Nghiên cứu chế tạo sợi Polycaprolactone/Chitosan mang Curcumin ứng dụng trong y sinh

Luận văn về nghiên cứu chế tạo sợi Polycaprolactone/Chitosan mang Curcumin, ứng dụng trong y sinh. Tìm hiểu quy trình, vật liệu và kết quả nghiên cứu chi tiết.

• Tác giả: Hoàng Minh Sơn
• Người hướng dẫn: PGS. Huỳnh Đại Phú
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa - ĐHQG TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Vật liệu Cao phân tử và Tổ hợp
• Đề tài: Nghiên cứu chế tạo sợi Polycaprolactone/Chitosan mang Curcumin ứng dụng trong y sinh
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan Nghiên cứu sợi Polycaprolactone Chitosan Curcumin

Nghiên cứu chế tạo sợi Polycaprolactone/Chitosan mang Curcumin mở ra tiềm năng lớn trong lĩnh vực ứng dụng y sinh. Sự kết hợp độc đáo này tận dụng ưu điểm của từng thành phần. Chitosan, một polysaccharide tự nhiên, nổi bật với khả năng tương thích sinh học, phân hủy sinh học và kháng khuẩn. Polycaprolactone (PCL), một polymer tổng hợp, mang lại độ bền cơ học và khả năng kiểm soát tốc độ phân hủy. Cuối cùng, Curcumin, chiết xuất từ nghệ, được biết đến với đặc tính chống viêm và chống oxy hóa mạnh mẽ. Mục tiêu là tạo ra một vật liệu có khả năng hỗ trợ điều trị vết thương, tái tạo mô và giảm nguy cơ nhiễm trùng. Nghiên cứu này tập trung vào tối ưu hóa quy trình chế tạo sợi, đánh giá đặc tính vật liệu và thử nghiệm hiệu quả trong các ứng dụng y sinh tiềm năng. Việc kết hợp các vật liệu này hứa hẹn một giải pháp mới trong điều trị và chăm sóc sức khỏe.

1.1. Giới thiệu về vật liệu sinh học Polycaprolactone PCL

Polycaprolactone (PCL) là một polyester aliphatic, phân hủy sinh học được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng y sinh. PCL có khả năng tương thích sinh học tốt, độ bền cơ học cao và tốc độ phân hủy có thể điều chỉnh. PCL thường được sử dụng trong các ứng dụng như hệ thống dẫn thuốc, chỉ khâu phẫu thuật và giàn giáo tái tạo mô. Khả năng phân hủy sinh học của PCL là một lợi thế lớn, giúp giảm thiểu tác động đến môi trường và loại bỏ nhu cầu phẫu thuật loại bỏ sau khi sử dụng. Tuy nhiên, PCL có tính kỵ nước, có thể hạn chế khả năng tương tác với tế bào và các mô. Do đó, PCL thường được kết hợp với các vật liệu ưa nước khác, như Chitosan, để cải thiện tính chất bề mặt và khả năng tương thích sinh học. Theo tài liệu gốc, PCL thể hiện cơ tính tốt, điều này có lợi cho việc cải thiện cơ tính của sản phẩm cuối cùng.

1.2. Vai trò của Chitosan trong ứng dụng vật liệu y sinh

Chitosan là một polysaccharide có nguồn gốc từ chitin, được tìm thấy trong vỏ của động vật giáp xác. Chitosan nổi tiếng với đặc tính tương thích sinh học, khả năng phân hủy sinh học, kháng khuẩn và chống viêm. Chitosan có khả năng tạo gel và màng, làm cho nó trở thành một vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng như băng vết thương, hệ thống dẫn thuốc và tái tạo mô. Chitosan cũng có khả năng thúc đẩy sự tăng trưởng tế bào và tăng cường quá trình làm lành vết thương. Một trong những hạn chế của Chitosan là cơ tính yếu, có thể hạn chế ứng dụng của nó trong một số trường hợp. Do đó, Chitosan thường được kết hợp với các polymer khác, như PCL, để cải thiện cơ tính và độ bền của vật liệu. Theo luận văn, Chitosan được xem là một loại vật liệu rất hứa hẹn trong các ứng dụng y sinh vì những tính chất ưu việt của nó.

