Urządzenia filtrujące powietrze, w tym siatki włókninowe z elektroprzędzonych rekombinowanych białek jedwabiu pajęczego

Podsumowanie

Włókna pajęczego jedwabiu wykazują niezwykłe właściwości mechaniczne. Zmodyfikowany Araneus diadematus Fibroin 4 (eADF4) może być przetwarzany na siatki włókninowe za pomocą elektroprzędzenia. W tym przypadku siatki włókninowe eADF4 są stosowane w celu poprawy wydajności urządzeń filtrujących powietrze.

Streszczenie

Na podstawie naturalnej sekwencji Araneus diadematus Fibroin 4 (ADF4), zaprojektowano rekombinowane białko pajęczej nici eADF4(C16). To wysoce powtarzalne białko ma masę cząsteczkową 48 kDa i jest rozpuszczalne w różnych rozpuszczalnikach (heksafluoroizopropanol (HFIP), kwas mrówkowy i wodne). eADF4(C16) zapewnia wysoki potencjał dla różnych zastosowań technicznych po przetworzeniu na morfologie, takie jak folie, kapsułki, cząstki, hydrożele, powłoki, włókna i siatki włókninowe. Ze względu na ich stabilność chemiczną i kontrolowaną morfologię, te ostatnie mogą być wykorzystywane do ulepszania materiałów filtracyjnych. W niniejszym protokole przedstawiamy procedurę mającą na celu zwiększenie wydajności różnych urządzeń filtrujących powietrze poprzez osadzanie siatek włókninowych z elektroprzędzonych rekombinowanych białek jedwabiu pajęczego. Elektroprzędzenie eADF4(C16) rozpuszczonego w HFIP daje gładkie włókna. Zmienność stężenia białka (5-25% w/v) skutkuje różnymi średnicami włókien (80-1 100 nm), a tym samym wielkością porów siatki włókninowej.

Konieczna jest obróbka końcowa elektroprzędzy eADF4(C16) z HFIP, ponieważ białko wykazuje głównie α-spiralną strukturę drugorzędową w świeżo przędzonych włóknach, a zatem włókna są rozpuszczalne w wodzie. Późniejsza obróbka parami etanolu indukuje tworzenie odpornych na wodę, stabilnych struktur β-arkuszowych, zachowując morfologię włókien i siatek jedwabiu. Analizę struktury drugorzędowej przeprowadzono za pomocą spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR), a następnie samodekonwolucji Fouriera (FSD).

Głównym celem było poprawienie efektywności filtracji istniejących podłoży filtracyjnych poprzez dodanie warstw jedwabnej włókniny na wierzchu. Aby ocenić wpływ czasu elektroprzędzenia, a tym samym grubości warstwy włókniny na skuteczność filtra, przeprowadziliśmy testy przepuszczalności powietrza w połączeniu z pomiarami osadzania cząstek. Eksperymenty przeprowadzono zgodnie ze standardowymi protokołami.

Wprowadzenie

Ze względu na ich połączenie wytrzymałości i rozciągliwości, włókna jedwabiu pajęczego mogą pochłaniać więcej energii kinetycznej niż większość innych włókien naturalnych lub syntetycznych ¹. Ponadto, w przeciwieństwie do większości syntetycznych materiałów polimerowych, materiały jedwabne są nietoksyczne i biokompatybilne oraz nie powodują reakcji alergicznej po włączeniu ^2,3. Domniemanym zagrożeniom dla zdrowia można zapobiec, stosując pajęczą nić. Te cechy sprawiają, że pajęcza nić jest bardzo atrakcyjna do różnych zastosowań medycznych i technicznych. Ponieważ pająki nie mogą być hodowane ze względu na ich kanibalistyczne zachowanie, opracowano metody biotechnologiczne do produkcji białek jedwabiu pajęczego, zarówno w sposób opłacalny, jak i w wystarczających ilościach ⁴.

Rekombinowane białko jedwabiu eADF4(C16) zostało opracowane w oparciu o naturalną sekwencję Araneus diadematus Fibroin 4 (ADF4). eADF4(C16) ma masę cząsteczkową 48kDa5 i jest rozpuszczalny w różnych rozpuszczalnikach (heksafluoroisopropanol (HFIP) ⁶, kwas mrówkowy ⁷ i wodne) ⁸. eADF4(C16) może być przetwarzany na różne morfologie, takie jak filmy ⁹, Kapsułki ⁸, cząstki ¹⁰, hydrożele ¹¹, powłoki ⁷, włókna ¹² i siatki włókninowe ⁶. Ze względu na swoją stabilność chemiczną te ostatnie zapewniają wysoki potencjał w zastosowaniach filtracyjnych.

