Progettazione di un impianto di elettrospinning assistito da fluidi supercritici

L'ingegneria tissutale ha come obiettivo la rigenerazione di tessuti ed organi umani mediante l'impiego di strutture biopolimeriche biodegradabili, su cui è possibile coltivare cellule staminali o specializzate, in relazione al tipo di tessuto danneggiato. Ad oggi, sono state proposte varie tecniche per la generazione di tali strutture, tra cui l'elettrospinning, il freeze-drying, il gas foaming, la separazione di fase e il solvent casting-particulate leaching. Tra queste, l'elettrospinning sta riscuotendo molto interesse, perchè permette di ottenere fibre polimeriche con diametro ridotto ed elevata area specifica, che simulano bene la matrice extracellulare dei tessuti naturali.
L'elettrospinning assistito da anidride carbonica supercritica (SC-CO2), differisce dall'elettrospinning classico perché la SC-CO2 viene alimentata al vessel dove è presente il polimero, e dall'elettrospinning in SC-CO2 perché, in quest'ultimo caso, la SC-CO2 è alimentata nella camera dove vengono estruse le fibre polimeriche. Pertanto, l'elettrospinning assistito da SC-CO2, permette l'abbassamento della temperatura di transizione vetrosa del polimero, della viscosità e della tensione superficiale del sistema, favorendo la generazione di fibre polimeriche modulabili in termini di diametro e di morfologia.
In questo lavoro di tesi, è stato sviluppato il progetto e il dimensionamento delle componenti principali dell'impianto di elettrospinning assistito da SC-CO2, valutando l'influenza dei principali parametri in gioco, quali, ad esempio: campo elettrico, viscosità e tensione superficiale del sistema, distanza iniettore collettore, temperatura e pressione del sistema; inoltre, sono state analizzate le instabilità che potevano influenzare la morfologia delle fibre. Infine, l'impianto è stato assemblato, ed è stato condotto uno studio di fattibilità, processando il policaprolattone (PCL). Le fibre ottenute sono state analizzate mediante microscopia elettronica a scansione, ed il loro diametro medio è risultato di circa 1 µm