ES2790898B2

ES2790898B2 - Aparato de electrohilados sin agujas de configuracion variable, con sus correspondientes metodos electrodinamicos de trabajo, para la produccion a escala industrial de nanofibras y nanoparticulas

Info

Publication number: ES2790898B2
Application number: ES202030019A
Authority: ES
Inventors: Jorge Alejandro Ragusa; Gonzalo Alonso Ragusa
Original assignee: Edunor Inversiones S L
Current assignee: Edunor Inversiones S L
Priority date: 2020-01-15
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2023-04-26
Anticipated expiration: 2040-01-15
Also published as: ES2790898A1

Description

descripción

aparato de electrohilados sin agujas de configuración variable, con sus correspondientes métodos electrodinámicos de trabajo, para la producción a escala industrial de nanofibras y nanoparticulas

sector de la técnica

La presente invención pertenece al sector de los aparatos de producción de nanofibras y/o nanoparticulas mediante métodos electrodinámicos de generación de electrohilados (electrospinning) principalmente en (aunque no limitado a) las áreas de ingeniería de tejidos, curación y regeneración de heridas y nuevos métodos de liberación de drogas y/o fármacos.

Mas concretamente, la presente descripción se refiere a un innovador dispositivo sin agujas de electrohilados, con sus correspondientes métodos electrodinámicos de trabajo, que por su configuración variable permite una gran versatilidad y eficiencia en la producción de diversos tipos de nanofibras de morfología variable y nanopartículas susceptibles de ser utilizados en varias industrias de punta.

Su escalabilidad y la versatilidad de su/s configuración/es constituyen ventajas competitivas diferenciales con respecto a cualquier otra maquina, aparato o equipo existente hoy en el mercado ya que permite gestionar de forma optima una cantidad concurrente muy superior de variables físicas (fuerzas) y electrodinámicas para producir más eficientemente a escala industrial prácticamente cualquier tipo de nanofibra o nanoparticula que se proponga.

antecedentes de la invención

Los procesos electrohidrodinámicos tales como el electrohilado (electrospinning) son técnicas eficientes ampliamente utilizadas para fabricar nanofibras y nanopartículas de polímeros. Este método es muy versátil para el procesamiento controlado de diferentes polímeros para la producción de nanomateriales con morfología y diámetro consistentes. Las nanofibras y las nanopartículas han atraído mucha atención en los últimos años debido a sus aplicaciones generalizadas en áreas como ingeniería de tejidos, administración de fármacos, catálisis, sensores, conversión y almacenamiento de energía y refuerzo y protección del medio ambiente.

Una configuración electrohidrodinámica convencional comprende típicamente una fuente de alimentación de alto voltaje, una aguja/ boquilla y un colector. Se introduce entonces un líquido polimérico (o solución) a la aguja. Cuando la solución está sesgada eléctricamente (polarización asimétrica), la interacción eléctrica entre la solución cargada y el campo eléctrico genera/dibuja un chorro de partículas cargadas que puede ser dirigido a un objetivo/receptor con una polarización adecuada que se forma por encima de un umbral de diferencia de voltaje entre la solución y dicho receptor. Este chorro sufre un movimiento de batido en el campo eléctrico que puede solidificar el polímero en fibras (por ejemplo, nanofibras) o partículas (por ejemplo, nanopartículas).

Como cada aguja/boquilla genera solo un chorro de polímero, los sistemas electrohidrodinámicos de aguja tienen una baja productividad que limita la aplicación de esta técnica para la fabricación industrial. Una solución para aumentar el rendimiento ha sido aumentar el número de agujas. Sin embargo, existen muchas dificultades prácticas en relación con las configuraciones electrohidrodinámicas de múltiples agujas, como un aumento limitado en la generación de chorros, la obstrucción de las agujas y la necesidad de un gran espacio entre agujas para evitar interferencias. Estos problemas disminuyen drásticamente el rendimiento de fibra producido a partir de tales configuraciones.