Tutaj prezentujemy protokół produkcji urządzeń filtrujących powietrze, w tym włókniny z elektroprzędzonej rekombinowanej przędzy białek jedwabiu pajęczego. Elektroprzędzenie lub przędzenie elektrostatyczne jest techniką zwykle stosowaną do wytwarzania włókien polimerowych o średnicach w zakresie 10 nm -10 μm ¹³, a siatki włókninowe zostały już zbadane pod kątem zastosowań filtracyjnych ¹⁴. W przeszłości elektroprzędzenie było z powodzeniem stosowane do przetwarzania regenerowanych ¹⁵ oraz rekombinacyjnie wytworzonych ¹⁶ białek jedwabiu pajęczego. Zazwyczaj wysokie napięcie elektryczne (5-30 kV) jest podawane do strzykawki i przeciwelektrody (0-20 kV) umieszczonej w odległości 8-20 cm. Silne pole elektrostatyczne indukuje siły odpychające w obrębie naładowanego roztworu. Jeśli napięcie powierzchniowe zostanie przekroczone, tworzy się stożek Taylora, a z końcówki ^17,18 wybucha cienki strumień. Po uformowaniu w strumieniu dochodzi do niestabilności zginania, powodując dalsze rozciąganie, gdy rozpuszczalnik odparowuje i tworzy się stałe włókno. Na koniec włókno jest losowo osadzane na przeciwelektrodzie jako siatka włókninowa ¹⁹. Właściwości włókien, takie jak średnica i topologia powierzchni (gładkie, porowate), zależą głównie od parametrów roztworu, takich jak stężenie, lepkość, energia swobodna powierzchni oraz wewnętrzna przewodność elektryczna i przepuszczalność rozpuszczalnika ²⁰. Elektroprzędzenie eADF4(C16) rozpuszczonego w HFIP daje gładkie włókna o średnicach od 80-1 100 nm w zależności od stężenia białka w roztworze. eADF4(C16) elektroprzędzony z HFIP wykazuje głównie α-spiralną strukturę drugorzędową, a włókna są rozpuszczalne ^{w wodzie 6}. Aby ustabilizować włókna jedwabiu, struktury β-arkuszy muszą zostać wywołane przez późniejszą obróbkę etanolem. W przeciwieństwie do wcześniej ustalonych metod obróbki ^{końcowej 21}, w niniejszym badaniu włókniny eADF4(C16) zostały poddane działaniu pary etanolu w celu zachowania morfologii włókien jedwabiu. Analizę struktury drugorzędowej przeprowadzono przy użyciu spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR), a następnie samodekonwolucji Fouriera (FSD), jak opisano w literaturze ²². FSD to narzędzie do przetwarzania sygnałów, które umożliwia rozdzielczość widm FTIR składających się z kilku nakładających się na siebie pasm. W ten sposób niewyraźne pasma szerokiego obszaru środkowego I można zawęzić za pomocą filtra górnoprzepustowego, aby otrzymać zdekonwolucyjne widmo o ulepszonych rozdzielczościach szczytowych.

W celu oceny skuteczności substratów filtracyjnych uzupełnionych siatkami z jedwabnej włókniny, przeprowadzono testy przepuszczalności powietrza za pomocą urządzenia Akustron zgodnie ze standardowymi protokołami. Szybkość osadzania mierzono za pomocą uniwersalnego kalibru cząstek Palas.

Protokół

1. Przygotowanie do spinningu

1. Weź liofilizowane białko eADF4 (C16).
2. Zważyć 20 mg eADF4(C16) w naczyniu reakcyjnym o pojemności 1 ml za pomocą wagi o wysokiej precyzji.
3. Dodać 200 μl heksafluoroizopropanolu (HFIP) i uszczelnić naczynie preparatem Parafilm.
   Uwaga: HFIP jest wysoce niestabilny i szkodliwy. Ponieważ może to spowodować uszkodzenie dróg oddechowych, pracuj pod kapturem ochronnym, ostrożnie pipetuj i zakryj rurkę.
4. Wirować zawiesinę przez 1 minutę i dalej wstrząsać, aby usunąć roztwór. Aby upewnić się, że cała ilość białka jest całkowicie rozpuszczona, odczekaj całą noc.

