NOWE BIOMATERIAŁY WŁÓKNINOWE WYTWARZANE BEZPOŚREDNIO Z ROZTWORU DIBUTYRYLOCHITYNY A. Błasińska, I. Krucińska, M. Chrzanowski, A. Komisarczyk Politechnika Łódzka, Katedra Metrologii Włókienniczej L. Szosland Politechnika Łódzka, Katedra Chemii Fizycznej Polimerów
Jakie czynniki wpływają na strukturę oraz właściwości końcowe włóknin: Y rodzaj polimeru włóknotwórczego Y rodzaj włókien (średnica włókien, ich struktura) Y orientacja i zagęszczenie włókien (technika wytwarzania włókniny) Włóknina syntetyczna Filc Imitacja skóry zamszowej
Biomateriały z dibutyrylochityny (DBC) Cel aktualnie prowadzonych prac w zespole włóknin Katedry Metrologii Włókienniczej Politechniki Łódzkiej Y Y doskonalenie struktury włóknin wytwarzanych metodami klasycznymi opracowanie nowej struktury włóknin, zbliżonej do potrzeb współczesnej medycyny (inżynieria tkanki): - metodą rozdmuchu roztworu dibutyrylochityny - metodą elektroprzędzenia
Metoda rozdmuchu roztworu dibutyrylochityny 2 poli mer 3 1 4 6 5 Zdjęcie z mikroskopu skaningowego (JEOL JSM-5200-LV) Średnica włókien około 40 µm
Elektroprzędzenie przędzenie w polu elektrostatycznym (ang. electrospinning) zginanie strugi roztworu polimeru E ~ 10 5 V/m ładunki przesuwające się po spiralnej drodze
Nanowłókna włókna o średnicy <0,5µ (500nm) Y nie są widoczne gołym okiem (wzmocnienie)
Skutki zmniejszenia średnicy: niespotykany wzrost stosunku powierzchni do objętości zmiana zachowania przy zwilżaniu modyfikacja szybkości wydzielania znaczny spadek koncentracji defektów strukturalnych na powierzchni włókna co znacznie poprawia jego wytrzymałość.
Elektroprzędzenie schemat stanowiska zbiornik roztworu polimeru zasilanie kv kapilara stożek Taylora (półkolisty kształt kropli zmienia się w stożkowy)
Elektroprzędzenie zbieranie włókien
Elektroprzędzenie różna struktura włókien dibutyrylochitynowych (25 fps) U=6kV c=9% H=215mm U=12kV
Elektroprzędzenie 30 fps 4500 fps Średnia szybkość wytwarzania włókna 2 m/s
Elektroprzędzenie włóknina
Elektroprzędzenie włóknina DBC
Elektroprzędzenie - nanowłókna we włókninie
Elektroprzędzenie -wyznaczony stopień krystaliczności 70 60 Natezenie rozpraszania 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 2 Theta Dyfraktogram WAXS, wykonany dla nanowłókien dibutyrylochitynowych (stopień krystaliczności 64%)
Elektroprzędzenie wyznaczone parametry Ω L H Y Y L (V) długość odc. prostoliniowego Ω (V) kąt tworzącej stożka dibutyrylochityna Y c=9% Y etanol Y H=215mm
Elektroprzędzenie porównanie parametrów L (V) długość odc. prostoliniowego Ω (V) kąt tworzącej stożka PEO DBC PAN
Wnioski wytwarzanie włóknin metodami tradycyjnymi wiąże się ze zużyciem większej ilości dibutyrylochityny w porównaniu z wytwarzanie włóknin bezpośrednio z roztworu tego polimeru. w przypadku kosztownego surowca o wysokich bioaktywnych właściwościach jakim jest dibutyrylochityna, wytwarzanie bardzo cienkich biomateriałów może posiadać obok medycznego również ekonomiczne uzasadnienie. w dalszym ciągu wyjaśnienia wymaga związek pomiędzy strukturą włóknin z DBC a ich właściwościami biologicznymi.
Serdecznie dziękuję: Panu prof. dr hab. T.Kowalewskiemu z IPPT w Warszawie oraz Pani dr S. Domaradzkiej-Nicińskiej z Katedry Wysokich Napięć Politechniki Łódzkiej za udzielone mi wsparcie podczas rejestrowania procesu elektroprzędzenia
Politechnika Łódzka www.p.lodz.pl Wydział Inżynierii i Marketingu Tekstyliów www.p.lodz.pl / wlokno