Riabchykov, М., Nazarchuk, L., & Tkachuk, О.
(2024).
Controlled diffusion of medical textile materials filled with nanomagnetic components.
Commodity Bulletin,
17(1),
116-124.
https://doi.org/10.62763/ef/1.2024.116
ISSN 2310-5283
e-ISSN 3041-1432
УДК 67; 68; 33
Контрольована дифузія медичних текстильних матеріалів, наповнених наномагнітними компонентами
Отримано 15.11.2024, Доопрацьовано 24.01.2024, Прийнято 26.04.2024
Анотація
Актуальність дослідження визначається необхідністю створення засобів для лікування ран, недостатньою розробленістю методів використання можливостей сучасних наноматеріалів. Метою роботи є обґрунтування можливості створення матеріалів заданої структури для забезпечення контрольованого видалення рідини з використанням магнітних нанокомпонентів. В роботі використано методи розв’язання нелінійного рівняння дифузії, макрокліматичні експерименти з сорбції рідини матеріалами, наповненими нанокомпонентами. Обґрунтовано основні підходи та граничні умови для розв’язання нелінійних рівнянь. Наближений аналітичний розв’язок рівняння дифузії чітко висвітлив можливість знаходження основного коефіцієнта дифузії та коефіцієнта інгібування, який визначає нелінійний характер сорбційного процесу. У двох експериментах реєструється кількість рідини, що досягає протилежної поверхні лікувального матеріалу, і маса накопиченої рідини в певний момент часу. Доведено, що введення магнітних нанокомпонентів у структуру медичних матеріалів впливає на процеси сорбції. Додавання магнітних нанокомпонентів в початковий момент знижує коефіцієнти дифузії. Водночас вміст таких компонентів підвищує бактеріостатичні властивості матеріалу. Організація процесу сорбції в умовах змінного магнітного поля суттєво впливає на процес сорбції. Збільшення напруженості магнітного поля суттєво збільшує коефіцієнт дифузії та зменшує коефіцієнт гальмування. У статті наведено залежність коефіцієнтів дифузії від вмісту нанокомпонентів та напруженості магнітного поля. Ці дані дають можливість прогнозувати дифузійні властивості матеріалу, а також визначати технологічні параметри процесу, які забезпечують задані параметри сорбції. Практична цінність визначається можливістю створення матеріалів для лікування ран з регульованою інтенсивністю видалення ексудату
Ключові слова:
тканина; рана; сорбція; наноструктура; видалення ексудату
ЦИТУВАТИ
646 Переглядів
Використані джерела
[1] Arabuli, S., Vlasenko, V., & Martinkova, L. (2018). Liquid moisture transport performance of textiles. Fibres and Textiles, 25(2), 3-7.
[2] Arcangeli, D., Gualandi, I., Mariani, F., Tessarolo, M., Ceccardi, F., Decataldo, F., Melandri, F., Tonelli, D., Fraboni, B., & Scavetta, E. (2023). Smart bandaid integrated with fully textile OECT for uric acid real-time monitoring in wound exudate. ACS Sensors, 8(4), 1593-1608. doi: 10.1021/acssensors.2c02728.
[3] Bal, K., & Das, B. (2023). Moisture management and wicking behavior of textiles. In S. Maity, K. Singha & P. Pandit (Eds.), Functional and Technical Textilies (pp. 453-498). Sawston: Woodhead Publishing. doi: 10.1016/B978-0-323-91593-9.00014-6.
[4] Banerjee, S., Bairagi, S., Banerjee, S., Ali, S.W., & Naik, S.N. (2023). Recent advances in nanobiotechnology for medical textiles. Advances in Healthcare and Protective Textiles, 151-171. doi: 10.1016/B978-0-323-91188-7.00012-1.
[5] Chen, G., Yang, L., Ma, N., Yu, S., Zhou, J., Cao, R., Zhang, Q., Yu, H., Zhai, M., Wang, R., Dai, H., Hu, Z., Hou, K., Zhou, Z., Sun, B., Xiang H., & Zhu, M. (2023). Selection and design principle of efficient antiviral nano-hybrid fiber materials for fighting pandemic viruses: A review. Nano Today, 53, article number 102001. doi: 10.1016/j.nantod.2023.102001.
