Спираль прогресса…
Или все новое – это хорошо забытое старое.
На мой взгляд, история развития технологии достаточна интересна, поэтому я решил сделать краткий исторический экскурс.
Исторический виток
Итак, электроспиннинг — способ получения полимерных волокон в результате действия электростатических сил на электрически заряженную струю полимерного раствора или расплава.
Первый патент на метод получения волокон в электростатическом поле был выдан в 1902 г. в США. Он носил простое и лаконичное название «Method of dispersing fluids» или способ диспергирования жидкостей от (лат. dispersio — рассеяние). Однако на тот момент метод не получил широкого распространения.
Одной из реализаций метода электроформования стал разработанный в 1938 г. в Московском Научно-исследовательском физико-химическом институте им. Л. Я. Карпова (НИФХИ - один из старейших химических исследовательских центров в России - был образован в 1918 году), научным коллективом Н. А. Фукса, Н. Д. Розенблюм и И. В. Петрянова-Соколова режим генерации волокон, в котором истекающие из сопла, находящегося под высоким напряжением, жидкие струи вместо ожидаемого рэлеевского распада на капли при испарении растворителя успевали отвердевать, образуя прочные непрерывные волокна со стабильным поперечным сечением размером порядка нескольких микрометров и менее. Технология сразу заинтересовала военных, и она на долгое время была засекречена.
В Советском Союзе технология активно использовалась. На ее основе выдающимся советским химиком были разработаны фильтрующие полотна, которые позднее получили имя своего создателя ФП (Фильтры Петрянова). Их общая структура представляет собой полимерные волокна, нанесенные на тканевую (марлевую) подложку методом электроформования. В зависимости от используемого полимера и назначения фильтра диаметр волокон может составлять от нескольких микрон (что сравнимо с размером аэрозольных частиц строительной пыли и сварочной окалины) до долей микрометра (при сходной плотности укладки волокон это позволяет достичь максимальной степени фильтрации механическим (барьерным) методом). Также на способность к удержанию тех или иных частиц влияет взаимное расположение волокон, хаотичное расположение волокон полимера различной толщины, механически не сцепленных между собой.
Несмотря на то, что ФП был создан еще в середине прошлого века, он до сих пор широко используется и подтверждает свою эффективность в эксплуатации. Фильтр Петрянова является «стандартом де-факто» в химической, металлургической, нефтеперерабатывающей промышленности, в медицине, атомной энергетике, электронике.
В конце двадцатого века технология электроспиннинга получила новый виток развития — благодаря тому, что метод позволяет работать с широким спектром белков, полимеров, как природного происхождения, так и синтезированных, он нашел огромное применение в производстве изделий для медицины, а возможность создавать структуры (матриксы) из биодеградируемых компонентов открыла широкие перспективы в регенеративной медицине и клеточных технологиях.
Технология позволяет производить различные по форме изделия: пленки, матриксы, тканеинженерные сосудистые графты (ТИСГ, напыление идет на струну заданного диаметра). Приведу интересный пример. Уже в далеком 2001 году началось применение медицинских изделий изготовленных методом ЭФ в клинической практике. Врач кардиолог Shin’oka (Япония) с коллегами выполнил первую трансплантацию ТИСГ 4-летнему ребенку! Сосудистый графт состоял из PGA (полилактид) сетки с покрытием сополимером 50:50 L-лактида и ε-капролактона. Уже существует история наблюдения за пациентами в течение семи лет после имплантации - не зарегистрировано смертности, связанной с ТИСГ.
Особенности технологии нашего производства
Нашей научной группой разработана методика для распыления от одного до трех компонентов. Производственная установка имеет три независимых системы подачи. Далее каждая из линий подачи выводится на систему фильер, посредством которых и производится распыление.
Методика производства, предложенная нами, позволяет производить мембраны из одной, двух или трех компонент. Для подачи каждой из компонент реализована отдельная линия. Причем распыление может производиться как последовательно (это позволяет производить матриксы с различными по составу, а следовательно и по характеристикам слоями), так и одновременно (это дает возможность распылять компоненты, которые невозможно растворить в одном растворе).
Наша команда доработала технологию электроспиннинга. Был получен патент на способ получения свободно позиционируемых пленок методом электроспиннинга (Патент на изобретение RU2671738).
Суть метода производство пленок без использования коллектора (подложки). Пленка формируется в свободном пространстве. Тем самым абсолютно исключается попадание посторонних частиц в медицинское изделие из коллектора (подложки)! Не нарушается структура пленки, что происходит при снятии с коллектора.
В завершении еще раз кратко перечислим преимущества технологии:
- позволяет работать с широким диапазоном биосовместимых белков, полимеров, как природного происхождения, так и синтезированных;
- сам принцип технологии (вытягивание волокон под действием электростатического поля высокого напряжения) минимизирует попадание посторонних компонент в изделие;
- структуры, полученные методом электроспиннинга, обладают высокой биосовместимостью, так как размерность волокон и пор способствует быстрой пролиферации и миграции клеток.
— Бесплатные Сайты и CRM.