2. Elektroprzędzenie

1. Przygotuj urządzenie do elektroprzędzenia (rysunek 1): umieść materiał filtracyjny na przeciwelektrodzie i ustaw napięcie zarówno elektrody (-22,5 kV), jak i przeciwelektrody (+2,5 kV). Ustaw przepływ objętościowy na 315 μl/godz.
   Uwaga: podczas elektroprzędzenia toksyczny HFIP zostanie odparowany. Upewnij się, że urządzenie do elektrowirowania jest podłączone do dygestorium.
2. Weź dostępną w handlu igłę 20 G i zmiel ostrą końcówkę młynkiem ręcznym na pozostałą długość 30 mm. Podłączyć igłę do strzykawki o pojemności 1 ml.
   nuta: Płaska końcówka igły jest wymagana do wygenerowania dobrze zdefiniowanego stożka Taylora.
3. Załadować cały wirujący dozróbek (200 μl) do strzykawki. Nałożyć domieszkę na 100 μl powietrza, aby umożliwić wyciśnięcie kompletnego roztworu podczas procesu wirowania.
   nuta: Aby uniknąć zatkania igły, należy upewnić się, że w wirującym dozowniku nie ma żadnych cząstek (agregatów lub zanieczyszczeń). Praca pod wyciągiem!
4. Podłączyć napełnioną strzykawkę do pompy strzykawkowej urządzenia do elektroprzędzenia i ostrożnie docisnąć tłok do strzykawki, aż na końcu igły pojawi się kropla. Zablokuj tłok.
5. Ustaw odległość między końcówką igły a przeciwelektrodą na 8-20 cm.
6. Uruchomić pompę strzykawkową i usunąć (zwykle wysuszoną) kropelkę z otworu igły. Natychmiast aktywuj wszystkie instalacje bezpieczeństwa urządzenia elektroprzędzalniczego i uruchom źródło wysokiego napięcia, gdy tylko pojawi się nowa kropla. Elektrowirowanie przędzalniczego domieszku rozpocznie się później. Użyj stopera, aby kontrolować czas wirowania.
   nuta: Aby uniknąć wysuszenia roztworu, a tym samym zatkania igły, konieczne jest natychmiastowe rozpoczęcie procesu wirowania po usunięciu wysuszonej kropelki.
7. Ponieważ elektroprzędzenie rekombinowanych białek jedwabiu pajęczego zależy od wilgotności i temperatury, konieczne może być dostosowanie parametrów procesu do indywidualnych warunków laboratoryjnych (rysunek 2).
   nuta: Aby zapobiec wysychaniu kropli (rysunek 2B), należy zapewnić wystarczające natężenie przepływu. Jeśli w otaczającej atmosferze panuje niska wilgotność, dostosuj wilgotność względną lub zwiększ natężenie przepływu. Obniż napięcie, aż pojawi się prawidłowy stożek Taylora (rysunek 2A). Gdy na końcówce nie ma roztworu (Rysunek 2C), zwiększ natężenie przepływu i obniż napięcie, aż pojawi się kropla. Następnie wyreguluj napięcie, aby ustalić regularny i stabilny stożek Taylora (rysunek 2A).
8. Po 30 sekundach / 60 sekundach / 90 sekundach elektrowirowania należy wyłączyć pompę strzykawkową. Aby uniknąć spadających kropel, należy odczekać 10 sekund przed wyłączeniem źródła wysokiego napięcia, aby uwolnić ciśnienie resztkowe w strzykawce.
9. Kroki od 6 do 8 można wykonać na różnych rodzajach materiałów filtracyjnych, takich jak siatki poliamidowe, polipropylenowe i poliestrowe, a także na czarnym papierze dla porównania.
10. Aby wyprodukować siatkę z włókniny do kolejnych eksperymentów ze stabilnością, użyj czarnego papieru zamiast materiału filtracyjnego i wykonaj kroki od 5 do 7. Po 5 minutach elektrowirowania zatrzymaj proces zgodnie z opisem w kroku 8.

