Bezjehlové elektrody s vysokou průchodností
Systém NUENEX je založen na speciálním designu bezjehlových elektrod. Pro polymery rozmíchané ve vodě (tj. kolagen, pullulan, PVA) systém používá bezjehlové elektrody, které se plní zespodu. V místě, kde dochází ke zvlákňování, zároveň speciálně navržené elektrody vytvářejí vysoce koncentrované elektrické pole a snižují mrtvý objem za účelem dosažení maximální účinnosti polymerů. Hustota trysek může dosahovat až 15 trysek/cm2, což předčí standardní přístroje s jehlami, jejichž hustota trysek je maximálně 1 tryska/cm2. Na rozdíl od standardních přístrojů s jehlami navíc bezjehlové zvlákňování umožňuje díky samoorganizaci polymerových trysek dosáhnout jejich optimálního rozložení, čímž systém přizpůsobivě reaguje na podmínky zvlákňování a snižuje tak potřebu hledat kompromis kvůli interferenci trysek. [1]
Bezjehlové elektrické zvlákňování emulzí
Technologie NUENEX vychází z výzkumu Mateje Buzga (vedoucí výzkumu a vývoje, RESPILON), který ve své práci popsal systémy s vysokou průchodností na výrobu vláken s jádrem a pláštěm, a to koaxiální zvlákňování[2], zvlákňování emulzí[3]a centrifugické zvlákňování emulzí[4]. Společnost RESPILON, dodavatel prvotřídního nanovlákna od r. 2013, poskytla své dlouholeté know-how k propojení s výše uvedenými poznatky, což dalo vzniknout technologii NUENEX – novátorské technologii nanoenkapsulace. Kombinace speciálních dávkovačů polymerů, elektrod a celkový design systému dala vzniknout technologii, která dokáže enkapsulovat jakékoli aktivní molekuly do nanovláken a do nejjemnějších detailů ladit jejich uvolňování. Hlavní předností zvlákňování emulzí oproti zvlákňování směsí, které využívá většina nejnovějších systémů, je schopnost enkapsulovat aktivní molekuly v různých fázích (tj. hydrofilní/hydrofobní) do jediného vlákna. Díky tomu může být sestavování receptur směsí pružnější, jak lze vidět na příkladu membrán suchého séra (DrySerum), tedy kosmetického materiálu, u kterého lze do jediného vlákna enkapsulovat aktivní molekuly mísitelné s vodou, s oleji, liposomální i nanočásticové aktivní molekuly. Aktivní molekuly se zapouzdří do vláken, systém zmírní fázovou separaci a zajistí tak lepší ochranu aktivních molekul. Bezjehlový systém navíc převyšuje výrobní kapacitu, které lze dosáhnout metodami s jehlami a umožňuje hospodárnou materiálovou výrobu za vynaložení menšího úsilí, s vyšší energetickou efektivitou a za dosažení vyšší homogenity.
Multielektrodové systémy zvlákňování pro nevídanou všestrannost
Systém NUENEX byl navržen jako modulární jednotka na elektrické zvlákňování. Každá jednotka zvládne do své dva metry dlouhé polymerické komory pojmout šest bezjehlových trysek s vysokou průchodností, což může znamenat až 45000 trysek/m2. Každá elektroda má vlastní dávkovací systém a může být použita k zvlákňování samostatného polymerového roztoku. Proto je tento systém ideální na výrobu pokročilých mnohovrstevných nanovlákenných funkčních membrán. V NUENEXu jsou využity jak speciální elektrody pro receptury na vodní bázi, tak i elektrody pro směsi, které vodní bázi nemají. Výběrem elektrod, nastavením zvlákňovacího modulu a polymerovými roztoky můžete navrhovat rozličné mnohomateriálové nanovlákenné membrány a kompozity.
Výkonnost a spolehlivost především
Celý systém byl konstruován hlavně s ohledem na výkonnost produkce nanovlákna. Výkonnost je dána použitím speciálních elektrod s vysokým výkonem, které v jednom modulu zvládnou produkovat membránu o gramáži 2 GSM (tj. kolagenové peptidy) rychlostí 45 mm/s. To z NUENEXu udělá hlavního tahouna vaší nanovlákenné výroby. Celý systém byl navržen tak, aby se dal rychle čistit a mohla probíhat rychlá výměna směsí. Kompletní výměna směsi ke zvláknění zabere přibližně 15 minut, což zkracuje prostoje ve výrobě a snižuje riziko křížové kontaminace. Výkonnost a spolehlivost vyžadují speciální vysokovýkonné komponenty – NUENEX je postaven z prvotřídních materiálů a využívá Japonskou elektroniku a vysokovoltážní součástky té nejvyšší kvality. Všechny podstatné parametry jsou monitorovány a regulovány softwarově, což umožňuje mít výrobní proces pod perfektní kontrolu a být schopen výrobní proces nanovlákna opakovat.
Technologie NUENEX přináší inovaci technologie zvlákňování (bezjehlová technologie na zvlákňování emulzí) i jako strojírenský koncept, který je zaměřený na co nejvíce uživatelsky přívětivý a účinný systém na výrobu nanovláken obohacených o aktivní molekuly.
[1] Lukas D. et al., Self-organization of jets in electrospinning from free liquid surface, 2008, DOI: 10.1063/1.2907967
[2] Vyslouzilova L. et al., Needleless coaxial electrospinning: A novel approach to mass production of coaxial nanofibers, 2017, DOI: 10.1016/j.ijpharm.2016.11.034
[3] Buzgo M. et al.: Needleless emulsion electrospinning for the regulated delivery of susceptible proteins, 2017, DOI: 10.1002/term.2474
[4] Buzgo M. et al: Emulsion centrifugal spinning for production of 3D drug releasing nanofibers with core/shell structure, 2017, DOI: 10.1039/C6RA26606A