Elektrospinning Temelleri: Optimizasyon Çözümü ve Cihazlar Parametreleri

1. Polimer seçin Belirtimlerinize dayalı bir polimer (örneğin, poli-L-laktik asit (PLLA), polycaprolactone (PCL), polistiren (PS) veya naylon) (örneğin, biyolojik olarak parçalanabilen, termoplastik veya çapraz linkable) ve bu polimer solvent seçin. Uygun kişisel koruyucu ekipman seçimi göre seçin. Başvurunuzu dayalı bir substrat seçin (örneğin, cam, plastik, metal ya da silikon gofret gibi). 2. Kollektör seçin Toplayıcı geometri senin özelliklerine göre seçin. Rastgele lifleri sabit plakalar üzerinde toplanabilir. Bağlantısızlar lifler hızla dönen tekerlekler, davul veya çubuklar, ya da paralel plakalar üzerinde toplanan olabilir. Kolektör iletken olmalıdır ve komşu nesneler, masa üstü, vb topraklama olmadan topraklı olabilir, böyle bir şekilde, axel izole kalmalıdır 3. Ampirik 1 Yaklaşık Kritik Dolaşıklık Konsantrasyon Birden fazla aday polimer konsantrasyonları (örn., 4, 10, 15, 20, 30 ağırlıkça%) hazırlayın ve başlatmak için (çözüm viskoz bir sıvı değil jel olmalıdır) akar bir konsantrasyon seçin. Elektrospinning aparatı 2,3,4,5 (bkz. Şekil 1) Şırınga pompası Yük ve ucundan sildi çözüm herhangi bir boncuk hemen değiştirilmesi olduğunu pompa hızını ayarlamak. Zemin toplayıcı ve yüksek gerilim tel iletken plaka (şırınga ucu çıkıntı vasıtasıyla alüminyum folyo gibi iletken malzemeden küçük bir kare) klibi. Tekerlek dönmeye başlar. Güç kaynağı açmadan önce sıfıra ayarlanmış olduğundan emin olun. Akış dikkat Yavaş yavaş voltaj Rampa ve iğne ucunda çözüm boncuk izlemek. Gerilim, uzun ve sürekli bir akış elde etmek için ayarlayın. Sürekli bir akım elde edilemezse, polimer solüsyonu ayarlayın. Bir örnek için Tablo 1'e bakınız. 4. Sorun Giderme – Akış: Sorun incelemekte akışı Karanlık bir mat fon kullanın ve görüntüleyici ve akışı (bkz. Şekil 2) arasındaki tek yönlü bir ışık kaynağı (bir el feneri gibi) yerleştirin. Şırınga ucu damlayan Polimer çözümü tekerlek hiçbir cazibesi ile düz aşağı damlayan ise, iletken plaka iğne ucu ile temas eden ve kollektör yere temas yaptığına emin olun. Damla şırınga ucundaki polimer çözüm tekerlek yönde eğilim ama bir dere oluşturarak değilse, gerilim artar. Mesafe ve gerilim bir akışı görünür oluncaya kadar değişen akışı kalitesi ayarlanabilir. % 4 PLLA çözüm ve 8×8 cm iletken plaka ilgili gerilimler ile önerilen mesafeler için Bkz: Şekil 3. Şırınga ucundaki Büyük globs Polimer çözümü iletken olmayan bir sopa ile bağlı bir kağıt havlu ile glob uzak ucunda iğne, tokatlamak toplamak ve sertleşmeye başlar. Salınım veya 'dalgalanma' akışları Akışı hızlı bir şekilde aşağı yukarı sallayarak ve zaman, gerilim kapatın veya şırınga ucu ve tekerlek arasındaki mesafeyi artırmak. Akış wag polimer daha yüksek bir konsantrasyonda kullanımı ya da daha yavaş bir buharlaşma ile küçük bir çözücü eklemek devam ederse. Kısa veya kesintili akarsu Yüksek bir dönme hızında, tekerlek seti ile gözlemlenebilir temas eden Görünür kararlı akışları tekdüzelik ve hizalama en yüksek kalitede verim. Akışı daha yavaş ekleyerek çözücü buharlaşan ve voltajı ayarlayarak akış uzunluğu ve metanet artıracak, polimer çözümü artan kısa ve süreksiz. 