1. Giới thiệu về phương pháp Coaxial Electrospinning

Electrospinning là một phương pháp được sử dụng rộng rãi để chế tạo sợi nano nhờ vào tác dụng của điện trường cao thế. Khi dung dịch polymer được bơm kim tiêm đưa vào một điện trường đủ mạnh, lực tĩnh điện sẽ thắng sức căng bề mặt, tạo thành một dòng di chuyển đến bộ thu sản phẩm. Dòng tia này bị bay hơi dung môi trên đường đi và tạo thành lớp sợi mảnh với đường kính từ vài chục đến vài trăm nanomet. Công nghệ Electrospinning truyền thống có ưu điểm tạo ra sợi có diện tích bề mặt riêng lớn, độ xốp cao và tính linh hoạt trong việc lựa chọn vật liệu [1,2]. Tuy nhiên, trong ứng dụng làm hệ bao gói các tác nhân sinh học, dược phẩm thì việc kiểm soát không ổn định. Chính vì thế, kỹ thuật Coaxial Electrospinning đã được phát triển. Thay vì sử dụng một kim tiêm đơn, phương pháp này dùng kim đồng trục (coaxial needle), gồm hai ống kim lồng vào nhau: ống trong chứa dung dịch lõi (core solution), ống ngoài chứa dung dịch vỏ (shell solution) như hình 1. Khi áp dụng điện trường cao thế, cả hai dung dịch sẽ đồng thời bị kéo ra tạo thành dòng tia đồng trục. Sau quá trình bay hơi dung môi và lắng đọng, các sợi nano có cấu trúc lõi–vỏ (core–shell nanofibers) được gắn trên bản thu [3,4]. Như vậy, thành phần lõi mang các chất hoạt tính sẽ được bao bọc tốt, không mất mát và đảm bảo được tính năng.

\
Hình 1. Mô hình hệ thống thiết bị của phương pháp coaxial electronspinning

2. Các ứng dụng chính của Coaxial Electrospinning

- Với cấu trúc lõi vỏ đặc biệt nên các sợi nano được tạo ra bằng phương pháp coaxial electrospinning ứng dụng chủ yếu trong các lĩnh vực sau [4,5]:

- Y dược và y sinh học: ứng dụng trong mang thuốc, tái tạo mô, bao gói yếu tố sinh học.

- Lọc và xử lý môi trường: chế tạo màng lọc, hấp phụ chất ô nhiễm, kháng khuẩn.

- Thực phẩm và nông nghiệp: bảo vệ vitamin, enzyme, hương liệu; giải phóng chậm hóa chất nông nghiệp.

- Năng lượng và cảm biến: chế tạo điện cực pin, siêu tụ điện, cảm biến sinh học và hóa học.

- Coaxial Electrospinning mở ra nhiều hướng ứng dụng tiềm năng nhờ khả năng tạo sợi nano đa chức năng. Hi vọng, khi kết hợp với các kỹ thuật khác, phương pháp này hứa hẹn tạo ra vật liệu sợi nano thế hệ mới, tăng tính ứng dụng thực tế.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. X. Geng, O. H. Kwon, and J. Jang, ‘Electrospinning of chitosan dissolved in concentrated acetic acid solution’, Biomaterials, vol. 26, no. 27, pp. 5427–5432, 2005, doi: 10.1016/j.biomaterials.2005.01.066.

2. C. Salas, Z. Thompson, and N. Bhattarai, ‘Electrospun chitosan fibers’, in Electrospun Nanofibers, Elsevier Inc., 2017, pp. 371–398. doi: 10.1016/B978-0-08-100907-9.00015-5.

3. X. Cui et al., ‘Fabrication and characterization of Chitosan/Poly(Lactic-Co-glycolic Acid) core-shell nanoparticles by coaxial electrospray technology for dual delivery of natamycin and clotrimazole,’ Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, vol. 9, 2021, doi: 10.3389/fbioe.2021.635485

4. Q. Honglin, W. Suying, and G. Zhanhu,  ‘Coaxial electrospun nanostructures and their applications,’  J. Mater. Chem. A, 2013, 1,  pp. 11513–11528,  doi: 10.1039/c3ta12390a.

5. K. Jahangir, L. Asfandyar, K. Q. Muhammad, K. Hamza, ‘Applications of co-axial electrospinning in the biomedical field,’ Next Materials, 3, 2024, doi: 10.1016/j.nxmate.2024.100138