同轴静电纺丝技术及其应用
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同轴静电纺丝技术及其应用
图中数据表明:
1.2012年发表的电纺丝文献中,同轴静电纺丝相关文献仅占总数的3.54%。
2.在发表的42篇同轴静电纺丝相关文献中,中国有21篇,占50%。说明国内对这一领域的关注度正在提高。
3.以下是对同轴静电纺丝相关文献的摘要及总结,供读者参考。
传统的静电纺丝设备都是使用单一的毛细管状喷头喷丝,因此通常用于制备实心且表面光滑单一组分的纳米纤维,但是这种方法只能得到单一材料的纳米纤维,且存在缺乏表面特异性、力学性能较差、降解速率难以控制等问题,无法得到具有多种功能性结构的复合材料,应用范围较窄,很难应用于生物医学组织工程等领域。于是开始做同轴静电纺丝,它是在传统静电纺丝技术上发展起来的新方法,单步即可制备连续的核—壳和中空结构纳米纤维。同轴静电纺时,将核层和壳层材料的溶液分别装在两个不同的注射器中,喷丝系统由两个同轴但是不同内径的毛细管组成,在高压电场作用下,外层液体流出后与核层液体汇合,固化前两种液体不会混合到一起。壳层液体经高频拉伸,高速喷射时内外层溶液交界面讲产生强大的剪切应力,核层溶液在剪切应力作用下,沿着壳层同轴运动,弯曲甩动变形并固化成为超细同轴复合纳米纤维。若将核层材料通过加热或溶解去掉,留下壳层材料,即得到中空纤维。2002年国外的Loscertales发明了第一台同轴静电喷雾设备,并成功应用该技术将水溶性药物包覆于胶囊里。2003年,孙(SUN)等在国内最早通过同轴静电纺丝技术制备出核—壳结构纳米纤维并指出这种核—壳纤维可以应用于过滤器、光学以及微电子学等领域,这可以说是国内的同轴静电纺丝技术的研究首开先河。随后,各个研究组通过改变溶液、溶液浓度以及喷丝头直径、纺丝条件等,获得了可应用于不同领域的、不同直径的纳米结构纤维,通过查阅各种文献以及自身研究经验,在技术上也有了很大的改进。例如,改变喷丝头结构,由原来的单通道纳米纤维发展到多通道纳米纤维。赵(Zhao)等在原来单根内管的基础上,采用数量连续增加的方法,制备出数量可控的多通道微/纳米管,通道数量可多达5-6个。
近两年,同轴静电纺丝技术制备纳米纤维已成为研究热点,被越来越多用于组织工程、药物
控释、太阳能电池等。
夏(Xia)等研究了以矿物油为核层纺丝液,聚乙烯吡咯烷酮和Ti(OiPr)4的乙醇溶液为壳层溶液同轴静电纺丝制得核-壳结构的微/纳米复合纤维,再以辛烷萃取除去核层的矿物油,最后
通过500℃高温煅烧除去纤维中的有机成分获得了具有高强度、高刚度的中空TiO2微/纳米纤维。这种中空纤维一般用于人造血管、多组分药物缓释和催化剂等方面。
徐(Xu)等采用同轴静电纺丝技术,制备了大量直径在200-300nm(如下图)之间,表面
光滑的CeO2纳米管,并在600℃焙烧后,得到了晶态CeO2纳米管。其具有较高的催化活性,可望作为催化剂用于吸附、分解、降解有害物质等。另外,也可用于制备其它一维管式无机纳米材
料的方法。
余(Yu)以水溶性聚合物聚乙烯吡咯烷酮为成纤基材,豆腐果苷为难溶药物模型,采用同
轴静电纺丝技术制备具有芯鞘结构的载药纳米纤维型固体分散体。体外溶出实验表明纤维中豆腐
果苷在60s内完全释放,载药纳米纤维能明显提高药物溶解度,为难溶药物的速溶、速效、脉冲、
多级给药系统研发提供新策略和途径。
表3同轴静电纺丝被引频次较高的文献两相材料摘要
参考文献:
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