Anonim

Membawa Teflon dan silikon bersama-sama menunjukkan janji untuk aplikasi medis

Pemikiran yang bagus

Brian Dodson

27 Agustus 2012

5 gambar

Silikon dilekatkan ke tengah penggorengan yang dilapisi Teflon (Gambar: Claudia Eulitz, Copyright CAU)

Polytetrafluoroethylene (PTFE) paling dikenal dengan nama merek DuPont Teflon. Apa pun namanya, PTFE adalah zat padat terkuat ketiga yang diketahui - anak poster untuk non-stick, non-reaktif, non-gesekan, non-konduksi, suhu tinggi, dan umumnya polimer berkinerja tinggi. Silikon juga memiliki permukaan yang hampir tidak dapat terikat - jika Anda mencoba melukis sealant silikon, itu hanya muncul saat cat mengering. Secara khusus, menciptakan ikatan yang kuat antara PTFE dan silikon belum pernah tercapai, bahkan di laboratorium kimia. Sampai sekarang.

Prestasi ini telah dicapai dalam kelompok riset Prof Rainer Adelung di German 's Kiel Univesity (CAU), dan menawarkan janji besar untuk sekumpulan aplikasi industri dan medis. Triknya adalah bahwa PTFE dan permukaan silikon tidak disatukan oleh perekat kimia.

Salah satu caltrop seng oksida yang digunakan sebagai nano-staples (Gambar: Xin Jin, Copyright CAU)

Sebaliknya, nanocrystals oksida seng (ZnONC) dengan aspek umum dari caltrop atau tetrapod memungkinkan PTFE dan permukaan silikon untuk "stapled " bersama-sama, membentuk ikatan mekanis yang kuat tanpa ikatan kimia yang digerakkan sama sekali. Caltrop adalah senjata anti-personil kuno yang terdiri dari empat duri sehingga dirangkai bersama-sama, yang ketika dilemparkan ke tanah, setidaknya satu lonjakan mengarah ke kaki prajurit musuh atau hewan pengepakan. Dalam kondisi pertumbuhan tertentu, ZnONC mengambil bentuk caltrops memiliki empat lengan masing-masing memiliki penampang heksagonal dan inti tetrahedral.

Konsep proses stapel internal yang memungkinkan PTFE dan silikon untuk bergabung secara solid (Gambar: Jan Strüben, Copyright CAU)

Untuk bergabung dengan PTFE dan silikon, ZnONC ditaburkan secara merata ke lapisan PTFE yang dipanaskan. Dalam gambar judul, ini dilakukan dengan menggunakan wajan anti-lengkung yang dipanaskan. Kemudian lapisan silikon dituangkan di atas permukaan PTFE-nanocrystal. Bahan dipanaskan sampai 100 ° C (212 ° F) selama kurang dari satu jam, selama waktu itu silikon juga menyembuhkan. Kekuatan kulit dari antarmuka silikon-PTFE adalah 200 Newton / meter - mirip dengan mengupas pita pengiriman plastik dari permukaan kaca yang bersih.

Zinc oxide tetrapods tenggelam ke dalam permukaan PTFE selama fase pemanasan ikatan PTFE-silikon (Gambar: Xin Jin, Copyright CAU)

Menurut Xin Jin, seorang mahasiswa pascasarjana saat ini sedang mengerjakan Ph.D. tesis, “itu seperti menstaples dua bahan yang tidak lengket dari bagian dalam dengan kristal. Ketika mereka memanas, tetrapoda nano di antara lapisan polimer menembus bahan, tenggelam ke dalamnya, dan berlabuh. "Rekan dan supervisornya, Dr. Yogendra Kumar Mishra, menjelaskan prinsip adhesif:" Jika Anda mencoba menarik keluar sebuah tetrapoda pada satu lengan dari lapisan polimer, bentuk tetrapod hanya akan menyebabkan tiga lengan untuk menggali lebih dalam dan bertahan bahkan lebih kencang. ”

Proses baru ini memiliki minat khusus dalam bidang rekayasa medis. Penggunaan silikon secara luas sering terhambat oleh ketidakmampuan kita saat ini untuk membuat stick silikon dengan kuat dan andal ke material lain. Aplikasi semacam itu membutuhkan bahan yang sepenuhnya biokompatibel, suatu persyaratan yang tidak dipenuhi oleh banyak metode penggabungan yang melibatkan reaksi kimia. Ini dapat mengubah sifat polimer, dan bahan yang bergabung bisa berbahaya atau beracun dengan sendirinya atau dalam kombinasi dengan polimer yang dimodifikasi secara kimia. Namun, proses stapling internal Keil murni mekanis, dan oksida seng dikenal sebagai biokompatibel. Tes in vitro dan klinis diperlukan, tetapi kemungkinan bahwa polimer stapler internal juga akan biokompatibel.

Salah satu kunci untuk inovasi adalah munculnya material baru dan kombinasi material baru. Cukup mudah membayangkan aplikasi tertentu untuk proses stapel internal, tetapi kemungkinan penggunaan penting lainnya akan datang dari arah yang bahkan tidak dibayangkan pada titik ini. Proses yang benar-benar baru seperti ini kemungkinan akan mengejutkan kita semua di masa depan.

Sumber: Universitas Kiel

Salah satu caltrop seng oksida yang digunakan sebagai nano-staples (Gambar: Xin Jin, Copyright CAU)

Konsep proses stapel internal yang memungkinkan PTFE dan silikon untuk bergabung secara solid (Gambar: Jan Strüben, Copyright CAU)

Sebuah kusut oksida tetrapoda seng menunjukkan bagaimana permukaan unglueable dapat diselenggarakan bersama melalui interaksi mekanik (Gambar: Xin Jin, Copyright CAU)

Silikon dilekatkan ke tengah penggorengan yang dilapisi Teflon (Gambar: Claudia Eulitz, Copyright CAU)

Zinc oxide tetrapods tenggelam ke dalam permukaan PTFE selama fase pemanasan ikatan PTFE-silikon (Gambar: Xin Jin, Copyright CAU)

Direkomendasikan Pilihan Editor