[6] Chen, Q., Xiao, X., Shou, D., Chen, H., Zheng, W., Fu, B., Zheng, R., & Fan, J. (2023). Directional water transport property of cotton-polyester knitted plating fabric with multiple gradient concentration coatings. Fibers Polymers, 24, 2933-2939. doi: 10.1007/s12221-023-00208-6.
[7] El-Naggar, M.R., Dong, Y., Hamed, M.M., Abd, A.E., Ibrahiem, H.H., Gouda, M.M., Mansy, M.S., Hassan, A.M.A., & Rahman, R.O.A. (2024). Microstructural insights of magnetic γ-Fe2O3/geopolymer nanocomposite for prospective green removal of heavy metals from aqueous solutions. Separation and Purification Technology, 333, article number 125941. doi: 10.1016/j.seppur.2023.125941.
[8] Gao, H., Chen, Y., Wei, M., Wang, Y., Zheng, X., Fu, Z., & Liu, Y. (2023a). Autoclavable nanofiber laminated fabrics with waterproof and breathability for reusable medical protective textiles. ACS Applied Nano Materials, 6(24), 23496-23505. doi: 10.1021/acsanm.3c04877.
[9] Gao, H., Sun, W., Wang, C., Jing, M., Yang, L., Gao, H., & Zhao, R. (2023b). Improving waterproof-breathable capability of degradable macroporous film/hemp hydroentangled nonwovens composite membranes by porous structure and surface wettability modification. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 674, article number 131963. doi: 10.1016/j.colsurfa.2023.131963.
[10] Ho, Y.-S., Sharmin, A.A., Islam, M.T., & Halim, A.F. (2022). Future direction of wound dressing research: Evidence from the bibliometric analysis. Journal of Industrial Textiles, 52. doi: 10.1177/1528083722113051.
[11] Hou, L., Liu, X., Ge, X., Hu, R., Cui, Z., Wang, N., & Zhao, Y. (2023). Designing of anisotropic gradient surfaces for directional liquid transport: Fundamentals, construction, and applications. The Innovation, 4(6), article number 100508. doi: 10.1016/j.xinn.2023.100508.
[12] Lin, Y., Cheng, N., Meng, N., Wang, C., Wang, X., Yu, J., & Ding, B. (2023). A patterned knitted fabric with reversible gating stability for dynamic moisture management of human body. Advanced Functional Materials, 33(44), article number 2304109. doi: 10.1002/adfm.202304109.
[13] Linh Nguyen, X., Phan, V.K., Choi, Y., Choi, S., & Yu, S. (2024). Empirical correlation of water diffusivity in hollow fiber membrane humidifier by measuring latent effectiveness. Applied Thermal Engineering, 236, article number 121846. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2023.121846.
[14] Liu, Z., Yin, F., Ruan, N., & Gao, Z. (2023). Mapping the knowledge domains of medical textiles: A review. Medicine, 102(45), article number e35956. doi: 10.1097/MD.0000000000035956.
[15] Ma, J., Lin, J.-H., Feng, Y., Huang, X., Chi, S., Liu, Y., Lou, C.-W., & Dong, T. (2022). Durable antibacterial cotton fabric imitating skin wet management with synchronous liquid gating and directional liquid transfer. Industrial Crops and Products, 184, article number 114994. doi: 10.1016/j.indcrop.2022.114994.
[16] Mao, A., Dong, W., Xie, C., Wang, H., Liu, Y.-J., Li, G., & He, Y. (2023). Yarn-level simulation of hygroscopicity of woven textiles. IEEE Transactions on Visualization and Computer Graphics, 29(12), 5250-5264. doi: 10.1109/TVCG.2022.3206579.
[17] Masood, R., Miraftab, M., Hussain, T., & Edward-Jones, V. (2015). Development of slow release silver-containing biomaterial for wound care applications. Journal of Industrial Textiles, 44(5), 699-708. doi: 10.1177/1528083713510013.
