Elektrostatické zvlákňování – elektrospinning
Jedna z metod, jak vyrobit nanovlákna, je elektrostatické zvlákňování neboli elektrospinning. První patent tohoto principu pochází již z roku 1902 od J. F. Cooleyho z univerzity v Bostnu. Bohužel v té době ještě neexistovalo vybavení, kterým by bylo možně odhalit, že pan Cooley vyrobil nanovlákna. Na toto zjištění se čekalo dalších 80 let. Posledních asi 20 let je elektrospinning intenzivně zkoumán.
Elektrospinning je pro svou nízkou energetickou náročnost a poměrně vysokou produkci nanovláken vhodný pro průmyslovou výrobu nanovlákenných materiálů. Elektrospinningem lze vlákna připravit i z biologicky rozložitelných materiálů, které příroda umí odbourat, a tudíž nejsou přítěží podobně jako plasty.
Využití nanovláken je samo o sobě velmi široké. Jejich miniaturní velikost jim dodává téměř zázračné vlastnosti. Představte si, že filtr vyrobený z nanovláken je schopen zachytit i bakterie a většinu virů ať už z vody, nebo ze vzduchu. Toho se dá využít například pro výrobu „zázračných“ bandáží, které ochrání ránu od infekce, ale zároveň dovolí ráně dýchat, odvádět z ní hnis a přitom ještě mohou do rány uvolňovat léčivou látku, a tím tyto bandáže umožní mnohem rychlejší hojení.
Zjistilo se také, že scaffold (3D struktura napodobující strukturu přirozené tkáně) z nanovláken vytváří prostředí vhodné pro růst buněk, což umožňuje „vypěstovat“ úplně novou tkáň požadovaného tvaru, například část svalu nebo nervu. Další možnosti využití jsou v elektronice a dále při výrobě zvukotěsných nebo kompozitních materiálů, oděvů ale i fotovoltaických článků.
Pro jednotlivé aplikace se vyrábí nanovlákna z různých materiálů a různých rozměrů. Samotná výroba je však stále předmětem zkoumání, protože výrobní proces ovlivňuje mnoho proměnných, což znamená veliké obtíže při výrobě nanovláken naprosto stejné struktury a velikosti. Průmyslová produkce si žádá, aby každý kousek materiálu byl shodný a měl stejné vlastnosti. To je také hlavní důvod, proč se zatím neshledáváme s nanovlákny na každém kroku - zkrátka není snadné vyrobit dva identické kousky nanovlákenného materiálu.
Nicméně je potřeba uvést, že Čeští vědci patří k výzkumu nanovláken a nanotechnologií vůbec ke světové špičce. Například spoluprací firmy Elmarco a Technické univerzity Liberec vznikl přístroj Nanospider, který jako první umožnil produkci nanovláken v průmyslovém měřítku. Firma Contipro Biotech se zabývá využitím nanovláken v tkáňovém inženýrství a také pracuje na přístrojovém vybavení na jejich výrobu. Z mnoha patentů lze zmínit speciální trysku zefektivňující výrobu nanovláken. Mezi další společnost pak patří například Nafigate a Pardam, které úspěšně pronikají na světový trh s nanomateriály.
Autor: Aleš Stejskal, ales.stejskal@lsg.cz
