水凝胶辅助电纺丝在3D耳软骨状水凝胶收集器上制备电纺纳米纤维垫

　　Nanoscale Res. Lett.：基于水凝胶辅助静电纺丝在3D耳软骨状水凝胶收集器上共形制备电纺纳米纤维垫
　　DOI: 10.1186/s11671-021-03571-6
　　静电纺丝是制备纳米纤维并将其以二维纳米纤维垫或三维（3D）宏观排列形式沉积在收集器上的一种常见且通用的工艺。然而，具有复杂几何形状（包括凸出、弯曲和凹陷区域）的3D导电收集器通常会阻碍共形沉积和电纺纳米纤维的不完全覆盖。在这项研究中，作者提出了一种在基于水凝胶辅助静电纺丝的3D耳软骨状水凝胶收集器上共形制备电纺纳米纤维垫的方法。为了减轻复杂几何形状的影响，研究者利用水凝胶的柔性将3D耳软骨状水凝胶收集器的凸出部分展平。研究发现，所拟议的制备技术可以通过数值模拟将标准偏差降低70％以上，从而显着减少由3D收集器的复杂几何形状引起的不均匀聚焦电场。此外，实验还证实了电纺纳米纤维垫以均匀的厚度保形覆盖扁平的水凝胶收集器，这是原始水凝胶收集器无法实现的。鉴于该研究在3D导电收集器上建立了共形静电纺丝技术，这将有利于与静电纺丝相关的各种研究，包括组织工程、药物/细胞输送、环境过滤和服装等。
　　图1.在3D耳软骨状水凝胶收集器上共形制备电纺纳米纤维垫的示意图。a）3D耳软骨状模板的3D打印工艺。b）由3D耳软骨状模板复制的PDMS负模。c）具有耳软骨形状的藻酸盐-明胶水凝胶收集器。d）用增肥的3D耳软骨状水凝胶收集器共形制备电纺纳米纤维垫
　　图2.a）用FDM 3D打印机打印的3D耳软骨状模板。b）用于生产3D耳软骨状水凝胶收集器的PDMS负模。c）由藻酸盐和明胶的混合物制成的3D耳软骨状水凝胶收集器。d）不同藻酸盐和明胶配比的4个试样的应变-应力曲线。e）4个试样的杨氏模量和天然耳软骨的杨氏模量范围（灰色区域）。所有比例尺均为1cm
　　图3.a）3D耳软骨状水凝胶收集器上的电纺纳米纤维垫。b）（a）中虚线部分3D耳软骨状水凝胶收集器上的电纺纳米纤维垫的放大图像。c）3D耳软骨状水凝胶收集器上的电纺纳米纤维群。比例尺为1cm（a）和1µm（b）
　　图4.水凝胶收集器的电场模拟（a-（i））和a-（i）中虚线矩形的放大图像（a-（ii））。（b）a-（ii）中的虚线矩形显示水凝胶收集器的凹陷区域。沿基准线l（x）的电场箭头，弯曲角度为0°（b-（i））、30°（b-（ii））和60°（b-（iii））。b-（iv）沿参考线l（x）弯曲角度为0°、30°和60°的3D耳软骨状水凝胶收集器的电场角度
　　图5.a）在原始水凝胶收集器（a-（i））和增肥水凝胶收集器（a-（ii））耳周处的电纺纳米纤维垫。b）在原始和增肥水凝胶收集器耳周处的电纺纳米纤维垫的厚度。所有比例尺均为1cm
　　图6.a）在3D耳软骨状水凝胶收集器上共形制备的纳米纤维垫。比例尺为1cm。b）电纺纳米纤维垫在多个位置的厚度，包括增肥的3D耳软骨状水凝胶收集器上的螺旋、耳周、对耳轮和对耳屏
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