En otras palabras, si bien el electrohilado y el electrospray (métodos para generar nanofibras y nanopartículas de alta calidad) son tecnologías relativamente sencillas, sin embargo, tienen un rendimiento muy bajo usando agujas o boquillas de inyección y, en consecuencia, un costo de producción muy alto. Las tasas de producción en estos procesos de fabricación generalmente varían de aproximadamente 0,05 gramos por hora (g/h) a aproximadamente 0,15 g/h por boquilla.

Varios métodos han sido estudiados y desarrollados para mejorar la tasa de producción y entre los más exitosos se encuentran el uso de sistemas sin agujas. Sin embargo, algunos de estos sistemas todavía tienen muchos problemas operativos y de rendimiento que crean un espacio para su innovación tanto en niveles de producción como en eficiencia.

Los sistemas electro-hidrodinámicos sin aguja se caracterizan por la producción de nanomateriales directamente desde una superficie líquida abierta. Se forman numerosos chorros simultáneamente desde el generador de fibras/partículas sin la influencia de el efecto capilar normalmente asociado con las boquillas con forma de aguja. Cuando un pequeño volumen de líquido eléctricamente conductor se expone a un campo eléctrico, la forma del líquido se deforma debido al aumento de la tensión superficial ya que los efectos superficiales son más pronunciados en pequeños volúmenes. Las porciones de la superficie del líquido cargado pueden formar lo que se conoce como un cono de Taylor donde el chorro de formación de fibra o partículas se expulsa desde el vértice del cono. Se pueden formar múltiples chorros ya que las ondas de un líquido conductor de electricidad a menudo pueden auto-organizarse a escala mesoscópica.

La iniciación del chorro y la morfología del nanomaterial resultante (por ejemplo, fibra, partículas) están muy influenciadas por el perfil de intensidad del campo eléctrico alrededor de la zona electrohidrodinámica, que puede estar gobernado por el voltaje aplicado y/o la forma de la geometría que limita el pequeño volumen de líquido polimérico. Básicamente, en cada región diferente de generación de chorro, el objetivo es forzar a la solución polimérica a formar una película delgada de líquido que se extienda sobre una superficie que pueda formar chorros del polímero. Además, la disminución del grosor del líquido en elementos de área de superficie pequeña es capaz de reducir las perturbaciones en la intensidad e influencia del campo eléctrico en la producción de material (por ejemplo, nanomaterial). Por ejemplo, las hileras de tambor o placa más delgadas aumentan la intensidad del campo eléctrico, lo que conduce a nanomateriales más finos y a un mayor rendimiento. Un desafío para estos sistemas es encontrar las condiciones óptimas de las variables como voltaje, caudal de la solución, distancia al colector, geometría y superficie del área de generación de materiales, y velocidad de evaporación del solvente.

Estado del Arte

Una exhaustiva revisión del estado del arte, sumada a la experiencia de muchos años de los inventores en este sector permiten concluir que los métodos y dispositivos conocidos aun NO han sido capaces de solucionar estos problemas operativos y de producción de una manera efectiva y eficiente. Entre los métodos y dispositivos conocidos para la producción de nanofibras mediante soluciones de polímeros formados por un flujo de gas (corriente de aire) amerita mencionar aquí aquellos que se describen, por ejemplo, en la patente de EE.UU. N ° 6.520.425. Las soluciones de polímero se inyectan en una sección anular. Las soluciones se forman luego por una acción mecánica de una corriente de aire suministrada dentro del anillo, o según sea el caso fuera de este anillo, para producir fibras de diámetros de 200 nm a 3.000 nm. Las nanofibras son formadas mediante la optimización de las fuerzas de los flujos de aire.

Por otra parte, dentro de los métodos electro hidrodinámicos utilizados en máquinas disponibles comercialmente para producir nanofibras por electrohilado desde una superficie abierta (sin agujas) están los sistemas que utilizan alambres como electrodo. A saber, máquina El-Marco NANOSPIDER modelo NS-8S1600U, disponible de El-Marco, s.r.o., Liberec, República Checa. Otros métodos y dispositivos que utilizan ese método se describen, por ejemplo, en la patente de EE.UU. N ° 7.967.588 y en la patente de EE.UU. N ° 9.279.195. Esta tecnología se refiere a un dispositivo que utiliza un alambre electrodo recubierto de una solución polimérica conectado a un polo de una fuente de alta tensión y un electrodo colector que está conectado al polo opuesto de la fuente de alto voltaje o conectado a tierra. Las nanofibras se generan por la fuerza electrohidrodinámica exclusivamente y su producción ronda en 100 gramos de fibras por hora.

