Abstracto

Biotecnología-2013: Materiales textiles de nanofibras multifuncionales avanzados para aplicaciones de protección química y biológica - Xiangwu Zhang - Universidad Estatal de Carolina del Norte

Xiangwu Zhang, Marian G. McCord, Mohamed A. Bourham, Quan Shi, Narendiran Vitchuli y Joshua Nowak

El electrohilado es un método sencillo y flexible para producir nanofibras a partir de diversas sustancias, como polímeros, compuestos, carbonos, cerámicas y metales. Esta presentación se centra en el desarrollo de diversas nanofibras prácticas para proteger a los humanos de amenazas químicas y biológicas. Las esteras de nanofibras tienen diámetros de fibra pequeños y grandes áreas de superficie, por lo que pueden aumentar drásticamente la eficiencia de filtración sin sacrificar la permeabilidad al aire. De manera similar, al introducir sustancias funcionales en las nanofibras, también es posible dotar a las nanofibras electrohiladas de propiedades antibacterianas y desintoxicantes. Sin embargo, las esteras de nanofibras electrohiladas suelen ser débiles y no tienen buenas propiedades mecánicas. Aquí, presentamos una técnica singular para fabricar nanofibras electrohiladas duraderas y prácticas que pueden ser adecuadas para aplicaciones químicas y biológicas prácticas. El electrohilado se utiliza para generar fibras ultra satisfactorias en el rango nanométrico mediante el uso de fuerza eléctrica entre dos electrodos. Las diferentes propiedades de las nanofibras, como (a) una superficie muy específica, (b) una estructura de poros interconectados, (c) una funcionalidad superficial y (d) una porosidad muy alta, crean un nuevo valor para los tejidos y telas técnicas. Además de los usos de los tejidos biomédicos (vendajes para heridas, andamiajes de tejidos, filtración de virus y bacterias) [1-5], dicha estructura se puede integrar en una amplia gama de otros usos que incluyen varios segmentos de filtración de aire, filtración de líquidos, filtración química, membranas textiles multifuncionales repelentes y transpirables y tejidos de protección de defensa [6-8]. La tarea difícil con las redes de nanofibras es su longevidad, integridad estructural (alta abrasión y movimiento de flexión durante el uso) y solidez al lavado y al lavado. Hasta la fecha, la mayoría de los investigadores han desarrollado nanofibras mediante técnicas tradicionales de agujas y jeringas. Por lo tanto, las redes de nanofibras fabricadas no tienen un uso práctico y tampoco cumplen con los requisitos de durabilidad y uso en segmentos de textiles técnicos. Este estudio cubre numerosos aspectos de los recubrimientos de red de nanofibras y sus aplicaciones aplicables a los textiles de defensa biomédica y de defensa a través de la moderna tecnología Nanospider. La novedad de este trabajo de investigación de vanguardia produce redes de nanofibras hiladas, revestidas correctamente con material no tejido de polipropileno (PP), que tienen una buena resistencia al pelado, son resistentes a la flexión y la abrasión, tienen un diámetro de fibra uniforme, un mejor precio de fabricación y, por lo tanto, la investigación se puede traducir en una producción a gran escala en comparación con las redes hiladas a través del enfoque convencional. En este estudio se ha intentado centrarse en un mayor interés orgánico en lo que respecta a las redes cubiertas, como parte de la membrana de textiles técnicos de protección biológica biomédica y de defensa, que también cumple con las exigentes condiciones de durabilidad, integridad estructural y productividad.Las redes producidas son de uso práctico y podrían integrarse con la estructura de la tela como una capa protectora funcional única, por ejemplo, capa de traje de protección química, biológica, nuclear, filtración de virus y bacterias, retardante de llama, antimicrobiana. Sin embargo, una red tejida a través de la investigación de métodos convencionales no puede satisfacer las necesidades de calidad de la tela para el uso como una estructura en capas. Este trabajo de actitud moderno está inspirado/destinado al desarrollo de tela protectora basada en nanofibras livianas y multifuncionales futuristas para servicios de defensa. Actualmente, la tela permeable nuclear, biológica y química (NBC) se utiliza como una tela permeable protectora en el entorno infectado por agentes de guerra química (CWA) en el que la protección biológica también es importante y principal. Este producto NBC brinda protección contra los CWA pero una protección muy limitada contra los agentes biológicos. Finalmente, Nanospider ahora se explora como una tecnología prometedora para desarrollar telas de protección prácticas futuras de menor peso, mejor comodidad, como protección UV, antimicrobiana. Los resultados demostraron que las redes de quitosano revestidas con Nanospider tienen materiales prometedores beneficiosos para la reducción bacteriana y la filtración biológica en más de ~ 95%. Las redes recubiertas con nanofibras evolucionadas pueden contribuir a la filtración precisa de agentes biológicos y antimicrobianos, además de impartir una capa protectora biológica duradera y de peso ligero. La morfología de las redes es esencial para controlar las casas de filtración bacteriana de las redes cubiertas. Otras redes organizadas (caucho de poliestireno-butadieno-PSBR, fluoruro de polivinilideno-PVDF) son beneficiosas por mostrar propiedades útiles como: resistencia a los rayos UV, repelencia al agua/protección y seguridad química, entre otras. Este estudio cubre diversos aspectos de los recubrimientos de redes de nanofibras y sus aplicaciones relevantes para los textiles de protección y biomédicos a través de la era Nanospider contemporánea. La novedad de este trabajo de investigación actual es producir redes de nanofibras hiladas, recubiertas de manera efectiva con tela no tejida de polipropileno (PP), que tienen un poder de pelado aceptable, son resistentes a la flexión y la abrasión, tienen un diámetro de fibra uniforme, una mejor tasa de producción y, por lo tanto, la investigación podría traducirse en una producción a gran escala en comparación con las redes hiladas a través del método tradicional. En estos estudios se ha intentado centrarse más en la influencia de la actividad orgánica en las redes cubiertas, como un segmento de las membranas textiles técnicas de protección biológica biomédica y de defensa, que también satisface los desafíos de durabilidad, integridad estructural y productividad. Las redes producidas son de uso práctico y podrían haberse incluido con la estructura del material textil como una capa de protección funcional única, por ejemplo, protección química, biológica, nuclear en forma de capa, filtración de virus y bacterias, retardante de llama, antimicrobiana. Conclusión: este artículo ha examinado el reino moderno de la generación de redes de nanofibras (tecnología Nanospider NS),Explicando sus capacidades de textiles biomédicos y el alcance de la producción industrial. Los paquetes únicos de segmentos de telas biomédicas de redes de nanofibras se discuten concisamente. La quiebra enfatiza específicamente los proyectos de investigación de DMSRDE y el uso sensato de redes de nanofibras en paquetes estratégicos (defensivos) para incorporar filtración orgánica y propiedades antimicrobianas es el punto culminante de esta investigación. Además de las mejoras de capacidad, también hay reducciones de peso de capacidad para textiles defensivos. En otras palabras, los recubrimientos de redes de nanofibras tienen un gran potencial para permitir textiles más livianos con capacidades multipropósito, que incluyen repelencia al agua, protección UV y retardo de llama. Estos textiles de red también se pueden usar para administración de medicamentos, apósitos y recuperación de heridas, filtración bacteriana y como membranas semipermeables para textiles de protección.