3. Obróbka końcowa siatek z włókniny jedwabnej

1. Rozgrzej piekarnik do 60 °C.
2. Podłoża filtracyjne z siatkami włókninowymi eADF4(C16) umieścić pionowo i w odległości co najmniej 2 cm w zamykanym szklanym pojemniku. Pojemnik powinien mieć dwa otwory, które zostaną wykorzystane do późniejszego wprowadzenia etanolu i wody.
   nuta: Podczas mocowania materiałów filtracyjnych należy upewnić się, że obszar niezbędny do eksperymentów z przepuszczalnością nie został uszkodzony przez zaciski.
3. Połączyć dwie strzykawki o pojemności 60 ml, jedną wypełnioną etanolem, a drugą wodą, z silikonowymi rurkami skierowanymi do wewnętrznej części pojemnika po zabiegu (Rysunek 3).
   nuta: Aby móc usunąć płyn z pojemnika po zabiegu, należy umieścić otwory rur jak najbliżej dna.
4. Umieścić pojemnik po zabiegu w piekarniku i dodać 60 ml etanolu, wytłaczając strzykawkę. Użyj stopera, aby kontrolować czas trwania zabiegu.
5. Po 90 minutach obróbki parą etanolu wyjmij etanol za pomocą strzykawki ze szklanki i dodaj 60 ml wody z drugiej strzykawki.
6. Odczekaj kolejne 90 minut, a następnie usuń wodę i wyłącz piekarnik. Aby uniknąć kropelek kondensacji, pozostaw pojemnik w piekarniku, aż całkowicie ostygnie.

4. Analiza siatek z włókniny z jedwabiu pajęczego

1. Przygotuj siatki z włókniny jedwabnej do testów stabilności na czarnym papierze lub innym zdejmowanym podłożu. Wytnij dwie ramki z kartonu i dopasuj podwójnie lepką taśmę klejącą. Dociśnij jedną ramkę do siatki z włókniny jedwabnej osadzonej na czarnym papierze i za pomocą skalpela odetnij nadmiar włókien jedwabiu (zachowaj nadmiar włókien do późniejszego obrazowania SEM). Ostrożnie zdejmij ramkę, aby odłączyć włókninę od papieru. Powtórz ten krok z drugą klatką (Rysunek 4).
2. Praktyczny test zanurzeniowy: Wytnij kawałek (1 cm²) każdej z nich, siatki z włókniny jedwabnej poddanej obróbce i nieobrobionej i zanurz ją w wodzie dejonizowanej. Nieobrobiona siatka z włókniny jedwabnej natychmiast się rozpuści, podczas gdy obrobiona siatka włókninowa będzie stabilna (rysunek 5). Po zanurzeniu wysusz zanurzoną próbkę i przygotuj ją do obrazowania SEM.
3. Pomiar spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR), a następnie samodekonwolucja Fouriera (FSD): W celu uzyskania informacji o zmianach strukturalnych białek jedwabiu po obróbce końcowej siatek włókninowych, FTIR można zastosować przy użyciu parametrów: Tryb transmitancji, skanowanie od 800 do 4,000 ^cm-1, 60 akumulacji jest mierzonych i uśrednianych dla każdego widma, mierzy się jedno odniesienie na widmo. Do ilościowej analizy danych można zastosować FSD (Rysunek 6 i Rysunek 7). W ten sposób krzywe są redukowane do obszaru danych między 1 590 a 1 705 ^cm-1 i przeprowadzana jest korekta linii bazowej. Lokalne dopasowanie metodą najmniejszych kwadratów oblicza się na podstawie pozycji pików pochodzących z poprzednich badań (1611, 1619, 1624, 1630, 1640, 1650, 1659, 1666, 1680, 1691, 1698 ^cm-1) ²².
4. Obrazowanie SEM: SEM można zastosować do badania średnic włókien i morfologii włókien jedwabiu na różnych podłożach filtracyjnych oraz do analizy wpływu obróbki końcowej na morfologię włókien (ryc. 8). Użyj powiększeń od 5 000x do 25 000x, aby uzyskać wystarczająco szczegółowe obrazy.

5. Wyznaczanie przepuszczalności powietrza

1. Umieść odpowiednią część materiału filtracyjnego na obszarze pomiarowym urządzenia do przepuszczalności powietrza Akustron. Uwaga: Jeśli używasz innego typu urządzenia do przepuszczania powietrza, upewnij się, że spełnia ono wymagania norm DIN 53 887, DIN 53 120, ISO 9237 i ASTM D 737-96.
2. Zastosować urządzenie do przepuszczania powietrza Akustron (lub jakiekolwiek inne, jak pokazano w 5.1). W razie potrzeby oblicz dane unormowane [l / (m² x s)].
3. Powtórz kroki 1 i 2 co najmniej 10 razy z różnymi częściami próbki i oblicz arytmetyczny środek (Rysunek 9).
   nuta: Pomiar przepuszczalności powietrza wymaga kontaktu urządzenia z siatką włókninową. Dlatego ostrożne obchodzenie się z próbkami jest niezbędne, aby zapobiec pęknięciu delikatnej siatki z włókniny jedwabnej.