La patente de EE.UU. N ° 7.585.437 describe los métodos de producción de nanofibras a partir de una solución polimérica utilizando electrohilado en un campo eléctrico creado por una diferencia de potencial entre un electrodo rotatorio de forma cilíndrica y un contra-electrodo colector. Al girar el electrodo cargado (cilindro), en el que parte de su circunferencia está sumergida en la solución polimérica, la solución polimérica se arrastra a lo largo de la circunferencia del cilindro desde el recipiente. En la superficie del electrodo cargado se forman conos de Taylor de la solución polimérica y estos presentan los lugares de formación primario de nanofibras. Las nanofibras formadas son impulsadas por los efectos del campo eléctrico (fuerza electrohidrodinámica exclusivamente) hacia el electrodo colector. En esta patente también se describe la utilización de un flujo de aire para direccionar las fibras hacia el colector. Los problemas asociados con este método es la dificultad para controlar la evaporación del solvente desde el depósito de la solución, lo que resulta en concentraciones de la solución y variaciones de viscosidad que consecuentemente provoca una variación en la geometría de las fibras.

El proceso electrohidrodinámico centrífugo es una técnica muy versátil que permite diferentes configuraciones del cabezal productor de nanomateriales. Dicho proceso es normalmente utilizado para producir nanofibras con gran eficiencia, alto rendimiento y especialmente, con una alta tasa de producción de material. Esto lo hace muy atractivo para la industria. Aunque no muy explorado, este proceso también puede producir nanopartículas o partículas submicrónicas con la misma eficiencia que nanofibras. EL electrohilado centrífugo puede describirse como una combinación de fuerzas centrífugas con electrohilado.

La patente de EE. UU. 8,257,778 describe un método para producir nanofibras un proceso centrífugo de electrohilado. El emisor incluye un electrodo giratorio en forma disco y un electrodo colector cilíndrico que rodea el disco giratorio. Entre estos dos electrodos se aplica una diferencia de potencial con una fuente de alto voltaje. Mientras el disco gira, se bombea una solución polimérica muy cerca del centro del disco giratorio. Cuando la solución polimérica sale del tubo de suministro, se dirige al disco giratorio y viaja a lo largo de la superficie plana distribuyendo la solución giratoria como una película muy fina hasta alcanzar el borde de la superficie expuesta del disco. La velocidad de rotación del disco giratorio provoca que una capa muy fina de solución polimérica liquida llegue al borde donde se generan los conos de Taylor. Las nanofibras o nanopartículas son producidas debido a la combinación de fuerzas electrohidrodinámicas y centrifugas y son colectadas en un electrodo colector que forma un cilindro alrededor del disco. La dirección de generación del material es perpendicular al eje de giro y por tanto la colección de las nanofibras le otorga cierta rigidez al diseño. Esta dificultad es más evidente cuando se intenta escalar el sistema mediante la utilización de varios discos.

La patente de EE. UU. No. 8.303.874 y la patente de EE. UU. No. 9.988.742 a su vez describen métodos centrífugos de electrohilado para producir nanofibras que utilizan, además de las fuerzas centrífugas y electrostáticas, flujos de aire para controlar la velocidad de evaporación del disolvente y el vuelo aerodinámico de las nanofibras. La utilización de un flujo gaseoso para direccionar las fibras hacia el colector que se encuentra perpendicular al eje de giro es de carácter obligatorio en ambos diseños. La configuración de los emisores ofrece una dirección parecida a la otorgada en un disco giratorio, o en algunos casos, con un leve ángulo hacia el electrodo colector. De todas maneras, ese ángulo no es suficiente y el uso de flujos de gases es necesario para direccionar las nanofibras.