[18] Nasir, M., Waqas, M., Zamri, N., Khedher, N.B., & Guerdi, K. (2023). Diffusion of dual diffusive chemically reactive casson nanofluid under Darcy-Forchheimer porosity and Robin conditions from a vertical convective surface: A comparative analysis using HAM and collocation procedures. Computational Particle Mechanics, 10, 1267-1279. doi: 10.1007/s40571-022-00547-w.
[19] Prasanth Kumar, R.K., Boggarapu, N.R., & Narayana Murty, S.V.S. (2024). Multi-objective optimization to specify optimal selective laser melting process parameters for SS316 powder, Multidiscipline Modeling in Materials and Structures, 20(1), 59-80. doi: 10.1108/MMMS-06-2023-0213.
[20] Qin, Y. (2023). Alginate fibers and wound dressings: Seaweed derived natural therapy. Weinheim: Wiley-VCH.
[21] Rathinamoorthy, R. (2023). Medical textiles: Materials, applications, features, and recent advancements. In B. Adak & S. Mukhopadhyay (Eds.), Smart and Functional Textiles (pp. 533-590). Berlin: De Gruyter.
[22] Riabchykov, M., Nazarchuk, L., & Tkachuk, O. (2022). Basic parameters of medical textile materials for removal and retention of exudate from wounds. Textile, 65(4), 268-277. doi: 10.14502/tekstilec.65.2022064.
[23] Riabchykov, M., Alexandrov, A., Sychov, Y., Popova, T., & Nechipor, S. (2021). Magnetic nanotechnology in the production of foamed textile materials for medical purposes. Fibres and Textiles, 28(3), 66-71.
[24] Singh, P., Ali, S.W., & Kale, R.D. (2023). Antimicrobial nanomaterials as advanced coatings for self-sanitizing of textile clothing and personal protective equipment. ACS Omega, 8(9), 8159-8171. doi: 10.1021/acsomega.2c06343.
[25] Stanković, S. (2023). Transport properties and permeability of textile materials. Chemical Industry, 77(3), 211-221. doi: 10.2298/HEMIND230921022S.
[26] Tan, Z., & Zeng, Y. (2024). Temporal second-order fully discrete two-grid methods for nonlinear time-fractional variable coefficient diffusion-wave equations. Applied Mathematics and Computation, 466, article number 128457. doi: 10.1016/j.amc.2023.128457.
[27] Tripathi, S., Siddiqui, M.H., Kumar, A., & Vimal, A. (2023). Nanoparticles: A promising vehicle for the delivery of therapeutic enzymes. International Nano Letters, 13, 209-221. doi: 10.1007/s40089-022-00391-z.
[28] Venkatraman, P.D., Butler, J.A., & Britten, N.S. (2023). Advances in medical textiles. In S. Maity, K. Singha & P. Pandit (Eds.), Functional and Technical Textilies (pp. 31-70). Sawston: Woodhead Publishing. doi: 10.1016/B978-0-323-91593-9.00003-1.
[29] Wang, C., Gao, L., Liu, M., Nian, Y., Shu, Q., Xia, S., & Han, Y. (2024). Viscosity reduction mechanism of surface-functionalized Fe3O4 nanoparticles in different types of heavy oil. Fuel, 360, article number 130535. doi: 10.1016/j.fuel.2023.130535.
[30] Wu, Y., Liu, F., Cao, M., Cui, J., & Deng, H. (2022). Progress in biomass fiber medical dressings. Journal of Textile Research, 43(3), 8-16. doi: 10.13475/j.fzxb.20211200109.
[31] Yan, L., Huang, S., Kasal, B., & Wei, Y. (2023) Moisture diffusion and tensile properties of epoxy-based and polyurethane-based flax-glass hybrid FRP under hygrothermal and weathering environments. Composites Part B: Engineering, 267, article number 111049. doi.org/10.1016/j.compositesb.2023.111049.
[32] Zhang, N., Xu, Y., Shi, R., Zhou, M., Yu, Y., Wang, P., & Wang, Q. (2023). Protein-based coating strategy for preparing durable sunlight-driven rechargeable antibacterial, super hydrophilic, and UV-resistant textiles. International Journal of Biological Macromolecules, 258, article number 128761. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2023.128761.