р., Шашок Ж.С., Прищепенко Д.В., Меламед В.Д. Электроформование нановолокон из раствора хитозана (обзор) // Полимерные материалы и технологии. — 2015. — Т. 1, № 2. — С. 36–56. — ISSN 2415-7260. Архивировано 19 февраля 2018 года.

[4] Klabukov I., Balyasin M., Krasilnikova O., Tenchurin T., Titov A., Krasheninnikov M., Mudryak D., Sulina Y., Shepelev A., Chvalun S., et al. Angiogenic Modification of Microfibrous Polycaprolactone by pCMV-VEGF165 Plasmid Promotes Local Vascular Growth after Implantation in Rats // International Journal of Molecular Sciences. — 2023. — Т. 24, вып. 2. — С. 1399. — ISSN 1422-0067. — doi:10.3390/ijms24021399.

[5] Lukanina K.I., Grigor’ev T.E., Tenchurin T.Kh., Shepelev A.D., Chvalun S.N. Nonwoven Materials Produced by Electrospinning for Modern Medical Technologies (Review) (англ.) // Fibre Chemistry. — 2017. — Vol. 49, iss. 3. — P. 205–216. — ISSN 1573-8493 0015-0541, 1573-8493. — doi:10.1007/s10692-017-9870-2. Архивировано 18 февраля 2018 года.

[6] Киселевский М.В., Анисимова Н.Ю., Шепелев А.Д., Тенчурин Т.Х., Мамагулашвили В.Г., Крашенинников С.В., Григорьев Т.Е., Чвалун С.Н., Давыдов М.И. Механические свойства синтетических матриксов трахеи на основе полимерного ультраволокнистого материала (рус.) // Вестник Пермского университета. Математика. Механика. Информатика. — 2015. — Т. 3, № 30. — С. 12-18. — ISSN 1993-0550. Архивировано 18 февраля 2018 года.

[7] Dyuzheva T.G., Lyundup A.V., Klabukov I.D., Chvalun S.N., Grigorev T.E., Shepelev A.D., Tenchurin T.H., Krasheninnikov M.E., Oganesyan R.V. Prospects for tissue engineered bile duct // Genes and Cells. — 2016. — Т. 11, № 1. — С. 43-47. — ISSN 2313-1829. Архивировано 19 февраля 2018 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]