II. Thách thức Electrospinning Chitosan và cải thiện cơ tính sợi PCL

Một trong những thách thức lớn nhất trong việc chế tạo sợi PCL/Chitosan là khả năng electrospinning Chitosan tinh khiết. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc tạo sợi từ Chitosan gặp nhiều khó khăn do độ nhớt và sức căng bề mặt không phù hợp. Ngoài ra, cấu trúc của Chitosan thường dẫn đến cơ tính yếu, làm giảm hiệu quả ứng dụng. Do đó, việc kết hợp Chitosan với một polymer tổng hợp như Polycaprolactone (PCL) trở thành một giải pháp tiềm năng. PCL giúp cải thiện cơ tính của sợi, đồng thời vẫn duy trì được các đặc tính sinh học ưu việt của Chitosan. Quá trình tối ưu hóa công thức và thông số kỹ thuật chế tạo sợi là rất quan trọng để đạt được vật liệu có đặc tính mong muốn. Cần kiểm soát chặt chẽ tỷ lệ PCL/Chitosan, điện áp, khoảng cách tip-collector và lưu lượng dòng chảy để tạo ra sợi có kích thước nano hoặc micro với cấu trúc đồng nhất và độ bền cơ học tối ưu.

2.1. Vượt qua khó khăn khi Electrospinning Chitosan tinh khiết

Việc electrospinning Chitosan tinh khiết gặp nhiều khó khăn do độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch Chitosan thường không phù hợp cho quá trình tạo sợi. Dung dịch Chitosan có xu hướng tạo giọt hoặc phun thành tia không ổn định, dẫn đến sợi có kích thước không đồng đều hoặc không tạo thành sợi. Một giải pháp là sử dụng Chitosan có trọng lượng phân tử thấp hoặc biến đổi hóa học Chitosan để cải thiện khả năng hòa tan và độ nhớt của dung dịch. Ngoài ra, việc sử dụng hệ dung môi phù hợp cũng rất quan trọng để đảm bảo Chitosan được hòa tan hoàn toàn và có độ nhớt phù hợp cho quá trình electrospinning. Theo luận văn, cần phải tránh những khó khăn khi sử dụng Chitosan tinh khiết để đảm bảo quá trình tạo sợi diễn ra hiệu quả.

2.2. Nâng cao cơ tính sợi PCL Chitosan bằng Curcumin

Cơ tính yếu của Chitosan là một hạn chế lớn trong nhiều ứng dụng y sinh. Để khắc phục vấn đề này, việc kết hợp Chitosan với Polycaprolactone (PCL) là một giải pháp hiệu quả. PCL có độ bền cơ học cao hơn Chitosan, giúp cải thiện độ bền và độ dẻo dai của sợi. Ngoài ra, việc bổ sung Curcumin cũng có thể góp phần cải thiện cơ tính của sợi do khả năng liên kết và tạo cấu trúc mạng lưới trong vật liệu. Tuy nhiên, cần kiểm soát chặt chẽ tỷ lệ PCL/Chitosan và nồng độ Curcumin để đảm bảo sợi có cơ tính tối ưu mà vẫn duy trì được các đặc tính sinh học mong muốn. Nghiên cứu cần tập trung vào việc tìm ra tỷ lệ phù hợp để đạt được sự cân bằng giữa cơ tính và khả năng tương thích sinh học của vật liệu.

III. Phương pháp Chế tạo sợi PCL Chitosan Curcumin bằng Electrospinning

Electrospinning là một kỹ thuật hiệu quả để tạo ra sợi nano/micro từ dung dịch polymer. Quá trình này sử dụng lực tĩnh điện để kéo sợi từ một giọt dung dịch polymer, tạo ra sợi có đường kính rất nhỏ. Trong nghiên cứu này, phương pháp electrospinning được sử dụng để chế tạo sợi PCL/Chitosan mang Curcumin. Quá trình bao gồm việc hòa tan PCL và Chitosan trong một dung môi thích hợp, sau đó thêm Curcumin vào dung dịch. Dung dịch này sau đó được đưa vào máy electrospinning, nơi một điện áp cao được áp dụng để tạo ra sợi. Các thông số như điện áp, lưu lượng dung dịch và khoảng cách giữa đầu kim và bộ thu được điều chỉnh để tối ưu hóa kích thước và hình thái sợi. Theo luận văn, Electrospinning là phương pháp phù hợp nhất để tạo được sợi nano từ hỗn hợp polymer, tránh được những khó khăn với chitosan tinh khiết.