Por lo tanto, y como consecuencia de las limitaciones del estado del arte, el objeto de esta invención es revelar aparatos electrohidrodinámicos sin agujas (o boquillas) de configuración variable (equivalente en la práctica a varias máquinas especificas) de alto rendimiento para producir de forma optimizada diversos materiales tales como nanofibras y nanopartículas, incluyendo los métodos de trabajo asociados a cada configuración. La principal innovación de esta descripción se basa en la mayor eficiencia y en la alta capacidad de producción industrial que potencialmente se puede lograr. Esta gran amplificación en la capacidad de producción se basa en la precisión de la mecánica aplicada, la geometría de sus partes y especialmente en la aplicación y combinación de fuerzas externas diferentes al proceso electrohidrodinámico (fuerzas de inercia, flujos de gases, etc.). Los dispositivos explicados en esta descripción pueden ser utilizados para producir tanto nanofibras como nanopartículas poliméricas.

explicación de la invención

De acuerdo con los objetivos anteriores y otros, la presente descripción presenta maquinas/aparatos para el procesamiento electrohidrodinámico (por ejemplo, electrohilado sin aguja) de líquidos poliméricos, así como los métodos para usar estos aparatos. Generalmente, los aparatos pueden comprender un elemento alargado con cámara de flujo interno capaz de hacer fluir un líquido polimérico (por ejemplo, solución polimérica) a la región de formación de material (por ejemplo, fibra, partículas) del aparato. En la región de formación del material, el líquido polimérico debe cumplir con las condiciones geométricas requeridas para la solidificación a través del procesamiento electrohidrodinámico (por ejemplo, electrohilado sin aguja), así como estar expuesto a un sesgo eléctrico conectado a un receptor/colector adecuado (por ejemplo, un objetivo conductor). Típicamente, el material producido es nanofibras o nanopartículas del polímero. Los aparatos de la presente descripción utilizan diferentes geometrías para combinar diversas fuerzas con el fin de permitir que el líquido polimérico se configure de una manera propicia para la producción de chorros en forma líquida. Además, los aparatos y métodos descritos aquí pueden permitir una generación más consistente de las fuerzas requeridas para inducir la formación de conos de Taylor en el líquido polimérico.

El adelgazamiento geométrico del líquido polimérico dentro de la región de producción de chorro se puede lograr a través de diversas fuerzas aplicadas al líquido polimérico ubicado externamente en los aparatos descritos aquí. Por ejemplo, el aparato puede utilizar fuerzas de inercia (por ejemplo, centrífugas) para inducir el adelgazamiento requerido del líquido polimérico (por ejemplo, solución polimérica). En algunas realizaciones, el aparato para producir fibras a partir de un líquido polimérico puede comprender:

(a) un elemento alargado que tiene una cámara de flujo interno en comunicación fluida con una pluralidad de aberturas dispuestas en un extremo de la misma; la cámara de flujo está configurada para permitir que un líquido polimérico fluya a través de la misma a la pluralidad de aberturas; la pluralidad de aberturas está configurada para girar alrededor de un eje central del elemento alargado de modo que cualquier líquido polimérico en la superficie exterior se extienda y adelgace en la superficie exterior; y

(b) una fuente de voltaje capaz de proporcionar una diferencia de voltaje entre el líquido polimérico en la superficie exterior y un material conductor separado (receptor) a una distancia optima del elemento alargado.

El adelgazamiento para la producción de chorros también se puede lograr mediante la aplicación de un fluido (por ejemplo, gaseoso como aire, aire medicinal, gas noble, argón, neón, helio, nitrógeno) que fluye a lo largo de una o más superficies del elemento alargado que comprende las aberturas. En diversas implementaciones, el aparato puede comprender:

(a) un elemento alargado que tiene una cámara de flujo interno en comunicación fluida con una pluralidad de aberturas; la cámara de flujo está configurada para permitir que un líquido polimérico fluya a través de ella a la pluralidad de aberturas y sobre la superficie externa del elemento alargado;

(b) un canal de flujo de fluido que rodea el elemento alargado configurado para proporcionar un flujo de fluido que extiende el líquido polimérico a lo largo de la superficie externa del elemento alargado; y

(c) una fuente de voltaje capaz de proporcionar una diferencia de voltaje entre el líquido polimérico en la superficie externa y un material conductor separado a una distancia optima del elemento alargado.