6. Określanie skuteczności filtra

1. Używaj odpowiedniej maszyny z kontrolą ciśnienia i licznikiem cząstek, takiej jak uniwersalna sortownik do wymiarowania cząstek (Palas GmbH, Karlsruhe, Ger).
2. Umieść próbki filtra w urządzeniu i zmierz retencję cząstek (rysunek 10). Aerozol: Di-etylo-heksyl-sebakat (DEHS); wielkość cząstek: 0,3-3 μm; czas trwania: 30 sek.; prędkość cieczy: 2 350 cm/s; Przepływ powietrza: 3 400 m 3/godz.^<br /> nuta: Z próbką należy obchodzić się ostrożnie i nie dotykać powierzchni, aby zapobiec zniszczeniu siatki z włókniny i uniknąć zanieczyszczenia. Upewnij się, że utworzyłeś wystarczającą liczbę próbek o tej samej jakości do pomiarów wydajności.

Wyniki

Elektroprzędzenie roztworów rekombinowanego jedwabiu pajęczego o stężeniu 10% w/v w HFIP pozwoliło na uzyskanie gładkich włókien o średnicach od 80 do 120 nm, co umożliwiło formowanie tkanin włókninowych. Obróbka parą etanolu nie doprowadziła do wyraźnych zmian morfologicznych, co pozwoliło uznać tę metodę za odpowiedni sposób obróbki końcowej włóknin jedwabnych (Rycina 8). Zmiany strukturalne wykryto za pomocą FT-IR, a następnie przeprowadzono FSD pasm amidu I w celu analizy pojedynczych pików wkładu (Rycina 6). Wykazano, że obróbka końcowa prowadzi do zwiększenia ilości struktur typu β-kartka, podczas gdy zawartość struktur typu α-helisa i losowego kłębka maleje (Rycina 7). Wynik ten można potwierdzić w praktyce, zanurzając poddaną obróbce włókninę w wodzie (Rycina 5). Nawet po tygodniu nie nastąpi rozpuszczenie siatki włókninowej.

Czas przędzenia jest najważniejszym parametrem w kontekście zastosowania jedwabnych tkanin niezwiązanych w materiałach filtracyjnych ze względu na spadek ciśnienia wynikający ze zwiększającej się gęstości włókien elektroprzędzonych. Wydłużony czas przędzenia, a tym samym większa liczba warstw włókien, prowadzi do wykładniczego spadku przepuszczalności powietrza. Efekt ten zaobserwowano dla wszystkich różnych materiałów podłoży filtracyjnych przed i po obróbce wtórnej (Rysunek 9). Podobnie zwiększa się efektywność filtrowania cząstek submikrometrycznych przez materiały filtracyjne zawierające jedwab (Rysunek 10). Podczas gdy krótkie czasy przędzenia (30 s) skutkują niską efektywnością filtracji, dłuższe czasy przędzenia (90 s) prowadzą do wyższej efektywności.

Rycina 1. Wysokie napięcie elektryczne (0-30 kV) jest przyłożone do strzykawki wypełnionej roztworem jedwabiu, a elektroda przeciwna (0-20 kV) jest umieszczona w odległości 8-20 cm. Taki układ prowadzi do powstania silnego pola elektrostatycznego, indukując siły odpychania wewnątrz naładowanego roztworu. Po przekroczeniu napięcia powierzchniowego tworzy się stożek Taylora i z końcówki wydobywa się cienki strumień. Po uformowaniu w strumieniu pojawiają się niestabilności zginania, co powoduje dalsze rozciąganie w miarę odparowywania rozpuszczalnika i powstaje stałe włókno. Ostatecznie włókno jest losowo osadzane na elektrodzie przeciwnej w formie tkaniny niezwiązanej.

Rysunek 2. Zdjęcia regularnego stożka Taylora (A), wysuszonej kropli (B) oraz układu bez kropli (C).

Rysunek 3. Schemat procedury podczas obróbki parowej. W pierwszym kroku komora jest napełniana etanolem, a próbka poddawana działaniu par w 60 °C przez 90 min. W celu zmiękczenia siatek włókninowych do dalszej obróbki, etanol jest usuwany, a włókna poddawane działaniu pary wodnej przez 90 min w 60 °C. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększony rysunek.

Rysunek 4. Zdjęcie tekturowej ramy z przymocowanymi jedwabnymi tkaninami niezwiązane do zastosowania w obróbce końcowej.

