Bærbar nanofiber -enhed tilbyder præcis, point-and-shoot kapacitet

Harvard -forskere har udviklet en letvægts, bærbar nanofiber fremstillingsenhed, der en dag kunne bruges til at klæde sår på en slagmark eller klæde shoppere i stoffer, der kan tilpasses. Undersøgelsen blev for nylig offentliggjort i Makromolekylære materialer og teknik .

Der er mange måder at lave nanofibre på. Disse alsidige materialer - hvis målapplikationer omfatter alt fra vævsteknik til skudsikre veste - er fremstillet ved hjælp af centrifugalkraft, kapillær kraft, elektrisk felt, strækker sig, blæser, smelter, og fordampning.

Hver af disse fremstillingsmetoder har fordele og ulemper. For eksempel, Rotary Jet-Spinning (RJS) og Immersion Rotary Jet-Spinning (iRJS) er nye fremstillingsteknikker udviklet i Disease Biophysics Group på Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) og Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering . Både RJS og iRJS opløser polymerer og proteiner i en flydende opløsning og anvender centrifugalkraft eller nedbør til at forlænge og størkne polymerstråler til nanoskala fibre. Disse metoder er gode til at producere store mængder af en række materialer - herunder DNA, nylon, og endda Kevlar - men indtil nu har de ikke været særlig bærbare.

The Disease Biophysics Group annoncerede for nylig udviklingen af ​​en håndholdt enhed, der hurtigt kan producere nanofibre med præcis kontrol over fiberorientering. Regulering af fiberjustering og aflejring er afgørende, når man bygger nanofiber-stilladser, der efterligner meget justeret væv i kroppen eller designer design-tøj, der passer til en bestemt form.

"Vores hovedmål for denne forskning var at lave en bærbar maskine, som du kunne bruge til at opnå kontrollerbar aflejring af nanofibre, "sagde Nina Sinatra, en kandidatstuderende i Disease Biophysics Group og medforfatter af papiret. "For at udvikle denne slags point-and-shoot-enhed, vi havde brug for en teknik, der kunne producere højtjusterede fibre med en rimelig høj kapacitet. "

Den nye fremstillingsmetode, kaldes pull spinning, bruger en højhastigheds roterende børstehår, der dypper ned i en polymer eller et proteinreservoir og trækker en dråbe fra opløsningen i en stråle. Fiberen bevæger sig i en spiralbane og størkner, før den løsnes fra børsten og bevæger sig mod en samler. I modsætning til andre processer, som involverer flere fremstillingsvariabler, pull -spinning kræver kun en behandlingsparameter - opløsningens viskositet - for at regulere nanofiberdiameteren. Minimale procesparametre oversættes til brugervenlighed og fleksibilitet ved bænken og, en dag, i marken.

Pull spinning fungerer med en række forskellige polymerer og proteiner. Forskerne demonstrerede proof-of-concept applikationer ved hjælp af polycaprolacton og gelatinefibre til at styre muskelvævsvækst og fungere på bioscaffolds, og nylon- og polyurethanfibre til beklædningsgenstande.

"Dette enkle, proof-of-concept undersøgelse viser nytten af ​​dette system til fremstillingssted, "sagde Kit Parker, Tarr Family Professor i bioingeniør og anvendt fysik og direktør for Disease Biophysics Group. "Fremtidige applikationer til rettet produktion af tilpasselige nanotekstiler kan strække sig til spray-on sportstøj, der gradvist opvarmer eller afkøler en atletes krop, sterile bandager deponeret direkte på et sår, og stoffer med lokalt varierende mekaniske egenskaber. "