مهندسی سطح داربست پلی‌کاپرولاکتون (PCL) با تغییر رطوبت محیط الکتروریسی و فرایند پلاسمای جوی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

اصفهان، دانشگاه صنعتی اصفهان دانشکده مهندسی نساجی، صندوق پستی 84156-83111

10.22063/jipst.2026.35752.2416

چکیده

فرضیه: پلیمرهای سنتزی به‌دلیل ویژگی‌های ‌تنظیم‌پذیر، فرایندپذیری مطلوب و گستره وسیع کاربرد در حوزه‌های صنعتی و زیست‌پزشکی، نقش بسزایی در پیشبرد فناوری‌های نوین ایفا می‌کنند. در این میان، پلی‌کاپرولاکتون (PCL) به‌عنوان پلی‌استر آلیفاتیک خطی و زیست‌تخریب‌پذیر، به‌واسطه انعطاف‌پذیری مکانیکی و زیست‌سازگاری چشمگیر، جایگاه ویژه‌ای در پژوهش‌ها و کاربردهای پیشرفته یافته است. این پلیمر در زمینه‌هایی همچون مهندسی بافت، سامانه‌های رهایش کنترل‌شده دارو و تولید غشاهای پیشرفته به‌طور گسترده استفاده می‌شود. با وجود مزایای متعدد، پلی‌کاپرولاکتون با محدودیت‌هایی نظیر آب‌دوستی کم و زبری سطح اندک مواجه است که می‌تواند کارایی آن را در برخی کاربردها تحت تأثیر قرار دهد.
روش‌ها: در این پژوهش، داربست‌های الکتروریسی‌شده از PCL در شرایط رطوبت مختلف (30  و 60%) طی فرایند الکتروریسی تهیه شدند تا امکان دستیابی به شکل‌شناسی‌های متنوع فراهم شود. پس از تولید، این داربست‌ها در فرایند اصلاح سطح پلاسما در فشار جوی قرار گرفتند. در مرحله پایانی، به‌منظور بررسی ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و ساختاری داربست‌های تهیه‌شده از آزمون‌های مختلف استفاده شد.
یافته‌ها: بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM) از داربست‌های الکتروریسی‌شده نشان داد، افزایش رطوبت محیط از  %30 به %60 به تغییر شکل‌شناسی سطحی نانوالیاف از حالت صاف و یکنواخت به ساختاری متخلخل منجر شده است. تحلیل طیف‌سنجی زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR) نیز بیانگر موفقیت‌آمیزبودن فرایند اصلاح سطح با پلاسما بود، به‌گونه‌ای که ایجاد یک پیک پهن در حوالی عدد موجی cm-13500 که به گروه هیدروکسیل اختصاص دارد، این موضوع را تأیید کرده است. افزون بر این، آزمون اندازه‌گیری زاویه تماس قطره آب روی داربست‌های متخلخل الکتروریسی‌شده پس از اصلاح سطح پلاسما، کاهش زاویه تماس به مقدار ° 37 (از °91 به °54) را نشان داد. این نتایج بیانگر آن است که افزایش تخلخل سطحی در کنار اعمال فرایند پلاسما، موجب افزایش زبری سطح و بهبود آب‌دوستی داربست‌های PCL شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Surface Engineering of Polycaprolactone Scaffolds by Changing the Humidity of the Electrospinning Environment and Atmospheric Plasma Process

نویسندگان [English]

  • Mehrdad Asadolahi
  • Bahareh Nasiri gale
  • Ali Zadhoush
Department of Textile Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Hypothesis: Synthetic polymers, due to their tunable properties, favorable processability, and broad range of applications in industrial and biomedical fields, play a significant role in advancing modern technologies. Among them, polycaprolactone (PCL), as a linear aliphatic biodegradable polyester, has gained a special position in advanced research and applications owing to its remarkable mechanical flexibility and biocompatibility. This polymer is widely used in fields such as tissue engineering, controlled drug delivery systems, and the fabrication of advanced membranes. Despite its numerous advantages, PCL faces limitations such as low hydrophilicity and slight surface roughness, which can affect its performance in certain applications.
Methods: In this study, electrospun webs of polycaprolactone were fabricated under different humidity conditions (30% and 60%) during the electrospinning process to enable the formation of diverse morphologies. After production, these webs underwent surface modification using atmospheric pressure plasma treatment. In the final stage, various tests were conducted to investigate the physical, chemical, and structural properties of the prepared webs.
Findings: Examination of scanning electron microscopy (SEM) images of the electrospun webs revealed that increasing the ambient humidity from 30% to 60% changed the surface morphology of the nanofibers from smooth and uniform to a porous structure. Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis also confirmed the successful implementation of the plasma surface modification process, as evidenced by the appearance of a broad peak around the wavenumber 3500 cm⁻¹, which corresponds to the hydroxyl group. Furthermore, water contact angle measurements on the porous electrospun webs after plasma surface modification showed a 37° reduction in contact angle (from 91° to 54°). These results indicate that the increased surface porosity, along with plasma treatment, has enhanced the surface roughness and improved the hydrophilicity of polycaprolactone nanofibers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • scaffold
  • polycaprolactone
  • electrospinning process
  • nanofiber surface engineering
  • plasma surface modification