electrospin scheme

Electrospinning is een eenvoudige en betrouwbare technologie om non-woven polymeermembranen te produceren die bestaan uit vezels met diameters tot op enkele nanometers. Bij deze techniek wordt een polymeeroplossing onder een elektrisch veld met hoge spanning geladen en geëjecteerd om een filament te vormen. Dit filament wordt vervolgens opgevangen op een collector en vormt het membraan. Door de kleine afmetingen van de geëjecteerde vezels hebben de geproduceerde membranen een hoge oppervlakte-volumeverhouding en een hoge porositeit met een onderling verbonden poreus netwerk.

Elektrospinnen heeft ook het voordeel dat het zeer flexibel is, zowel wat betreft de gebruikte materialen als de werkwijze. In de afgelopen decennia is elektrospinning toegepast op een breed scala van polymeren, waaronder synthetische (polylactide, polycaprolacton, polyethyleenoxide, polyvinylideenfluoride) en natuurlijke polymeren (chitosan, collageen, alginaat), polymeerlegeringen en polymeren geladen met chromoforen, nanodeeltjes (silica, hydroxyapatiet) of actieve stoffen (geneesmiddelen, pesticiden).

Bovendien kan de vezelmorfologie worden gecontroleerd door de procesparameters te variëren:

  • polymeeroplossing: viscositeit, concentratie, moleculair gewicht
  • electrospinning: spanning, debiet
  • omgeving: temperatuur, vochtigheid

Dankzij al deze voordelen is de belangstelling voor electrospinning toegenomen. De technologie wordt momenteel onderzocht voor een groot aantal medische toepassingen, waaronder preventie, diagnose en behandeling van ziekten.

De biomimetische nanovezelscaffolds die door elektrospinning worden geproduceerd, kunnen de vezelmorfologie, ECM-architectuur en biochemische signalen nabootsen, waardoor zij ideaal zijn voor weefselregeneratie. Het gebruik van elektrogesponnen nanovezels als scaffold in de regeneratieve geneeskunde heeft daarom veel aandacht getrokken.

electrospinning

Centexbel heeft een elektrospinning-kamer ingericht waarin de temperatuur en de vochtigheid, twee fundamentele parameters om reproduceerbare resultaten te verkrijgen, perfect worden gecontroleerd.

Ook het electrospinningproces zelf wordt gestuurd. Bijzondere aandacht is besteed aan de oplossing-emitter (enkele naald, meerdere naalden, concentrische naalden, cilinder, schijf) en de collector (honingraatcollector) om de productiesnelheid te verhogen, maar ook om complexe architecturen en texturen (core-shell en holle vezels, honingraatstructuren) aan de geproduceerde vezels/membranen te verlenen.

Op het gebied van weefselengineering heeft Centexbel bijgedragen aan verschillende projecten voor de ontwikkeling van innovatieve 3D-matrices voor de reconstructie, regeneratie of vervanging van weefselstructuren van deficiënte organen (bv. hart, beenderen, tanden).

In deze optiek werd een groot aantal polymeren geëlektrosponnen, waaronder chitosan, polyethyleenoxide, alginaat, polycaprolacton, polylactide, poly(melkzuur-co-glycolzuur). Om de mechanische eigenschappen en de biocompatibiliteit van de membranen te verbeteren, hebben wij hydroxyapatiet nanodeeltjes toegevoegd aan de elektrospinoplossingen.

Ten slotte werken wij ook aan de ontwikkeling van core-shell vezels.

Hoe het in zijn werk gaat

Bron van de video over het elektrospinningproces: MaterialSolved

electrospun sem 2
electrospun sem1