3.1. Tối ưu hóa các thông số Electrospinning để tạo sợi nano

Việc tối ưu hóa các thông số Electrospinning là rất quan trọng để tạo ra sợi nano có kích thước và hình thái mong muốn. Các thông số chính cần được điều chỉnh bao gồm điện áp, lưu lượng dung dịch, khoảng cách giữa đầu kim và bộ thu, nồng độ dung dịch polymer và loại dung môi. Điện áp ảnh hưởng đến lực kéo tĩnh điện tác dụng lên dung dịch polymer. Lưu lượng dung dịch ảnh hưởng đến tốc độ hình thành sợi. Khoảng cách giữa đầu kim và bộ thu ảnh hưởng đến thời gian bay hơi của dung môi. Nồng độ dung dịch polymer ảnh hưởng đến độ nhớt và khả năng tạo sợi. Loại dung môi ảnh hưởng đến khả năng hòa tan polymer và tốc độ bay hơi. Cần tiến hành các thí nghiệm để tìm ra các thông số tối ưu cho việc tạo sợi PCL/Chitosan mang Curcumin.

3.2. Kiểm soát tỷ lệ Polycaprolactone Chitosan để đạt hiệu quả

Tỷ lệ Polycaprolactone/Chitosan ảnh hưởng trực tiếp đến đặc tính của sợi, bao gồm cơ tính, khả năng phân hủy sinh học và khả năng tương thích sinh học. Tỷ lệ PCL cao hơn sẽ làm tăng độ bền cơ học của sợi, nhưng có thể làm giảm khả năng tương thích sinh học. Tỷ lệ Chitosan cao hơn sẽ làm tăng khả năng tương thích sinh học và khả năng kháng khuẩn, nhưng có thể làm giảm độ bền cơ học. Do đó, cần tìm ra tỷ lệ PCL/Chitosan tối ưu để đạt được sự cân bằng giữa các đặc tính mong muốn. Các tỷ lệ PCL/Chitosan khác nhau (ví dụ: 5:5, 6:4, 7:3, 8:2, 9:1) cần được thử nghiệm và đánh giá để xác định tỷ lệ phù hợp nhất cho các ứng dụng y sinh cụ thể.

IV. Ứng dụng y sinh Khả năng tái tạo mô và kháng khuẩn của sợi

Sợi PCL/Chitosan mang Curcumin có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực y sinh, đặc biệt là trong điều trị vết thương, tái tạo mô và dẫn thuốc. Khả năng tương thích sinh học và phân hủy sinh học của PCL và Chitosan giúp sợi tương thích với cơ thể và phân hủy sau khi hoàn thành chức năng. Curcumin có đặc tính chống viêm và kháng khuẩn, giúp giảm viêm và ngăn ngừa nhiễm trùng tại vị trí vết thương. Cấu trúc sợi nano/micro giúp tăng diện tích bề mặt, tạo điều kiện thuận lợi cho sự bám dính và tăng sinh tế bào. Ngoài ra, sợi có thể được sử dụng để kiểm soát giải phóng dược chất, giúp cung cấp Curcumin hoặc các loại thuốc khác một cách có kiểm soát đến vị trí cần thiết.

4.1. Đánh giá khả năng kháng khuẩn và chống viêm in vitro

Việc đánh giá khả năng kháng khuẩn và chống viêm in vitro là rất quan trọng để xác định hiệu quả của sợi PCL/Chitosan mang Curcumin trong việc ngăn ngừa nhiễm trùng và giảm viêm. Các thí nghiệm in vitro có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các chủng vi khuẩn và tế bào viêm khác nhau. Khả năng kháng khuẩn được đánh giá bằng cách đo đường kính vòng vô khuẩn trên đĩa thạch chứa vi khuẩn. Khả năng chống viêm được đánh giá bằng cách đo nồng độ các cytokine gây viêm do tế bào sản xuất. Kết quả của các thí nghiệm in vitro sẽ cung cấp thông tin quan trọng về tiềm năng ứng dụng của sợi trong điều trị các bệnh nhiễm trùng và viêm nhiễm.

