Las nanofibras son fibras con diámetros en el rango nanométrico . Las nanofibras se pueden generar a partir de diferentes polímeros y, por lo tanto, tienen diferentes propiedades físicas y potenciales de aplicación. Los ejemplos de polímeros naturales incluyen colágeno , celulosa , fibroína de seda , queratina , gelatina y polisacáridos tales como quitosano y alginato . [1] [2] Ejemplos de polímeros sintéticos incluyen poli (ácido láctico) (PLA), policaprolactona (PCL), poliuretano (PU),poli (ácido láctico-co-glicólico) (PLGA), poli (3-hidroxibutirato-co-3-hidroxivalerato) (PHBV) y poli (etileno-co-acetato de vinilo) (PEVA). [1] [2] Las cadenas de polímeros están conectadas mediante enlaces covalentes . [3] Los diámetros de las nanofibras dependen del tipo de polímero utilizado y del método de producción. [4] Todas las nanofibras poliméricas son únicas por su gran relación superficie-volumen, alta porosidad, resistencia mecánica apreciable y flexibilidad en la funcionalización en comparación con sus contrapartes de microfibras . [1] [2] [5]
Existen muchos métodos diferentes para fabricar nanofibras, incluido el estirado, el electrohilado , el autoensamblaje , la síntesis de plantillas y la separación de fases inducida térmicamente. El electrohilado es el método más comúnmente utilizado para generar nanofibras debido a la configuración sencilla, la capacidad de producir nanofibras continuas en masa a partir de varios polímeros y la capacidad de generar fibras ultrafinas con diámetros, composiciones y orientaciones controlables. [5] Esta flexibilidad permite controlar la forma y disposición de las fibras de modo que diferentes estructuras ( p . Ej.huecos, planos y con forma de cinta) se pueden fabricar dependiendo de los propósitos de aplicación previstos. Utilizando un método de procesamiento de fusión innovador, que es apropiado para la producción industrial en masa, los científicos e ingenieros de la Universidad de Minnesota han podido fabricar nanofibras tan delgadas como solo 36 nm. [6]
Las nanofibras tienen muchas aplicaciones tecnológicas y comerciales posibles. Se utilizan en ingeniería de tejidos, [1] [2] [7] administración de fármacos, [8] [9] [10] material de recubrimiento de semillas, [11] [12] [13] diagnóstico de cáncer, [14] [15] [16] batería de litio-aire, [17] [18] [19] sensores ópticos [20] [21] [22] y filtración de aire. [23] [24] [25]
Las nanofibras se produjeron por primera vez mediante electrohilado hace más de cuatro siglos. [26] [27] Comenzando con el desarrollo del método de electrohilado, el físico inglés William Gilbert (1544-1603) documentó por primera vez la atracción electrostática entre líquidos al preparar un experimento en el que observó una gota de agua esférica sobre una superficie seca deformarse en una forma de cono cuando se mantuvo debajo de un ámbar cargado eléctricamente. [28] Esta deformación más tarde se conoció como el cono de Taylor . [29] En 1882, el físico inglés Lord Rayleigh(1842-1919) analizaron los estados inestables de las gotas de líquido que estaban cargadas eléctricamente y observaron que el líquido se expulsaba en chorros diminutos cuando se establecía el equilibrio entre la tensión superficial y la fuerza electrostática . [30] En 1887, el físico británico Charles Vernon Boys (1855-1944) publicó un manuscrito sobre el desarrollo y la producción de nanofibras. [31] En 1900, el inventor estadounidense John Francis Cooley (1861-1903) presentó la primera patente moderna de electrohilado. [32]
Anton Formhals fue la primera persona en intentar la producción de nanofibras entre 1934 y 1944 y publicó la primera patente que describe la producción experimental de nanofibras. [27] En 1966, Harold Simons publicó una patente para un dispositivo que podía producir telas de nanofibras delgadas y ligeras con diversos motivos. [33]
Solo a fines del siglo XX las palabras electrohilado y nanofibras se han convertido en un lenguaje común entre científicos e investigadores. [26] [27] El electrohilado sigue desarrollándose en la actualidad.