En algunas configuraciones, los propios electrodos pueden desempeñar un papel en el adelgazamiento del líquido polimérico. Por ejemplo, el aparato para producir fibras a partir de un líquido polimérico puede comprender:

(b) una pluralidad de electrodos capaces de girar con respecto al elemento alargado; en donde los electrodos están configurados para estar en comunicación líquida con el líquido polimérico que ha fluido a través de la pluralidad de aberturas; y la rotación de la pluralidad de electrodos es capaz de recubrir la pluralidad de electrodos con el líquido polimérico; y

(c) una fuente de voltaje capaz de proporcionar una diferencia de voltaje entre la pluralidad de electrodos y un material conductor separado a una distancia optima de la pluralidad de electrodos.

En estas configuraciones, el líquido polimérico puede recubrir la superficie de los electrodos a medida que giran, provocando la formación de una capa delgada del líquido polimérico sobre ellos. Este adelgazamiento puede dar como resultado la formación de conos de Taylor y la posterior generación de chorros.

En diversas configuraciones, el aparato para producir fibras a partir de un líquido polimérico puede comprender:

(b) un medio para hacer fluir el líquido polimérico dentro de la cámara de flujo interno y a través de la pluralidad de aberturas y sobre la superficie exterior del elemento alargado (por ejemplo, una bomba);

(c) un medio para rotar la pluralidad de aberturas alrededor del eje central del elemento alargado (por ejemplo, un motor); y

(d) un medio para proporcionar una diferencia de voltaje entre el líquido polimérico en el extremo sustancialmente plano y un material conductor separado a una distancia del elemento alargado (por ejemplo, una fuente de alimentación de alto voltaje).

En algunas implementaciones, el aparato para producir fibras a partir de un líquido polimérico puede comprender:

(b) un medio para hacer fluir un líquido polimérico a través del elemento alargado y sobre una superficie exterior del elemento (por ejemplo, una bomba);

(c) un medio para producir un flujo de fluido (por ejemplo, flujo de aire, flujo de aire medicinal, flujo de aire de nitrógeno, flujo de gas) a lo largo de la superficie externa del elemento para proporcionar un flujo de flujo que facilite la propagación del líquido polimérico a lo largo la superficie externa del elemento alargado (por ejemplo, una

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bomba, un ventilador); y

(d) un medio para proporcionar una diferencia de voltaje entre el líquido polimérico en el extremo sustancialmente plano y un material conductor separado a

una distancia optima del elemento alargado (por ejemplo, una fuente de alimentación

de alto voltaje).

Se proporcionan también métodos para usar los aparatos (diferentes configuraciones)

de la presente divulgación. En particular, los métodos implican la formación de fibras

(por ejemplo, nanofibras) o partículas (por ejemplo, nanopartículas) producidas a partir

de un líquido polimérico. Los métodos pueden comprender:

(a) hacer fluir un líquido polimérico a través de la cámara de flujo interno de un aparato descrito aquí;

(b) proporcionar una fuerza al líquido polimérico sobre la superficie externa, lo

que hace que el líquido polimérico sobre la superficie externa se adelgace (por ejemplo, mediante rotación del elemento alargado, aplicando flujo de fluido a lo largo

de la superficie del elemento alargado, usando fuerzas de fricción de un electrodo giratorio, combinaciones de los mismos); y

(c) proporcionar una diferencia de voltaje entre el líquido polimérico diluido y el material conductor suficiente para inducir la formación de fibras y/o particulas.

breve descripción de los dibujos

Para complementar esta descripción y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La FIG. 1A es una vista en sección transversal de un aparato de electrohilado de la presente descripción.

