静电纺丝进展 Mar|2016 Spot your avorite Contents(季刊Vol.15) Progress in Electrospinning Seasonal Newsletter Provided by Ucalery Co 永康乐业ww.ucalery.com
静电纺丝进展 录 Progress in Electrospinning 新方法:制备核壳结构纳米纤维 生物医用静电纺温敏纳米纤维 05 3 生物可降解材料在静电纺丝中的应用 UCALERY-文献推荐 80 2016年3月第1期(总第15期 季刊2012年创刊 主办单位:北京永康乐业科技发展有限公司 学术委员会成员(姓氏拼音首字母升序) 常江陈学思陈义旺冯增国郭宝华何吉欢黄争鸣金昌显 李从举李广涛刘天西刘延波龙云泽莫秀梅潘伟 任木。 邵长路王策危岩杨卫民袁晓燕赵勇朱美芳°朱静 编辑部成员 名誉主编:胡平总编:宏旭主编:戚妙副主编:芦雪 电子邮箱: journal@ucalery com 米二米 米 米 版权声明:本刊所登载的文字和图片版权归主办单位(北京 永康乐业科技发展有限公司)所有,未经书面许可不得转载。 本刊保留一切法律追究的权利
RGB(237,235,222) 静电纺丝进展 Progress in Electrospinning 版权声明：本刊所登载的文字和图片版权归主办单位（北京 永康乐业科技发展有限公司）所有，未经书面许可不得转载。 本刊保留一切法律追究的权利。 2016 年 3 月第 1 期（总第 15 期） 季 刊 2012 年创刊 主办单位：北京永康乐业科技发展有限公司 学术委员会成员（姓氏拼音首字母升序） 常 江 陈学思 陈义旺 冯增国 郭宝华 何吉欢 黄争鸣 金昌显 李从举 李广涛 刘天西 刘延波 龙云泽 莫秀梅 潘 伟 任 杰 邵长路 王 策 危 岩 杨卫民 袁晓燕 赵 勇 朱美芳 朱 静 编辑部成员 名誉主编：胡 平 总编：齐宏旭 主编：戚 妙 副主编：芦 雪 电子邮箱：journal@ucalery.com 新方法：制备核壳结构纳米纤维 生物医用静电纺温敏纳米纤维 UCALERY-文献推荐 生物可降解材料在静电纺丝中的应用 目 录 1 4 3 2 30 01 24 05
北京永康乐业科技发展有限公司荣誉出品 MedSpun系列 A Family of Spinner&Sprayer 国内首款针对医用材料的超细纤维 Fibers or Particles Producer in Nano-to. Micro Scale 生产设备,具有生产连续化,工艺 订制灵活等特点,已服务于上海微 创、广州弘健,四川迪康、烟台隽 秀等多家单位 Eite精英系列 针对追求完美的用户精心设计,凝聚12项 创新科技,历经50多次功能改进,新增昱 微摄录系统、30细胞培养板制备系统等高 端配置,将成为您实验室中的明星级研发 SS通用系列 平台,极具展示性 超高性价比,满足静电紡丝常规实验操作, 兼具组织工程支架、取向纤维、核壳纤维、 复合微球制备等更多丰富功能,五个型号总 有一款适合您 :;#□ 纳米静电纺丝设备 10年清华技术积累,卓越品质保障 全系列设备满足您从科研到产业化的全面需求 Handy轻便系列 灵活且实用,可以与已有高压电源或注射泵联 用,更能充分利用实验室的有限空间。出大成 数秒之内, 果不拘小节 全系列机型将带给您惊叹的自动化控制及前所未有的便捷 详情请关注公司网姑www.biomattechcom 创造纳米微观世界 设备、材料、服务一体化 客户案例 ——专注静电纺丝领域! 清华大学“千人计划”危岩老师课题组 清华大学化工系郭宝华老师课题组 角出 技术输 清华大学 西北工业大学理学院陈立新老师课题组 : 全套工艺输出 北京大学口腔医院魏世成老师课题组 西北工业大学生物系尹大川老师课题组 周边设备配套 北京市科学技术研究院心苗老师研究组西北衣林大学理学院王进义老师课题组 中国地质大学(北京)材料系实验室 原科采购来源选择 中科院过程所“干人计划”杨传芳老师课题组西安交大电子系特聘教授汪宏老师课题组 产业化进展 生产场地和人员规划 北京师范大学 北京理工大学材料系张爱英老师课题组 北京理工大学环境能源系穆道斌老师课题组 中国科学技术大学材料系余彦老师课题组 外包协作 中国科学技术大学功能获徐铜文老师课题组 学术委员会 代工代生产 ·学术报告 东华大学纺织学院高晶老师课题组 ·投稿指南 大学 分子科学系刘天西老师课题组 中瑞中心路秀珍老师课题组苏州大学材料系路建美老师课题组 上海交通大学药学院金拓老师课题组 州大学钟胜奎老师课题组 中科院苏州纳米所陈韦老师课题组 南京理工大学 :② 展览参观 南京师范大学 ·参展化学及高分子会议 南京工业大学 参展北京科博会 四川大学化工系王玉忠老师课题组 场州大学 技术可行性与风险评估 承办北京生物物医学工程学会分会 华西医科大学医学院林云峰老师课题组 重庆大学化学化工系陈四国老师课题组 上海微创医疗器械《集团)有限公司 上海洁晟环保科技有限公司 行业资讯 交流与考察 武汉理工大学材料系麦立强老师课题组 武汉华威公司 行业书籍文献 企业靄求对接 华中科技大学光电国家实验室沈国震老师课题组 广州市弘健生物医用制品科技有限公司 纳米纤维市场变化 华中科技大学“千人计划”郭新老师课题组 北京瑞芝莱公司 产品产业化阶段 国内外企业/院校考察 烟台隽秀
前 新方法:制备核壳结构纳米纤维 rontier polyme 近日,北京化工大学马贵平教授组对于核壳结构纳米纤维制备寻找到了一种 新的方法,他们通过在高压电场下电场力对聚合物拉伸形成纤维的静电纺丝技术 联想到天然聚电解质,在高压电场下将做微观运动。经过实验设计,他们改变传 统的高压电施加方式,将电极插入纺丝溶液当中采用内置电极),最终成功制备 出聚氧化乙烯透明质酸( PEO/HA)核壳结构纳米纤维。 科研人员将内置正电极插入HA和PEO的均匀混合纺丝溶液中,进行静电 纺丝。在静电纺丝过程中,溶液既要进行纺丝的拉伸,还要进行内置电极电场的 诱导和迁移。在内置正电极电场诱导作用下带有负电荷的HA向溶液内部富集形 成核层,电场诱导作用使得溶液经过 Tailor锥后分相形成,从而有利于形成核壳 结构。根据研究结果最终提出了内置电极电场诱导形成核壳纳米纤维的分相机制 和原理,同时通过正负电极的改变,以及改变聚电解质溶液的种类,可以设计出 更多不同功能的核壳结构纳米纤维。 据了解,马贵平教授组的这项研究成果已经成功在( Polymer,2016,8312-19) 杂志发表,相关一系列研究也正在进行。目前内置电场诱导天然聚电解质在纺丝 过程中微相分离来制备核壳结构纳米纤维还鲜有报道,成型机制与原理及相关的 实验模拟仍然在硏究。但是从实验结果来看,这的确是一种新颖的多功能核壳结 构纳米纤维的制备方法,它为我们以后制备核壳结构纳米纤维提供了新的思路。 同样,在2015年武汉理工大学麦立强教授课题组在《 Nature Communications》 (Nat. Commun.2015,6,7402)发表了一种制备核壳结构纳米纤维的方法—梯 度静电纺丝技术。他们率先提出采用梯度静电纺丝和可控热解相结合的方法,制 备了多种一维复杂纳米结构。该策略的关键点在于静电纺丝过程中,实现并证明 了三种不同分子量的聚乙烯醇沿径向的梯度分布,通过调节不同的烧结过程,可 以制备出多种无机多金属氧化物、双金属氧化、单金属氧化物等的介孔纳米管和 豌豆状纳米管 传统的制备核壳结构纳米纤维一般通过改进静电纺丝装置从而获得核壳结 构纤维。2002年 Loscertales在流动聚焦技术的启发下,发明了第一台同轴静电 喷雾设备,并在《 Science》上撰文最先介绍了应用该技术成功地将水溶性药物包 电纷
1 近日，北京化工大学马贵平教授组对于核壳结构纳米纤维制备寻找到了一种 新的方法，他们通过在高压电场下电场力对聚合物拉伸形成纤维的静电纺丝技术 联想到天然聚电解质，在高压电场下将做微观运动。经过实验设计，他们改变传 统的高压电施加方式，将电极插入纺丝溶液当中(采用内置电极)，最终成功制备 出聚氧化乙烯/透明质酸(PEO/HA)核壳结构纳米纤维。 科研人员将内置正电极插入 HA 和 PEO 的均匀混合纺丝溶液中，进行静电 纺丝。在静电纺丝过程中，溶液既要进行纺丝的拉伸，还要进行内置电极电场的 诱导和迁移。在内置正电极电场诱导作用下带有负电荷的 HA 向溶液内部富集形 成核层，电场诱导作用使得溶液经过 Tailor 锥后分相形成，从而有利于形成核壳 结构。根据研究结果最终提出了内置电极电场诱导形成核壳纳米纤维的分相机制 和原理，同时通过正负电极的改变，以及改变聚电解质溶液的种类，可以设计出 更多不同功能的核壳结构纳米纤维。 据了解，马贵平教授组的这项研究成果已经成功在(Polymer,2016,83:12-19) 杂志发表，相关一系列研究也正在进行。