Enchevêtrement moléculaire et Electrospinnability de biopolymères

Résumé

Électrofilage est une technique utilisée pour fabriquer fascinant de micro-fibres à l'échelle nanométrique dans une grande variété de matériaux. Enchevêtrement moléculaire des polymères constitutifs de la solution de filage est essentiel pour la réussite électrofilage. Nous présentons un protocole pour l'utilisation de la rhéologie d'évaluer la electrospinnability de deux biopolymères, amidon et pullulane.

Résumé

Électrofilage est une technique pour fabriquer des micro fascinant de fibres à l'échelle nanométrique dans une grande variété de matériaux. Pour biopolymères, enchevêtrement moléculaire des polymères constitutifs de la solution de filage a été trouvé à être une condition préalable essentielle pour électrofilature succès. La rhéologie est un outil puissant pour sonder la conformation moléculaire et l'interaction des biopolymères. Dans ce rapport, nous démontrons le protocole à utiliser pour évaluer la rhéologie electrospinnability de deux biopolymères, de l'amidon et le pullulane, de leur sulfoxyde de diméthyle (DMSO) / dispersion d'eau. Bien formés amidon et fibres de pullulane avec des diamètres moyens dans la submicronique pour ordre du micron ont été obtenus. Electrospinnability a été évaluée par observation visuelle et microscopique des fibres formées. En corrélant les propriétés rhéologiques des dispersions à leur electrospinnability, nous démontrons que la conformation moléculaire, enchevêtrement moléculaire et la viscosité de cisaillement affectent tous élusrospinning. La rhéologie est non seulement utile dans le choix du système de solvant et d'optimisation de processus, mais également à la compréhension du mécanisme de formation de la fibre à un niveau moléculaire.

Introduction

Électrofilage est une technique qui est capable de produire en continu de micro-fibres à l'échelle nanométrique dans une grande variété de matériaux. Il a gagné en intérêt académique et industrielle ^1. Bien que la configuration et la pratique de électrofilature semblent simples, la capacité de prévoir et de contrôler electrospinnability propriétés de la fibre reste un défi. La raison peut résider dans le fait qu'il ya beaucoup de facteurs qui influent sur ​​le processus de électrofilature ² et le processus, en particulier le chemin parcouru par la fibre, est chaotique ^1. Souvent, une approche empirique "cook-and-look" est util....

Protocole

1. Dope Spinning Préparation

1. Préparez une gamme de concentrations de biopolymères à étudier (0,1% à 30%, p / v) et assurez-vous de considérer la teneur en humidité de la poudre de biopolymère dans ces calculs. Pour chaque concentration, peser le biopolymère (amidon ou le pullulane) en poudre dans un tube à essai de 50 ml. Ajouter aqueuse de diméthylsulfoxyde (DMSO) solution et une barre d'agitation.
2. Placer le tube dans l'eau bouillante avec une agitation constante sur un agitateur magnétique chauffant.
3. Après environ 1 h, éteindre le feu et laisser refroidir la dispersion à la température ambiante. La dispersion est alors prêt pour les e....

Résultats

les courbes d'écoulement des dispersions de biopolymères, en fonction de la concentration du biopolymère et la concentration en solvant DMSO ont été obtenus. Deux figures représentatives montrent les courbes d'écoulement de l'amidon (figure 2A) et le pullulane (figure 2B) en fonction de leur concentration dans le solvant de DMSO pur. Les viscosités spécifiques ont été tracées par rapport à la concentration de biopolymère (figure 3A pour l'amidon et la figure 3B<.......

Discussion

La rhéologie est un outil essentiel pour étudier le traitement des polymères, y compris le filage de fibres classiques et électrofilage ^13. D'après les études régulières cisaillement rhéologiques, la conformation des polymères et leurs interactions dans différents solvants peuvent être résolus (figures 2 et 3). A des concentrations suffisamment élevées pour ne pas les molécules de biopolymères se chevauchent les uns aux autres, leur dépendance à la concentration était d&#.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Gélose 80 amidon	Ingrédion		Utilisé tel quel
Pullulan	Hayashibara Co. Ltd		Utilisé tel quel
Diméthyl sulfoxyde BDH	Chemicals	BDH1115-4LP
Éthanol	VWR International	89125-172	200 proof
Rheometer	TA Instruments	ARES  ;	Géométrie du cône et de la plaque de 50 mm
Seringue (10 ml)	Becton, Dickinson and Company	309604	Seringue avec Luer-Lok® ; Astuce
Générateur haute tension	Gamma High Voltage Research, Inc.	ES40P
	Hamilton Company	81620
Microscope électronique à balayage environnemental	FEI Company	Quanta 200	pour fibres d’amidon
Microscope électronique à balayage environnemental	Phenom-World	Phenom G2 Pro	pour fibres de pullulan

Pompe à seringue