طراحي و ساخت چرم مهندسي شده بر پايه بستر نانوليفي الكتروريسي شده پلي‌كاپرولاكتون/ ژلاتين

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نساجي

دكتري

در اين پژوهش، ابتدا يك سازه نانوليفي مقرون‌به‌صرفه و قابل‌دسترس متشكل از نانوالياف پلي‌كاپرولاكتون/ژلاتين/سفيده تخم‌مرغ براي كشت سلول‌هاي پوستي فيبروبلاست طراحي شد. اين نانوالياف در ميان لايه‌هاي اليافي پلي‌اورتان قرار گرفتند تا ساختاري چندلايه به‌عنوان جايگزين چرم طبيعي ايجاد شود. در فاز اول پژوهش، پارامترهاي مؤثر در فرآيند الكتروريسي، از جمله ولتاژ اعمالي (kV)، فاصله نازل تا جمع‌كننده (cm)، غلظت محلول پليمري (%w/v) و تركيب درصد پليمرها، مورد بررسي قرار گرفتند. شرايط بهينه براي توليد نانوالياف پلي‌كاپرولاكتون/ژلاتين (در رويكرد سلولي) و سلولز استات/ژلاتين (در رويكرد غيرسلولي) تعيين شد. سپس، تأثير سفيده تخم‌مرغ در تركيب نانوالياف با درصدهاي 0%، 5%، 10% و 15% وزني ارزيابي گرديد. نتايج نشان داد كه ميانگين قطر نانوالياف حاوي 0%، 5%، 10% و 15% سفيده تخم‌مرغ به‌ترتيب 231.7 ± 50.5 نانومتر، 276.2 ± 67.9 نانومتر و 434.11 ± 8.4 نانومتر بود. آزمون FT-IR تأييد كرد كه بين پلي‌كاپرولاكتون، ژلاتين و سفيده تخم‌مرغ سازگاري شيميايي وجود دارد و الكتروريسي اين تركيب، ساختار شيميايي جديدي ايجاد نمي‌كند. همچنين، آزمون زاويه تماس نشان داد كه افزودن سفيده تخم‌مرغ موجب كاهش آب‌دوستي نانوالياف مي‌شود و اين اثر با افزايش درصد سفيده تخم‌مرغ تشديد مي‌گردد. مطالعات سلولي بر روي نانوالياف حاوي سفيده تخم‌مرغ انجام شد و نتايج حاكي از آن بود كه نمونه حاوي 10% سفيده تخم‌مرغ بهترين عملكرد را در چسبندگي، رشد و تكثير سلول‌هاي فيبروبلاست دارد. در بخش دوم پژوهش، لايه‌سازي با بي‌بافت‌هاي پلي‌اورتان در چهار مرحله انجام شد: ابتدا توليد نانوالياف سلولز استات/ژلاتين با نسبت‌هاي (0:100)، (15:85)، (30:70) و (45:55) تحت شرايط بهينه الكتروريسي انجام شد. سپس بي‌بافت پلي‌اورتان متخلخل با استفاده از پرس حرارتي تهيه شد. در مرحله بعد نانوالياف سلولز استات/ژلاتين بين لايه‌هاي پلي‌اورتان قرار گرفت. و در نهايت ساختار نهايي با افزايش تعداد لايه‌ها از طريق پرس حرارتي تشكيل شد. آزمون‌هاي نفوذپذيري هوا، بخار آب و مديريت رطوبت نشان داد كه نمونه دولايه به‌دليل وجود منافذ بزرگ، قابليت عبور قطرات آب را دارد و براي كاربرد نهايي مناسب نيست. نمونه هشت‌لايه فاقد منافذ كافي براي عبور بخار آب و هوا بود. نمونه‌هاي چهارلايه و شش‌لايه از نظر انسجام ساختاري و ابعاد منافذ در محدوده بهينه قرار داشتند و براي ادامه پژوهش انتخاب شدند. همچنين، نتايج آزمون‌هاي برداشت آب، ثبات ژلاتين و انتقال بخار آب نشان داد كه نانوالياف سلولز استات/ژلاتين با نسبت 70:30 بهترين عملكرد را دارد و از نظر فرآيند توليد نيز سهولت بيشتري دارد. در نهايت، مقايسه سازه چندلايه توليدشده با چرم طبيعي و مصنوعي نشان داد كه ويژگي‌هاي مرتبط با راحتي و عملكرد را مي‌توان از طريق تغيير تعداد لايه‌هاي پلي‌اورتان و ساختار اليافي كنترل نمود. اين پژوهش راهكارهايي براي طراحي جايگزين‌هاي چرمي با خواص قابل‌تنظيم ارائه مي‌دهد.

236192

تكنولوژي نساجي

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان