Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Kemi

Nyt kompositmateriale har potentiale til medicinsk brug

Professor Gajanan Bhat holder et elastisk nonwoven-materiale. Kredit:Andrew Davis Tucker/UGA

Forskere fra University of Georgia har udviklet et nyt materiale med egenskaber, der er ideelle til medicinske produkter såsom masker og bandager. Det er også bedre for miljøet end de materialer, der bruges i øjeblikket.

Ved at bruge ikke-vævede stoffer - stoffer fremstillet ved at binde fibre uden at væve eller strikke - var holdet ledet af Gajanan Bhat i stand til at lave kompositmaterialer, der er strækbare, åndbar og absorberende, egenskaber, der er ideelle til medicinske produkter. Inkorporering af bomuld gør også det resulterende materiale behageligt på huden (en vigtig faktor i medicinske applikationer) og lettere at kompostere, dermed mere bæredygtig sammenlignet med lignende produkter på markedet i øjeblikket.

Finansieret af det amerikanske landbrugsministerium, forskerne testede forskellige kombinationer af bomuld og nonwoven-stoffer - for egenskaber som åndbarhed, vandabsorberende og strækbarhed – sammen med de originale nonwoven-stoffer. Kompositstofferne klarede sig godt i testene, havde god luftgennemtrængelighed, var mere absorberende og havde god strækgendannelse, hvilket betyder, at de kan modstå gentagen brug.

Efterspørgslen efter nonwoven-stoffer er steget i de seneste år, med markedsværdien, der forventes at nå $77 milliarder i 2027, ifølge en rapport fra Acumen Research and Consulting. Ikke-vævede stoffer er almindelige husholdningsprodukter såsom bleer, feminine hygiejneprodukter og luft- og vandfiltre. De er vandafvisende, elastisk og åndbar, og deres evne til at filtrere luft gør dem ideelle til medicinsk brug.

"Nogle af disse produkter til biomedicinske anvendelser, som plaster og wraps, kræver noget stræk- og strækrestitution. Men da disse kommer i kontakt med kroppen, at have bomuld vil være virkelig nyttigt, " sagde Bhat, leder af afdelingen for tekstil, Merchandising og interiør i College of Family and Consumer Services, der var medforfatter til papiret sammen med kandidatstuderende og førsteforfatter Partha Sikdar og ph.d. studerende Shafiqul Islam.

Selvom bomuld ikke er så strækbart som nonwovens, det er mere vandabsorberende og blødere, gør den mere behagelig at have på. Bomuld er også en vigtig afgrøde i Georgien og en vigtig del af statens økonomi. USDA har ledt efter nye applikationer til bomuld, og Bhat foreslog, at de "gifte det strækbare nonwoven-stof med bomuld og lave noget bomuldsrigt og strækbart."

Professor Gajanan Bhat demonstrerer, hvordan et elastisk nonwoven-materiale kan pakkes ind og bruges som medicinsk bandage inde i sit laboratorium på Riverbend Research Labs North. Kredit:Andrew Davis Tucker/UGA

Bhat, der er specialiseret i nonwoven-stoffer, mente, at det resulterende materiale kunne bevare de ønskede egenskaber af nonwoven-stoffer, samtidig med at det også er mere behageligt og komposterbart, når det bortskaffes.

For at teste ydeevnen af ​​kompositmaterialer, Bhat, Sikdar og Islam kombinerede bomuld med to typer nonwoven-stoffer, spunbond og smelteblæst. Spunbond nonwovens indeholder grovere fibre og er generelt mere strækbare, mens smelteblæste nonwovens indeholder finere fibre, hvilket giver mulighed for bedre filtreringsevne.

"Ideen er:Hvilken kombination giver os gode præstationer?" Bha sagde. "Du vil have det til at være strækbart med en vis strækrestitution, men samtidig åndbar og med en vis sugeevne."

Holdet forberedte nonwoven-stoffer af forskellig tykkelse og kombinerede dem med enten et ark eller to ark bomuldsstof, ender med 13 varianter til test.

Testene viste, at kompositstofferne havde forbedret vandabsorptionsevne sammenlignet med de originale nonwovens, samtidig med at god åndbarhed bevares. Vandoptagelsen af ​​kompositterne var tre til 10 gange højere sammenlignet med stoffet uden bomuld. Kompositmaterialerne bibeholdt også nonwovens evne til at komme sig efter at blive strakt, giver dem mulighed for at rumme spontane bevægelser uden at miste deres form.

Processen med at fremstille sammensatte nonwovens gør det muligt at bruge bomuld af lavere kvalitet og nogle gange endda affald eller genbrugsbomuld fra produktion af ting som T-shirts og sengetøj, sagde Bhat, Georgia Athletic Association professor i fibre og tekstiler. De resulterende produkter er derfor mere bæredygtige og billigere at producere.

Undersøgelsen blev offentliggjort i Journal of Industrial Textiles.