5. Sorun Giderme – Fiber Morfoloji 6,7,8 (Şekil 4 bakınız) Boncuk Boncuk lifler bulunduktan sonra, polimer çözüm artırmak ve iletken plaka iğne ile sürekli temas ve topraklı tel fırça tekerlek ile sürekli temas halinde olduğunu emin olun. Kurdela ve kanama lifleri Lifleri kurdele gibi şekillendirme ya da birlikte kanama zaman, polimer konsantrasyonu ya da daha yüksek bir buharlaşma oranı daha uçucu bir çözücü kullanın. Kıvrımlı çizgi ya da dalgalı lifleri Lifleri dalgaları veya kıvrımları oluştuğu zaman, tekerlek hızını artırmak veya daha fazla iğne ucu hareket kollektör. Ayrıca, titreşimli iletken plaka ve kolektör olmadığını kontrol edin. Gözeneklilik 9 Gözenekleri istenirse, hızla buharlaşan çözücü kullanın. Eğer gözenekler istenmiyorsa, co-solvent küçük bir miktar büyük çözücü daha az uçucu eklemeyi deneyin. Hizalama 10 Toplayıcı movdüşük RPM veya istirahatte ing, hizalama kalitesi kötü. Tekerlek hızını artırarak hizalama artırın. 6. Temsilcisi Sonuçlar: Tipik fiber sonuçları tasvirleri için Şekil 4 bakınız. Şekil 1. Tipik bir elektrospinning kurulum. Bir polimer solüsyonu (mavi) bir şırınga pompası (turuncu) sürülür. Yüksek gerilim DC güç kaynağı (yeşil) gerekçesiyle hizalı nanolifler üzerine toplanan bir hızla dönen bir tekerlek toplayıcı (gri). Şırınga ve kollektör arasındaki polimer jet, sürekli bir akış segment ve hızla salınan kırbaçlanan segmentinde oluşur. Şekil 2 akışı jet enjektör ucu çıkmadan görünür; kırbaçlanan jet görülmeyecek kadar küçüktür. PLLA kritik karıştırmanın konsantrasyon yaklaşıldığıdır PLLA (% ağırlık / v) Gözlem Konsantrasyon Ayarı 0,5 Damlama; herhangi bir akış Artış 2,0 Küçük globs tükürmek, herhangi bir akış Biraz arttırabilir 4,0 Akışı Iyi 6,0 Büyük globs veya boncuk tükürmek Biraz azaltın 12,0 Ucunda Topaklanma; herhangi bir akış Azalma Tablo 1. Bir örnek PLLA kritik karıştırmanın konsantrasyon yaklaşım resmeden. Çeşitli polimer konsantrasyonları denenmiş ve akışı kadar gözlenen akarsu jetleri elde edilir. Şekil 3 şırınga ucu ve kollektör arasındaki mesafe sabit bir akış jet elde etmek için uygulanan gerilim ile dengeli olmalıdır. Aşırı uygulanan gerilim bu sonuçları daha az iyi hizalanmış lifleri oluşturmak için bir salınım veya 'dalgalanma' jet neden olur. Gerilimi çok düşük olduğunda, herhangi bir jet oluşturacak ve çözüm sadece şırınga ucu damla olacaktır. Mor gölgeli bölge yukarıda PLLA için sürekli bir akış jet şırınga-toplayıcı mesafenin bir fonksiyonu olarak elde edilebilir olduğu voltaj aralığı temsil eder. Şekil 4 Electrospun lifler (A) boncuk, şeritler (B), kıvrımları (C), gözenekli globs (D), iyi bir uyum (E) ve kötü hizalama (F) de dahil olmak üzere, morfolojileri çeşitli sergi.