4.2. Thử nghiệm in vivo khả năng tái tạo mô và làm lành vết thương

Sau khi chứng minh được hiệu quả in vitro, cần tiến hành thử nghiệm in vivo để đánh giá khả năng tái tạo mô và làm lành vết thương của sợi PCL/Chitosan mang Curcumin trên động vật. Các thí nghiệm in vivo có thể được thực hiện bằng cách tạo ra các vết thương trên da động vật và sau đó sử dụng sợi để điều trị. Quá trình làm lành vết thương được theo dõi bằng cách đo kích thước vết thương, quan sát sự hình thành mô mới và đánh giá sự xâm nhập của tế bào viêm. Kết quả của các thí nghiệm in vivo sẽ cung cấp bằng chứng quan trọng về hiệu quả của sợi trong việc thúc đẩy quá trình tái tạo mô và làm lành vết thương trong điều kiện thực tế.

V. Kết luận Triển vọng và hướng phát triển của sợi PCL Chitosan

Nghiên cứu chế tạo sợi PCL/Chitosan mang Curcumin đã mở ra một hướng đi mới trong lĩnh vực vật liệu sinh học và ứng dụng y sinh. Sợi có tiềm năng lớn trong việc điều trị vết thương, tái tạo mô và dẫn thuốc. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để tối ưu hóa quy trình chế tạo, đánh giá toàn diện các đặc tính của sợi và tiến hành các thử nghiệm lâm sàng để chứng minh hiệu quả và tính an toàn của sợi trên người. Trong tương lai, sợi có thể được phát triển thành các sản phẩm thương mại như băng vết thương, màng cấy ghép và hệ thống dẫn thuốc.

5.1. Đánh giá toàn diện độc tính tế bào và khả năng tương thích sinh học

Việc đánh giá toàn diện độc tính tế bào và khả năng tương thích sinh học của sợi PCL/Chitosan mang Curcumin là rất quan trọng để đảm bảo tính an toàn của vật liệu trước khi sử dụng trên người. Các thí nghiệm độc tính tế bào có thể được thực hiện bằng cách sử dụng các dòng tế bào khác nhau và đo tỷ lệ tế bào chết hoặc sự thay đổi trong chức năng tế bào. Khả năng tương thích sinh học có thể được đánh giá bằng cách quan sát sự tương tác giữa sợi và tế bào hoặc mô. Kết quả của các thí nghiệm này sẽ cung cấp thông tin quan trọng về tính an toàn của sợi và giúp xác định liệu sợi có phù hợp cho các ứng dụng y sinh hay không.

5.2. Hướng nghiên cứu tiếp theo về sợi PCL Chitosan và Curcumin

Các hướng nghiên cứu tiếp theo về sợi PCL/Chitosan mang Curcumin có thể tập trung vào việc cải thiện cơ tính, tăng cường khả năng kiểm soát giải phóng dược chất và mở rộng ứng dụng của sợi trong các lĩnh vực y sinh khác. Ví dụ, có thể nghiên cứu việc kết hợp thêm các vật liệu khác vào sợi để cải thiện cơ tính. Có thể phát triển các phương pháp để kiểm soát tốc độ giải phóng Curcumin từ sợi, giúp kéo dài thời gian tác dụng của thuốc. Ngoài ra, có thể nghiên cứu ứng dụng của sợi trong các lĩnh vực như kỹ thuật mô, nha khoa và chỉnh hình. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển sẽ giúp khai thác tối đa tiềm năng của sợi trong việc cải thiện sức khỏe con người.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. PHƯƠNG PHÁP ELECTROSPINNING 1. Giới thiệu Electrospinning là một kỹ thuật kéo sợi từ polymer dung dịch hoặc polymer nóng chảy bằng cách sử dụng lực tĩnh điện (điện trường). Sợi Electrospun có đường kính rất nhỏ (từ nanomet đến micromet) so với quá trình kéo sợi thông thường ( kéo sợi nóng chảy, kéo sợi dung dịch, …).