La FIG. 1B es una vista en sección transversal de un aparato de electrohilado de la presente descripción.

La FIG.2A es una vista en perspectiva ampliada (con la porción de la carcasa retirada) de una región generadora de chorro de un aparato de electrohilado de la presente descripción.

La FIG. 2B es una sección transversal ampliada de una región generadora de chorro de un aparato de electrohilado de la presente descripción.

La FIG. 2C es una vista en sección transversal de un aparato de la presente descripción que incluye el colector/receptor, un medio para producir flujo de líquido polimérico y un medio para producir un diferencial de voltaje ilustrado.

La FIG. 3 es una vista en perspectiva de un cojinete de soporte con una porción de la pista exterior y la cobertura retirada.

Las figs. 4A y 4B son vistas en perspectiva de un aparato ensamblado.

La FIG. 5 es una vista en perspectiva ampliada (con la porción de la carcasa retirada) de una región generadora de chorro de un aparato de electrohilado de la presente descripción.

La FIG. 6A es una vista en sección transversal de un aparato de electrohilado de la presente descripción.

La FIG. 6B es una sección transversal ampliada de una región generadora de chorro de un aparato de electrohilado de la presente descripción.

La FIG. 6C es una vista en sección transversal de un aparato de la presente descripción que incluye el colector, un medio para producir flujo de líquido polimérico y un medio para producir un diferencial de voltaje ilustrado.

La FIG. 7 es una vista en perspectiva de un aparato ensamblado con la carcasa cubriendo casi por completo el elemento alargado/elongado.

La FIG. 8 es una vista en perspectiva ampliada (con la porción de la carcasa retirada) de una región generadora de chorro de un aparato de electrohilado de la presente descripción.

La FIG. 9A es una vista en sección transversal de un aparato de electrohilado de la presente descripción.

La FIG. 9B es una sección transversal ampliada de una región generadora de chorro de un aparato de electrohilado de la presente descripción.

La FIG. 9C es una vista en sección transversal de un aparato de la presente descripción que incluye el colector/receptor, un medio para producir flujo de líquido polimérico y un medio para producir un diferencial de voltaje ilustrado.

La FIG. 10 es una vista en perspectiva de un aparato ensamblado con la carcasa cubriendo casi por completo el elemento alargado/elongado.

La FIG. 11A es una sección transversal de un aparato de la divulgación con una cámara de flujo de fluido.

La FIG. 11B es una sección transversal de un aparato de la descripción que comprende una cámara de flujo de fluido entre el elemento alargado y el alojamiento externo y una cámara de flujo de fluido dentro del elemento de alojamiento.

La FIG. 12A es una vista en perspectiva ampliada (con la porción de la carcasa

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retirada) de una región generadora de chorro de un aparato de electrohilado de la presente descripción.

La FIG. 12B es una vista en sección transversal de un aparato de electrohilado de la presente descripción.

La FIG. 12C es una sección transversal ampliada de una región generadora de chorro de un aparato de electrohilado de la presente descripción.

La FIG. 12D es una vista en sección transversal de un aparato de la presente descripción que incluye el colector, un medio para producir flujo de líquido polimérico y un medio para producir un diferencial de voltaje ilustrado.

La FIG. 13 es una vista en perspectiva de un aparato ensamblado con la carcasa cubriendo casi por completo el elemento alargado.

La FIG. 14 es una vista en perspectiva ampliada (con la porción de la carcasa retirada) de una región generadora de chorro de un aparato de electrohilado (giro eléctrico) de la presente descripción.

La FIG. 15 es una vista en perspectiva ampliada de un aparato de electrohilado (giro eléctrico) de la presente descripción.

La FIG. 16A es una vista en sección transversal de un aparato de electrohilado (giro eléctrico) de la presente descripción.

La FIG. 16B es una sección transversal ampliada de una región generadora de chorro de un aparato de electrohilado (giro eléctrico) de la presente descripción.

La FIG. 16C es una vista en sección transversal de un aparato de la presente descripción que incluye el colector/receptor, un medio para producir flujo de líquido polimérico y un medio para producir un diferencial de voltaje ilustrado.