Rycina 5. Włóknina elektroprzędzona i następnie poddana obróbce wtórnej w stanie suchym (A) oraz w wodzie (B).

Rysunek 6. Widmo absorbancji po autodekonwolucji Fouriera pasma amidowego I dla nieprzetraktowanej (A) oraz poddanej obróbce (B) włókniny z jedwabiu pająka. Linia ciągła przedstawia pasmo absorbancji wynikające z pojedynczych piku wkładów (linie przerywane) wyznaczonych po dekonwolucji. Przypisanie poszczególnych krzywych oparto na wcześniej opublikowanych wartościach literaturowych ²². Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększony rysunek.

Rysunek 7. Zawartość struktury drugorzędowej w niepoddanych i poddanych obróbce tkaninach niezwiązanych eADF4(C16).

Rysunek 8. Obrazy SEM włókien eADF4(C16) otrzymanych metodą elektroprzędzenia na różnych podłożach filtracyjnych: poliamidzie (PA), poliestrze (PE), polipropylenie (PP) oraz czyste włókna eADF4(C16) przed (S1) i po (S2) obróbce parą etanolu. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większy rysunek.

Rysunek 9. Testy przepuszczalności powietrza przed (A) i po obróbce (B) jedwabnych siatek z włóknin oparami etanolu; zwiększanie czasu przędzenia prowadzi do powstania większej liczby warstw włókniny, co w konsekwencji obniża przepuszczalność powietrza.

Rysunek 10. Wydajność filtracji aerozolu sebacjanu dietyloheksylu na nieutkanych siatkach z elektroprzędzionego jedwabiu pająka na materiałach filtrujących poliamidowych przy różnych czasach przędzenia, wpływających na ilość warstwy jedwabiu, po obróbce końcowej etanolem.

Dyskusja

Nowe urządzenia filtrujące powinny pozwolić na obniżenie całkowitego zużycia energii w filtracji powietrza przy stałej lub wyższej wydajności filtra. Tutaj takie urządzenia zostały stworzone przy użyciu włóknin wykonanych z pajęczego jedwabiu. Ze względu na niskie napięcie powierzchniowe i wysoką lotność, HFIP został wybrany jako odpowiedni rozpuszczalnik do procesu elektroprzędzenia. Co więcej, w poprzednich eksperymentach testowano wodne roztwory jedwabiu, ale nie udało się wytworzyć żadnych włókien. W tym przypadku kluczowe byłoby zastosowanie dodatków w celu obniżenia napięcia powierzchniowego, a tym samym poprawy właściwości wirowania roztworu. Najważniejszym krokiem jest dostosowanie warunków i stężenia użytego materiału oraz rozpuszczalnika roztworu przędzalniczego, wysokości przędzenia, napięcia i prędkości wytłaczania. Na przykład podczas pracy można zapobiec zatykaniu się końcówki, dostarczając jej wilgoć w postaci pary wodnej, ale wszelkiego rodzaju dodatki w konfiguracji elektroprzędzenia mogą następnie zakłócić wrażliwy proces i pole elektryczne. Istotne parametry procesu (stężenie, napięcie, odległość, wilgotność) zostały określone indywidualnie przeprowadzając odrębne serie doświadczalne (dane nie pokazane). Biorąc pod uwagę wszystkie parametry, należy zadbać o ciągły stożek Taylora i proces przędzenia, aby uzyskać jednolite włókna.

Skuteczność filtra jest jednym z najważniejszych parametrów materiałów filtracyjnych. Na ten parametr wpływa głównie struktura materiału filtracyjnego. Tkaniny dziedziczą jednolite rozmiary porów, a co za tym idzie stałą przepuszczalność powietrza. Kluczowe znaczenie ma stworzenie jednorodnych siatek włókninowych na tych materiałach szablonowych, aby wypełnić pory i wygenerować filtr bez defektów. Skuteczność filtracji w naszych filtrach wykazuje bezpośrednią zależność od czasu przędzenia (białek jedwabiu), a tym samym od liczby warstw siatki z włókniny. Szczeliny między pojedynczymi włóknami są konsekwentnie wypełniane, co umożliwia zatrzymywanie mniejszych cząstek.

W niniejszej pracy przedstawiliśmy metodę wytwarzania nowatorskiego materiału filtracyjnego z siatkami z włókniny z jedwabiu pajęczego, wykazującego wysoką skuteczność filtracji. Dlatego filtry te są obiecującymi kandydatami do przyszłego zastosowania w systemach filtracji powietrza.