Cơ sở lý thuyết của phương pháp Electrospinning 1. Nguyên tắc tạo sợi: Khi đặt điện áp cao vào giữa đầu phun và bảng thu sợi (được nối đất) sẽ làm xuất hiện một điện trường lớn. Dòng điện I tạo ra rất nhỏ làm đầu phun bị nhiễm điện. Do đó dung dịch polymer khi đi qua đầu phun này cũng sẽ bị nhiễm điện và các hạt mang điện được gia tốc bởi điện trường, phun ra dung dịch polymer chuyển động theo chiều của điện trường tạo thành ở trên.

Kết quả là dung dịch polymer được tăng tốc đập vào bảng thu sợi và hình thành một sợi mỏng với bán kính từ micromet đến nanomet[1], khi sợi di chuyển trong khoảng không giữa các điện cực, dung môi bốc hơi một phần và polymer hóa rắn ở dạng sợi, các sợi này sắp xếp trên bề mặt điện cực thành lớp. Có ít nhất hai yếu tố quan trọng trong phương pháp Electrospinning của các dung dịch polymer:  Yếu tố thứ nhất: dung môi bay hơi làm bán kính của sợi thu được trên bảng điện cực nhỏ hơn bán kính của sợi ban đầu.  Yếu tố thứ hai: “tính phi Newton” của dung dịch. Các đặc tính quan trọng trong phương pháp Electrospinning  Dung môi phải thích hợp để có thể hòa tan được polymer.

3  Áp suất hơi của dung môi phải thích hợp để bay hơi nhanh giúp cho sợi giữ nguyên được bản chất nhưng đồng thời cũng không bay hơi quá nhanh để sợi không bị cứng lại trước khi đạt kích thước nano.  Độ nhớt và sức căng bề mặt của dung môi cũng không quá lớn ngăn cản hình thành tia polymer nhưng cũng không quá nhỏ để cho dung dịch polymer chảy ra hết khỏi đầu phun.  Việc cung cấp năng lượng (điện trường) cần được đầy đủ để đạt được độ nhớt và sức căng bề mặt của dung dịch polymer một cách tốt nhất giúp cho việc hình thành và duy trì tia polymer từ đầu phun.  Khoảng cách giữa đầu phun và bản cực không nên quá nhỏ tạo tia lửa điện giữa hai điện cực và phải đủ lớn để cho dung môi bay hơi hết trong quá trình sợi hình thành để tránh trường hợp sợi bị bết lại trên bảng cực.

Thiết bị Electrospinning 1. Cấu tạo hệ thống Electrospinning Cấu tạo gồm ba phần:  Máy biến áp (high voltage supply): điện áp tối đa 24kV, máy biến áp dùng để tạo điện trường E lớn giữa đầu kim và bảng điện cực nhận.  Bảng điện cực nhận (collector): là nơi sợi sau khi phun sẽ bám vào.  Hệ thống phun dung dịch bao gồm thiết bị truyền lực (syringe), đầu kim (needle), máy bơm vi lượng (pump).

Sơ đồ thiết bị Electrospining 4 1. Nguyên tắc hoạt động Hệ thống phun cung cấp dung dịch polymer tạo thành giọt polymer trên đầu kim tiêm, điện trường E tạo lực đẩy Coulomb lên các phân tử trong giọt polymer, lực đẩy này cùng hướng với điện trường, khi lực đẩy Coulumb lớn hơn sức căng bề mặt của giọt polymer thì các phân tử trên bề mặt giọt sẽ bị đẩy ra và hướng về phía bảng phân cực và tạo thành sợi. Các yếu tố ảnh hưởng đến sợi thu được từ phương pháp Electrospinning Theo các nghiên cứu về phương pháp Electrospinning, đường kính sợi chịu ảnh hưởng của 3 yếu tố chính sau:  Tính chất của dung dịch polymer và hệ dung môi : nồng độ, độ dẫn điện, sức căng bề mặt, độ bay hơi,.  Điều kiện thực hiện phương pháp Electrospinning: điện áp đặt vào, tốc độ phun, khoảng cách đầu phun và đĩa cực nhận.