La FIG. 17 es una vista en perspectiva de un aparato ensamblado con la carcasa cubriendo casi por completo el elemento alargado/elongado.

realización preferente de la invención

Se describen realizaciones/configuraciones detalladas de la presente divulgación en el presente documento; sin embargo, debe entenderse que las realizaciones descritas son meramente ilustrativas de la divulgación que puede realizarse de diversas formas. Además, cada uno de los ejemplos dados en relación con las diversas realizaciones de la divulgación pretende ser ilustrativo y no restrictivo.

Se pretende que todos los términos usados en este documento tengan su significado ordinario en la técnica a menos que se indique lo contrario. Todas las concentraciones están en términos de porcentaje en peso del componente especificado con respecto al peso total de la composición tópica, a menos que se defina lo contrario.

Como se usa en el presente documento, el articulo "un" significará uno o más. Como se usa en el presente documento cuando se usa junto con la palabra "que comprende", el articulo "un" significará uno o más de uno. Como se usa en el presente documento, "otro" significa al menos un segundo elemento o más.

Como se usa en este documento, todos los intervalos de valores numéricos incluyen los puntos finales y todos los valores posibles divulgados entre los valores divulgados. Los valores exactos de todos los valores numéricos integrales medios también se contemplan como específicamente revelados y como límites para todos los subconjuntos del rango revelado. Por ejemplo, un rango de 0.1% a 3% describe específicamente un porcentaje de 0.1%, 1%, 1.5%, 2.0%, 2.5% y 3%. Además, un rango de 0.1 a 3% incluye subconjuntos del rango original que incluye de 0.5% a 2.5%, de 1% a 3%, de 0.1% a 2.5% Se entenderá que la suma de todo el% en peso de componentes individuales No excederá el 100%.

Algunos de los aparatos de la presente descripción utilizan la rotación del elemento alargado para dar como resultado la producción de las fibras. Por ejemplo, el aparato para producir fibras a partir de un líquido polimérico puede comprender:

(a) un elemento alargado que tiene una cámara de flujo interno en comunicación fluida con una pluralidad de aberturas dispuestas en un extremo de la misma; la cámara de flujo está configurada para permitir que un líquido polimérico fluya a través de la misma a la pluralidad de aberturas; la pluralidad de aberturas está

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configurada para girar alrededor de un eje central del elemento alargado de modo que cualquier líquido polimérico en la superficie exterior se extienda y adelgace en la superficie exterior; y

(b) una fuente de voltaje capaz de proporcionar una diferencia de voltaje entre el líquido polimérico en la superficie externa y un material conductor separado a una distancia optima del elemento alargado.

Con referencia ahora a la FIG. 1A, se representa una sección transversal ejemplar de un aparato de la presente descripción. El elemento alargado 1 tiene extremos distales 2 y 3 dispuestos a lo largo del eje longitudinal mayor. La cámara de flujo interno 5 está dentro del elemento alargado 1 entre el extremo distal 2 y el extremo distal 3. La cámara de flujo interno 5 comprende una porción sustancialmente anular en la que el líquido polimérico está configurado para fluir próximo a la superficie externa del elemento alargado 1. En diversas realizaciones, la cámara de flujo interno no se extiende a través de todo el eje mayor del elemento alargado (por ejemplo, la cámara de flujo interno no está conectada al extremo distal 2). En el extremo distal 2 , la cámara de flujo interno 5 está en comunicación fluida con la pluralidad de aberturas 6 dispuestas en la cara 7 del extremo distal 3. Como se puede ver, la cara 7 puede ser sustancialmente plana o plana. En algunas realizaciones, la cara puede ser redondeada o tener curvas en el plano perpendicular al eje longitudinal mayor 2 (por ejemplo, el extremo distal puede ser parabólico). En algunas realizaciones, la cara se escalona a lo largo del eje longitudinal mayor. La cámara de flujo interno 5 es un área hueca dentro del elemento alargado 1 de tal manera que un líquido polimérico puede fluir desde el extremo distal 2 al extremo distal 3 y fuera de la pluralidad de aberturas 6 y sobre la superficie del extremo distal 3. El líquido polimérico se puede administrar en cámara de flujo interno 5 a través del puerto 8 que está configurado en el extremo distal 2. El puerto 8 puede configurarse para permitir que se inyecte líquido polimérico en el elemento alargado 1 con un medio para inyección tal como un sistema de inyección neumática o una bomba. Por ejemplo, el líquido polimérico puede almacenarse en un depósito e inyectarse en el elemento alargado a través del puerto 8.

