便携式静电纺丝装置的研究及其在烧烫伤治疗方面的探索

Electrospinning is a simple, efficient and highly versatile method which can be further developed for mass production of uniform, ultrafine and continuous nanofibers. Modified electrospinning techniques and applications of electrospun nanofibers have draw much attention in recent years. Up to date, high-voltage DC power supply is usually used in traditional electrospinning setup, which needs outer electric supply. Now, one challenge is whether the electrospinning setup can still work without outer electric supply. In addition, traditional electrospinning setups are usually too bulky and heavy to carry conveniently. To solve these problems, we propose three kinds of portable electrospinning setup designs, which don't need outer electric supply. The high voltage is generated from static electricity generator, piezoelectric ceramic or high-tension conversion circuit. This project aims to systematically study the proposed portable electrospinning setups and their spinning mechanism (e.g., spinning process, stability, and morphology and microstructure of electrospun nanofibers), and their potential application in treatment of burning and scald of skin.

静电纺丝是一种简单有效、可以较大规模制备均匀、连续的一维纳米纤维的方法。研究和开发静电纺丝技术以及电纺丝纤维的应用已经成为科研人员广泛关注的课题。目前静电纺丝装置通常采用市售直流高压电源，需要交流市电输入才能工作。现在面临的挑战之一就是在没有外部电源供电的情况下，静电纺丝装置能否工作？此外，传统静电纺丝装置一般体积较大、较重，携带不方便。为了解决这些问题，本项目提出了三种便携式静电纺丝装置的设计方案，它们都不需要市电输入，而是依赖手摇感应起电机、压电陶瓷或者干电池高压转换电路产生的高压静电进行纺丝。本项目拟对这三种便携式静电纺丝装置及其纺丝过程（例如电纺丝的稳定性、纺丝纤维形貌结构等）进行系统研究，同时探索便携式静电纺丝装置在烧烫伤治疗方面的应用。

静电纺丝是一种简单有效、可以较大规模制备均匀、连续的一维纳米结构材料的方法。研究和开发静电纺丝技术以及电纺丝纤维的应用已经成为科研人员广泛关注的课题。目前的静电纺丝装置通常采用市售直流高压电源，需要交流市电输入才能工作。现在面临的挑战之一就是在没有外部电源供电的情况下，静电纺丝装置就不能正常工作。此外，传统静电纺丝装置一般体积较大、较重，携带不方便，限制了在某些方面的应用。为了解决这些问题，本项目提出并试制了多种便携式（溶液和熔体）静电纺丝装置，它们都不需要市电输入，而是依赖干电池高压包、手摇感应起电机、手摇发电机、压电陶瓷等产生的高压静电进行纺丝。例如我们研制的一款手持电纺装置的体积仅为10.5厘米×5厘米×3厘米，重量仅为120克。在制备便携式电纺装置的同时，我们也对装置的电纺丝机理（例如提出了阴离子固化无溶剂电纺、光固化无溶剂电纺等新电纺技术）、电纺纤维形貌结构可控性、纤维定向沉积等进行了深入研究。此外，我们也积极探索了便携式电纺装置在生物医学方面的应用，例如手持式电纺装置直接喷涂生物可降解高分子微纳米纤维（内部含有纳米银抗菌成分）到烧烫伤伤口上作为敷料，有利于伤口愈合；便携式静电纺丝装置可用于肝脏手术快速止血，脑科手术的脑膜封闭等，具有速度快（不到20秒）、操作简单、效果好等优点。项目开展期间发表SCI论文60多篇，授权国家专利30多项，转让专利7项，荣获山东省自然科学三等奖、北京市科学技术二等奖、山东省高等学校优秀科研成果一等奖、青岛市自然科学二等奖、全国模范教师、山东省有突出贡献的中青年专家等奖励。