从动物副产品中创建生物相容性纱线

在这次采访中，Wendelin Stark教授与Azom关于他的研究小组一直在开发的新明胶的纱线。据希望，由于其生物相容性的性质，这一纱线将在医学行业中找到应用。

基于明胶的纱线轴。P. R. Stoessel和W. J.Stark / Eth苏黎世

什么激发了你生产新的生物聚合物？

由于合成聚合物的高可处置性和持久性，其信誉越来越差。人们普遍认为应推广生物可降解聚合物。

不幸的是，成功的生物聚合物如聚乳酸（PLA）依赖于糖或淀粉作为原料。因此，它们可能与食物链和危险的粮食安全竞争。为了我的理解，从废物流中提取的单体或大分子中产生生物聚合物是有益的。

实际上，我们在这个项目中没有开发出一种新的生物聚合组。相反：我们选择将一个非常古老和着名的蛋白质（明胶）进入纤维。

你为什么选择与明胶一起工作？

明胶是最丰富的农业废物蛋白之一。它来自胶原蛋白，是皮肤，骨骼和脊椎动物肌腱中的主要结构蛋白质。随着它主要可从肉行业的副产品获得。每年全球累积约2500万吨这些副产品。

螺纹通过乙醇浸泡过的辊。P.R.Stoessel和W.J.Stark/ETH苏黎世

你如何生产纱线？

为了产生纺丝涂料，明胶与水和2-丙醇混合。加热后，该三元混合物经历相分离。富含明胶的相 - 基本上是蛋白质沉淀 - 然后通过六个喷嘴挤出，长丝通过空气通过两个辊子引导并在输送带上占据。使用此设置约为200米·最小^-1长丝被生产出来。

纤维可以用作单丝或整个纤维粗纱可以用成2°纱线。在我们的研究中产生的纱线由约1,000个单丝（每个20-25μm直径）组成。

这种材料提供了什么样的物业？

纤维具有非常光滑的表面，导致光泽度有吸引力。而且，纤维的内部填充有空腔，产生30％的孔隙率。后者在轻质纤维或保温方面非常有趣。

这种材料有多结实？

我们研究中产生的最强大的明胶纤维是湿纺丝单丝。这些纤维表现出约180MPa的拉伸强度，弹性模量为3800MPa，突破的近40％菌株。这些值非常类似于用于天然绵羊羊毛的拉伸性质。

明胶显然可溶于水 - 你如何克服这个财产，使稳定和长长的纱线？

我们选择了三个步骤：（1）向纺丝混合物中添加多功能环氧化合物。纺丝后，对纱线进行热处理，以获得蛋白质（赖氨酸）的氨基和环氧化合物之间的良好反应性。(2)

此外，用气态甲醛处理纱线，以进一步改善交联度。（3）试图模仿绵羊羊毛的疏水性质，我们用羊毛脂浸渍，天然绵羊羊毛蜡。通过这些治疗方法，我们可以显着降低明胶纱的水吸收从约1'200％到200％，允许纱线的多个溶胀和干燥循环。

右边是用纱线制成的原型手套，旁边是用美利奴羊毛制成的。P.R.Stoessel和W.J.Stark/ETH苏黎世

您提到您正在研究医疗应用，因为胶原蛋白是生物相容性的 - 在目前使用的材料上有这种纱线是否有益处？欧洲杯足球竞彩

提取天然胶原蛋白是一个非常昂贵的过程。据我们所知，胶原纤维的大规模纺丝尚未实现。此外，众所周知，许多加工步骤，如静电纺丝强烈降解胶原蛋白。

我们的纺丝工艺能够用简单的设备和无害的溶剂以较低的价格（每千克纤维约15-20美元）生产相应数量的明胶纤维。这种具有竞争力的成本结构与明胶纤维的生物相容性和多功能性相结合，促2020欧洲杯下注官网使人们评估明胶纤维在医疗应用中的应用。

什么样的进一步发展是必要的？

下一个发展阶段完全取决于所选择的应用程序。要了解侧面，我们与行业密切接触。

如果明胶纱线对生物医学部门感兴趣，我们将考虑进行细胞研究并优化纤维。在伤口敷料中的应用。如果纤维在纺织部门证明是有价值的，我们将进一步改善纤维的湿强度，研究常规纺纱机械的可加工性。

总的来说，我们很想知道这个项目将走向何方。

关于Wendelin Stark教授

Wendelin J. Stark（1976）于2000年从Eth苏黎世获得了硕士学位，其次是2002年的机械工程博士学位，也来自Eth苏黎世。

2004年，他在苏黎世欧洲综合系统的化学部门和应用生物科学中创立了功欧洲杯足球竞彩能材料实验室。欧洲杯线上买球

他的研究小组在化学与材料科学和医学的界面上进行面向应用的研究。欧洲杯线上买球

他发表了200多篇论文和30项专利。目前，该研究小组的4家分拆公司已将20多种含纳米颗粒的产品商业化。