Ce sunt nanofibrele?

Ce sunt nanofibrele?

Termenul „nano” provine din limba greacă, însemnând „pitic”, dar să știi că dimensiunea unei nanofibre e atât de redusă, încât ceea ce tu îți imaginezi a fi pitic e de fapt colosal prin comparație cu ea. Ca să fim mai specifice, o fibră este încadrată la categoria nano atunci când are o dimensiune sub 1000 nm (nanometri). Ce sunt acești nanometri? O unitate de dimensiune egală cu o miliardime dintr-un metru sau cu o milionime dintr-un milimetru. Știm, tare ne mai provoacă procesele imaginației și ale gândirii.

Ce trebuie să știi e că nanofibrele au preocupat oamenii de știință și pe cei de profesie medicală de câteva zeci de ani. Azi sunt însă nu numai în atenția cercetătorilor, dar și a oamenilor de afaceri, ceea ce nuanțează interesul tot mai ridicat la adresa lor.

Nanofibrele variază în funcție de natura, structura, compoziția și procesul lor de producție. Așa cum vei vedea și mai jos, sunt în general create prin polimerizare și electrofilare, dar desigur, metodele variază, fiind supuse unei dezvoltări continue. Astfel, se pot forma nanofibre naturale sau sintetice, poroase sau nonporoase sau se pot amesteca, prin procese fizice sau chimice, diverse tipuri de fibre pentru a se obține mixuri organice sau anorganice, pe bază de carbon sau compozite, ceea ce le face ideale pentru atât de multe utilizări.

Ce mai trebuie să știi? Că deja atât de complexele nanofibre formează structuri în pânză de păianjen, ce au avantajul, pe lângă cele naturale sau chiar sintetice, al dimensiunii mici a porilor și al raportului ridicat între suprafață și volum. Acest lucru le face ideale, printre altele, pentru noile tipuri de măști de față, căci lasă să treacă aerul, fiind lejere și subțiri, în vreme ce reprezintă un obstacol de netrecut în fața microorganismelor.

Un pic de istorie a nanofibrelor

Par atât de complicate că suntem sigure că o să te gândești că au fost descoperite cu siguranță cel mai devreme anul trecut, nu? Dar, deși ne-au dat puțin peste cap informațiile de la categoria ce sunt nanofibrele, să știi că ele nu sunt neapărat o invenție recentă.

Ba dimpotrivă, au fost produse pentru prima dată în anul 1934, sub coordonarea lui Anton (Antonin) Formhals prin electrofilare.

Deși reușita a fost impresionantă pentru acea vreme, din cauza lipsei de resurse științifice nu i s-a dat prea mare atenție. Doar odată cu dezvoltarea nanotehnologiei, din anii 90, nanofibrele au fost iar scoase la lumină.

Abia peste 60-70 de ani au fost cu adevărat înțelese, apreciate și aplicate descoperirile lui Formhals, o personalitate avangardistă, un om ce a trăit înaintea timpurilor sale.

Tipuri de nanofibre

Așa cum am văzut și mai sus, categoria de nanofibre e una extrem de bogată. Iată numai o parte din ce cuprinde ea!

Nanofibrele de nailon au proprietăți higroscopice superioare bumbacului (absorb mai bine umiditatea din aer), fibra fiind concepută din fire extrem de subțiri de nailon, de domeniul zecilor de nanometri.

Nanofibrele din poliester sunt acoperite cu o peliculă specială, de grosimea a câteva zeci de nanometri. De data aceasta, calitățile sale higroscopice sunt amplificate de 30 de ori!

O să apreciezi și mai tare poliesterul luminiscent, ce are la suprafață aproximativ 60 de straturi de nailon și poliester cu proprietatea de a reflecta lumina. I se imprimă astfel o nuanță aproape mistică, interschimbabilă în funcție de unghiul în care se propagă lumina.

Nanofibrele de carbon au o dimensiune de 50-200nm și se spune că ar deține o rezistență de 50 de ori mai mare decât a oțelului.

