Realistický 3D model nanovláknového filtru v kombinaci s modelováním procesu filtrace umožní detailně porozumět fundamentálním principům filtrace a navrhovat či optimalizovat strukturu nanovláknových filtrů pro danou konkrétní medicínskou aplikaci. Nanovláknové netkané textilie mají velký potenciál nalézt široké uplatnění v řadě medicínských oblastí, jako např. filtrace vzduchu a kapalin, tkáňové inženýrství, hojení ran, zdravotnické ochranné oděvy a bioaktivní materiály pro distribuci léčiv. Jednou z velmi slibných oblastí pro masové využití polymerních nanovláken je výroba filtračních substrátů a membrán vykazujících jak vysokou prodyšnost, tak filtrační účinnost. Jedním z klíčových problémů pro detailní pochopení procesu filtrace pomocí filtrů obsahujících polymerní nanovlákna je nemožnost vytvořit reprezentativní 3D model reálného nanovláknového filtru pomocí standardních technik, jako je magnetická rezonance (Magnetic Resonance Imaging), rentgenová mikrotomografie (X-ray microtomography) nebo digitální objemová mikroanalýza (Digital Volumetric metric Imaging – DVI), a to pro jejich malé rozlišení (480 nm/pixel pro DVI). V důsledku této skutečnosti se současný teoretický výzkum procesu daného typu filtrace provádí pouze na virtuálních a zidealizovaných nanovláknových strukturách, u nichž se předpokládá konstantní průměr podél vlákna při současném zanedbání jeho křivosti, přítomnosti nehomogenit a případných defektů, které mohou vznikat při výrobě. Tento fakt pak brání jak fundamentálnímu pochopení procesu filtrace přes nanovláknové filtry, tak jejich efektivní optimalizaci s ohledem na konkrétní aplikaci. Jednou z možností, jak překonat tento problém, je vytvoření několika snímků struktury daného nanovláknového filtru pomocí skenovacího elektronového mikroskopu (Scanning Electron Microscopy – SEM) v dostatečném rozlišení, které jsou následně použity k 3D rekonstrukci struktury filtru pomocí nedávno nově navržené metodiky. Její princip je jednoduchý. V prvním kroku se vytvoří SEM snímek nanovláknového filtru (obr. 1a). Poté se tento snímek převede do černobílého zobrazení a zjistí se střednice jednotlivých vláken (obr. 1b). Ve třetím kroku se do každého pixelu střednice umístí koule mající průměr shodný s průměrem vlákna v daném bodě, a tak vznikne 3D vrstva nanovláknového filtru (obr. 1c). Pak se provede skládání jednotlivých 3D vrstev na sebe tak, aby plošná hmotnost výsledného 3D modelu nanovláknového filtru byla shodná s reálným vzorkem (obr. 1d). Získanou 3D strukturu lze použít k modelování procesu filtrace (obr. 2) s cílem ohodnotit filtrační účinnost (obr. 2b), tlakový odpor, ale také způsob vzniku a tvorby filtračního koláče (obr. 3a) a jeho vliv na filtrační účinnost (obr. 3b). Lze tedy očekávat, že pomocí popsané metody bude možné jak detailně porozumět fundamentálním principům filtrace, tak navrhovat či optimalizovat strukturu nanovláknových filtrů pro danou konkrétní medicínskou aplikaci. Prof. Ing. Martin Zatloukal, Ph.D. Centrum polymerních systémů reg. číslo: CZ.1.05/2.1.00/03.0111 Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně http://www.cps.utb.cz/