目前内置电场诱导天然聚电解质在纺丝 过程中微相分离来制备核壳结构纳米纤维还鲜有报道，成型机制与原理及相关的 实验模拟仍然在研究。但是从实验结果来看，这的确是一种新颖的多功能核壳结 构纳米纤维的制备方法，它为我们以后制备核壳结构纳米纤维提供了新的思路。 同样，在2015年武汉理工大学麦立强教授课题组在《Nature Communications》 （Nat. Commun. 2015, 6, 7402）发表了一种制备核壳结构纳米纤维的方法──梯 度静电纺丝技术。他们率先提出采用梯度静电纺丝和可控热解相结合的方法，制 备了多种一维复杂纳米结构。该策略的关键点在于静电纺丝过程中，实现并证明 了三种不同分子量的聚乙烯醇沿径向的梯度分布，通过调节不同的烧结过程，可 以制备出多种无机多金属氧化物、双金属氧化、单金属氧化物等的介孔纳米管和 豌豆状纳米管。 传统的制备核壳结构纳米纤维一般通过改进静电纺丝装置从而获得核壳结 构纤维。2002 年 Loscertales 在流动聚焦技术的启发下，发明了第一台同轴静电 喷雾设备，并在《Science》上撰文最先介绍了应用该技术成功地将水溶性药物包 新方法：制备核壳结构纳米纤维
前 rontier 覆于胶囊里。随后,一些研究组将这一技术扩展到静电纺丝体系,也就是我们通 常所说的同轴电纺丝法( Coaxial Electrospinning) 同轴静电纺丝与普通静电纺丝不同之处在于喷丝头的设计,普通静电纺丝采 用单层毛细管而同轴静电纺丝则采用复合喷丝头。复合喷丝头由同轴的2个毛细 管相互嵌套而成,内层与外层毛细管之间留有一定的缝隙以保证壳层液流的畅 通。同轴电纺时,将核层和壳层材料的溶液分装在两个不同的注射器中,喷丝系 统则由两个同轴但内径不同的毛细管组成,在高压电场的作用下,外层液体流出 300m 150μm (a)普通泰勒锥体图 (b)同轴泰勒锥体图 (c)核壳结构SEM形貌图 同轴静电纺丝与传统的静电纺丝装置相比仅仅对喷嘴进行了改进,但却能制 备出具有特殊结构和功能的复合纳米纤维。在过去几年中,研究者利用同轴静电 纺技术已成功制备了不少功能复合的核壳结构纳米纤维,在组织工程、药物包覆、 催化、增强等领域有潜在的应用价值 核壳结构的静电纺纳米纤维的优势在于:首先,解决了某些不可纺聚合物的 纳米纤维的制备难题,由于溶解性差或分子链紧凑程度等的局限性,许多可纺性 差的聚合物不能单独电纺成纤维,但通过同轴电纺技术能够克服这一缺陷。如聚 苯胺(PAN讠}-聚乙烯醇同轴共纺,解决了聚苯胺不可纺的难题;其次,与普通的 electrospun 纷
2 覆于胶囊里。随后，一些研究组将这一技术扩展到静电纺丝体系，也就是我们通 常所说的同轴电纺丝法(Coaxial Electrospinning)。 同轴静电纺丝与普通静电纺丝不同之处在于喷丝头的设计，普通静电纺丝采 用单层毛细管而同轴静电纺丝则采用复合喷丝头。复合喷丝头由同轴的 2 个毛细 管相互嵌套而成，内层与外层毛细管之间留有一定的缝隙以保证壳层液流的畅 通。同轴电纺时，将核层和壳层材料的溶液分装在两个不同的注射器中，喷丝系 统则由两个同轴但内径不同的毛细管组成，在高压电场的作用下，外层液体流出 后与核层液体汇合。由于纺丝过程中两种溶液在喷口处汇合时间很短，加上聚合 物的扩散系数较低，固化前不会混合到一起。在高压电场力作用下，壳层液体经 高频拉伸，高速喷射时内外层溶液交界面将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核壳结构纳米纤维， 如图所示。在此基础上将核层材料去掉，留下壳层材料，可得到中空纤维。 同轴静电纺丝与传统的静电纺丝装置相比仅仅对喷嘴进行了改进，但却能制 备出具有特殊结构和功能的复合纳米纤维。在过去几年中，研究者利用同轴静电 纺技术已成功制备了不少功能复合的核壳结构纳米纤维，在组织工程、药物包覆、 催化、增强等领域有潜在的应用价值。 核壳结构的静电纺纳米纤维的优势在于：首先，解决了某些不可纺聚合物的 纳米纤维的制备难题，由于溶解性差或分子链紧凑程度等的局限性，许多可纺性 差的聚合物不能单独电纺成纤维，但通过同轴电纺技术能够克服这一缺陷。如聚 苯胺(PANi)-聚乙烯醇同轴共纺，解决了聚苯胺不可纺的难题；其次，与普通的 (a)普通泰勒锥体图 (b)同轴泰勒锥体图 (c)核壳结构 SEM 形貌图