Utilizările nanofibrelor

Am ajuns și la probabil cel mai predilect și mai promițător subiect referitor la aceste structuri. Am văzut ce sunt nanofibrele și care sunt câteva dintre cele mai importante tipuri, să descoperim acum pe larg cum pot fi utilizate. Să știi că mulți cercetători le consideră viitorul în multiple domenii, de la medicină la economie și protecția mediului.

Ingineria regenerării tisulare

Acest domeniu multidisciplinar care asociază concepte de biologie, medicină și inginerie ne face să visăm cu promisiunile unui viitor lipsit de boli. Se dorește nu numai îmbunătățirea funcționării țesuturilor, dar și restaurarea, regenerarea sau menținerea lor. Nanofibrele sunt folosite în structuri artificiale care pot să contribuie la vindecarea rănilor sau la regenerarea țesutului degradat de diverse boli sau accidente, dar și pentru a compensa țesutul osos ros, erodat sau distrus. Posibilitățile sunt aici nelimitate, iar perspectivele, de-a dreptul îmbătătoare, pentru un viitor în care sintagma „tinerețe fără bătrânețe și viață fără de moarte” să nu mai fie doar o vorbă din basme.

Administrarea medicamentelor

Cum ar fi ca pilula pe care o înghiți să ajungă fix acolo unde trebuie, într-un spațiu punctat la nivel de, ai ghicit, nanometru? Începe să se producă acest efect în industria suplimentelor, dar continuă cu abordări generalizate și în farmacologie și medicină. Ca să țintească exact acel loc bolnav cu super precizie, medicamentele vor fi integrate într-o structură de nanofibre.

Sisteme de filtrare a aerului

Deja de mai mult de o decadă regăsim nanofibrele în sistemele de filtrare a aerului.

Țesături protectoare

Ai ghicit, se schimbă structura măștilor care ne-au dat atât de furcă în pandemie. Noile măști medicinile din nanofibre sunt ușoare, lasă aerul să circule și devin aproape o a doua piele. Protecția e super ridicată, aceste măști nelăsând să treacă microorganismele, astfel dovedindu-se mai mult decât eficiente pentru a ține la distanță pericole precum poluarea, virușii și bacteriile. Nici măcar apa sau lichidele nu pot să penetreze această țesătură!

Mai mult, măștile din nanofibre acționează în două sensuri, căci nu reprezintă un obstacol numai în calea organismelor din afară, dar și a celor pe care le emană purtătorul. Te protejează pe tine, dar și pe cei apropiați dacă tu ești cel bolnav/cea bolnavă. Sunt ideale pentru doctori.

Cu atâtea calități, ai spune că nu permit nici trecerea aerului. Ei bine, nu e cazul, pentru că facilitează libera circulație a fluxului de aer, așa că nu te vei simți sufocat/ă atunci când le porți. Nanofibrele sunt extrem de confortabile și generează și o mai bună reglare a temperaturilor. Cu toate aceste caracteristici, e redusă și senzația de umiditate din interiorul lor, ceea ce sporește comoditatea purtării și previne riscuri precum apariția acneei. Moi, lejere și aerate, nanofibrele sunt și viitorul industriei textile.

Alte utilizări ale nanofibrelor? În industria chimică, în dispozitive optice și electrice dotate cu senzori, în vele solare sau oglinzi folosite în spațiu.

Ce urmează în viitor? În dezvoltare sunt proiecte de nanofibre folosite în tandem cu zeoliți pentru absorbția de toxine din sânge, în proceduri care vor înlocui mult mai problematica dializă, pentru baterii li-ion (nanofibre din silicon), pentru captura celulelor canceroase (nanofibre cu antibiotice), pentru stimularea producției de cartilagiu (domeniu care aduce laolaltă cercetători de la John Hopkins University, Northwestern University și University of Pennsylvania), șamd.

Ce sunt nanofibrele? Un domeniu fascinant, nu? E clar că nanofibrele pot influența în atât de multe moduri viitorul, încât ne simțim în mod egal fascinate și amețite.