 Yếu tố khách quan: nhiệt độ, độ ẩm tương đối,… Hình 1. Hình ảnh biểu thị các yếu tố chính đến kích thước sợi Electrospun 5 1.Ảnh hưởng của tính chất dung dịch polymer và hệ dung môi a. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch polymer Khi tăng nồng độ polymer thì đường kính sợi d (nm) tăng.[2] Nồng độ của dung dịch polymer có liên hệ với độ nhớt. Khi nồng độ của dung dịch tăng thì độ nhớt cũng tăng theo và ngược lại.

Khi độ nhớt thay đổi thì đường kính sợi sẽ thay đổi. Độ nhớt tối thiểu cần thiết tương ứng với một số giá trị của C > C* trong dung dịch và thay đổi theo trọng lượng phân tử của polymer cũng như tính chất của các dung môi được sử dụng. Việc điều chỉnh độ nhớt có thể thay đổi bằng cách thay đổi nồng độ polymer hoặc thay đổi thành phần dung môi ở nồng độ không đổi. Ví dụ: độ nhớt của dung dịch 13% trọng lượng Polystyrene (PS) có thể được thay đổi từ 42 cPs đến 48 cPs bằng cách chỉ thay đổi thành phần của hệ dung môi 2 thành phần [3].Các polymer liên hợp Poly(p-phenylene vinylene) trong dung môi Etanol/DMF, độ nhớt cao hơn khi hòa tan trong dung môi chỉ có Etanol ở nồng độ tương tự.

Dung dịch với nồng độ chất rắn cao không chỉ cản trở quá trình hình thành sợi (tạo sự bất ổn định của tia polymer hoặc có thể gây tắc nghẽn đầu kim) mà còn làm cho sợi nano dày hơn, ngoài ra còn làm cho dung dịch polymer khó bơm do có độ nhớt cao [4]. Quá trình kéo sợi từ các dung dịch như vậy có thể không đồng đều và có thể tạo một điện tích tương đối nhỏ trên đĩa cực nhận (collector) [2,3]. Ví dụ: Các logarit của đường kính sợi nano tăng theo nồng độ của Polyacrylonitrile (PAN) trong dung môi Dimethylformamide (DMF). Sự phụ thuộc của sợi có đường kính trung bình (µm) vào nồng độ mẫu Poly(methyl methacrylate) (PMMA) trong dung môi Dimethylformamide (DMF).

Mối quan hệ giữa đường kính sợi vào nồng độ với các giá trị khác nhau của điện trường. Ảnh hưởng của dung môi Trong phương pháp Electrospinning, dung môi đóng vai trò vô cùng quan trọng. Việc chọn lựa dung môi cho phương pháp phải thỏa mãn các yếu tố sau:  Dung môi sử dụng phải thích hợp để có thể hòa tan được polymer.  Áp suất hơi của dung môi phải thích hợp để bay hơi nhanh giúp cho sợi giữ nguyên được bản chất nhưng cũng không bay hơi quá nhanh để sợi không bị cứng lại trước khi đạt được kích thước nano.

 Độ nhớt và sức căng bề mặt của dung môi không quá lớn để ngăn không cho tia polymer định hình nhưng cũng không quá nhỏ để dung dịch polymer chảy ra hết khỏi đầu phun.  Bốn đặc tính quan trọng của các dung môi ảnh hưởng đến đặc tính dung dịch trong Electrospinning: độ dẫn điện, sức căng bề mặt, tính chất điện môi, tính dễ bay hơi. Những dung môi phổ biến dùng trong phương pháp Electrospinning. Hằng số Η Dung môi ρ(g/cm3) TC γ(mN/m)b điện môi (mPa.s) Acetone 0,79 56 20,7 23,46 0,324 CHCl3 1,438 62 4,81 26,67 0,568 THF 0,889 66 7,6 23,97 0,468 Cyclohexane 0,779 81 2,02 24,65 0,979 Nước 0,998 100 78,5 71,99 1 Toluene 0,867 11 2,38 27,93 0,59 DMF 0,944 153 36,7 - 0,92 Acid Formic 1,213 101 58,5 37,7 1,8 Ethanol 0,785 78 24,6 22 1,1 8 c.

