2021 Fiscal Year Annual Research Report
電界共役流体ジェットとエレクトロスピニングを融合した積層配向ナノファイバの形成
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20K20957
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
金 俊完 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40401517)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 和弘 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (00220632)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | エレクトロスピニング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
人工的に細胞外マトリックス(ECM)を実現することを目的に，コレクタ電極として鋭角形状を可動電極を採用し，可動式のコレクタを連続的に平行移動させる新たなエレクトロスピニング手法を提案している．
局所的な電場環境を構築する可動式の鋭角形状の電極をコレクタとして用いて整列ナノファイバの膜を形成するデバイスを設計・製作することにより、従来の平行平板電極を用いる手法と比較してナノファイバが紡糸される位置，配向が均一な整列ナノファイバの膜を形成できることを明確にしている．
しかしながら，形成されたナノファイバが弛む問題や，コレクタ間距離を増加させると整列ファイバが架橋しにくくなるという問題が確認している．これは電場により帯電したファイバを伸張させ，電極間を架橋させる力が不十分であることに起因すると仮定し，より局所的な電場環境を構築するために鋭角形状のコレクタから構成されるデバイスとノズルから噴出される高分子溶液の軌跡に沿って配置する補助電極を組み合わせる検討を行っている．補助電極として，ノズルの先端直下に配置するリング電極と鋭角形状のコレクタの後部に配置する一対の板状の偏向電極を用いている．シミュレーションと平板コレクタへのファイバの堆積実験より，整列ナノファイバの形成に適した条件を実験的に検討している．検討した条件を用いて鋭角形状のコレクタと補助電極を組み合わせてファイバを紡糸する試みを行い，鋭角形状のコレクタのみの場合と比較して弛むナノファイバを減少させるとともに架橋するナノファイバを増加させることを明確にしている．局所的な電場環境を構築できたことで堆積するファイバが片側のコレクタから対向するコレクタまで伸張する作用が増加し，架橋する力を強めることができたからだと考察している．
本研究の手法は，広範囲で配向精度の高い均一な整列ナノファイバ膜の形成に適していることを明確にしている．
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