Ảnh hưởng của điện dẫn xuất Khi độ dẫn điện của dung môi cao thì sợi nano sẽ có đường kính trung bình nhỏ hơn. Dung môi có độ dẫn điện thấp có thể sẽ không thực hiện được phương pháp Electrospinning. Tuy nhiên trong quá trình hòa tan một polymer trong dung môi, độ dẫn điện của dung dịch thường tăng do sự xuất hiện của các ion lạ, chủ yếu là từ các tạp chất hoặc các chất phụ gia có sẵn trong polymer. Nồng độ polymer trong dung dịch tăng, độ dẫn điện vẫn có thể giảm nếu trong polymer có ít tạp chất [6], tuy nhiên cũng có trường hợp polymer tự xúc tác quá trình ion hóa như với Polyelectrolytes, dung môi sẽ dẫn điện cao hơn nhiều và phụ thuộc vào nồng độ [7].

Dung môi dẫn điện bởi loại ion ngẫu nhiên trong dung dịch có thể không đủ để electrospun thành sợi mịn liên tục. Trong trường hợp này một số phụ gia có thể được thêm vào dung dịch để tăng tính đẫn điện. Ngoài ra có thể thêm vào muối vô cơ như NaCl.5: Sự thay đổi đường kính trung bình sợi nano PLGA copolymer (LA:GA là 50: 50) dung môi CHCl3 (nồng độ dung dịch 15wt%) khi bổ sung thêm Clorua Benzyl Ammonium Triethyl (BTEAC). Ảnh hưởng của sức căng bề mặt Sức căng bề mặt là lực chính chống lại lực đẩy Coulomb trong phương pháp Electrospinning.

Các phụ gia với nồng độ thấp có thể được sử dụng để làm thay đổi sức căng bề mặt của các dung dịch polymer, khi sử dụng ở nồng độ rất thấp, sức căng bề mặt của dung dịch được giảm đáng kể. Để quá trình phun sợi được dễ dàng, có thể thêm vào dung dịch polymer các hoạt chất làm giảm sức căng bề mặt của hệ dung dịch. Ví dụ: Pha dung dịch 8 wt.% PVA: cho 0,8 g bột PVA vào 9,2 g nước sau đó đem hỗn hợp này đun nóng đến 80-90C và liên tục khuấy. Sau khi hỗn hợp tan hoàn toàn, nhỏ 0,5 wt.% Nonylphenol Ethoxylated (Triton X-100) vào dung dịch và tiếp tục khuấy hỗn hợp thêm 15-20 phút.

Mục đích của việc thêm chất hoạt động bề mặt Triton X-100 là để giảm sức căng bề mặt giúp sợi polymer dễ phun hơn. (a) Ảnh hưởng của thành phần dung môi vào sức căng bề mặt của dung dịch PVC. Ảnh hưởng của việc thêm 5% (theo trọng lượng của polymer) chất hoạt động bề mặt lên hình thái sợi Electrospun của dung dịch PLLA dung môi CHCl3/Acetone (2:1): (a) không có chất hoạt động bề mặt; (b) có chất hoạt động bề mặt. Ảnh hưởng của hằng số điện môi Trong cùng một điều kiện về polymer và nồng độ, hằng số điện môi tăng sẽ giúp làm giảm đường kính sợi.

Mối quan hệ giữa đường kính trung bình các sợi và các hằng số điện môi của dung môi của các sợi nano PEO electrospun. Tất cả các dung dịch thu được ở nồng độ tương ứng với [] c  10.2: Thông số đường kính sợi khi electrospinning nhựa PMMA (100mg/ml) trong các dung môi có ε khác nhau [12] D (trung bình) Dung môi E Hình thái nm Toluene 2,38 - Không kéo sợi CHCl3 4,81 - Chuỗi giọt+sợi nhỏ CHCl3/DMF - 620 Sợi có nhiều cườm THF 7,52 2490 Sợi có nhiều cườm THF/DMF(1:1) - 770 Sợi DMF 38,2 530 Sợi đẹp Acid formid 51,1 280 Sợi đẹp e. Ảnh hưởng của độ bay hơi dung môi Độ bay hơi ảnh hưởng đến quá trình khô của sợi và hình thái sản phẩm. Với dung môi bay hơi chậm, khi đến collector, các sợi vẫn còn ướt dẫn đến kết dính thành lưới không dệt trên collector.