El elemento alargado 1 se coloca dentro de una carcasa 11 que comprende el manguito 12 (FIG 2B) que tiene un diámetro configurado para adaptarse al elemento alargado 1. En esta realización, el extremo distal 3 que comprende la pluralidad de

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aberturas 6 no se extiende más allá del extremo de la carcasa 11. La superficie del área del manguito 12 entre el extremo terminal de la carcasa y el extremo distal 3 y / o el extremo distal 3 puede considerarse como la región de generación de chorro configurada para producir chorros de material polimérico que dan como resultado fibras y/o partículas. Hay espacio entre el manguito 12 y el elemento alargado 1 que produce la cámara de flujo de fluido 13 en donde un fluido tal como gas (por ejemplo, aire, aire medicinal, nitrógeno, gas noble) puede fluir a lo largo de la superficie del elemento alargado hacia el extremo distal 3. El elemento alargado está soportado dentro del manguito 12 por varias carcasas. Estos alojamientos comprenden soportes estructurales 22, 23 y 24, que pueden soportar elementos alargados en los alojamientos y dentro del manguito 12. En el alojamiento terminal 11 (el alojamiento más cercano a la pluralidad de aberturas) está presente un puerto para el fluido 14 que es capaz de suministrar un flujo de fluido (por ejemplo, gas, aire, aire medicinal, nitrógeno, gas noble, argón, neón, helio) a la región de flujo de fluido 13 y dirigido hacia el extremo distal 3 del elemento alargado 1. Como se puede ver en FIG. 1B, un fluido puede bombearse a través del puerto de fluido 14 en la dirección 15 y luego dirigirse a lo largo de la región de flujo de fluido 13 hacia la región de generación de chorro del aparato. Además, la pluralidad de aberturas 6 se pueden girar en la dirección de rotación 17 usando un medio para la rotación tal como un motor acoplado operativamente a la superficie que comprende la pluralidad de aberturas (por ejemplo, el extremo distal 3). En la realización representada, la pluralidad de aberturas 6 se hacen girar a través de la rotación de todo el elemento alargado. Los medios para la rotación pueden rotar el elemento alargado en una orientación tal como la rotación 17.

En la FIG. 2A, se puede ver una vista ampliada en perspectiva de la región de generación de chorro 20 (con un recorte de la carcasa 11). La rotación 17 crea una fuerza de inercia (ejemplificada por la dirección 19) sobre la superficie del elemento alargado 1 en el extremo distal 3. El fluido que ha pasado a través de la pluralidad de aberturas 6 se somete a la fuerza de inercia 19 haciendo que el líquido se adelgace a lo largo de la dirección de la fuerza y hacia el borde 21 del extremo distal 3. Se puede ver una sección transversal de esta región en la FIG.2B. Como se puede ver, el líquido polimérico que pasa a través de la cámara de flujo interno 5 estará sujeto a fuerzas de inercia 19 haciendo que el líquido polimérico se extienda en la dirección de la fuerza hacia el borde 21. El líquido polimérico puede extenderse sobre la superficie del extremo distal 3 y/o sobre la superficie del manguito 12. Además, el flujo de fluido 16 puede estar presente para ayudar a facilitar la dispersión del líquido polimérico en la región de generación de chorro. Los aparatos de la presente descripción se pueden usar para suministrar y preparar líquidos poliméricos con regiones generadoras de chorro adecuadas para el procesamiento electrohidrodinámico (por ejemplo, electrohilado sin aguja). Típicamente, los materiales tales como fibras, nanofibras, partículas y nanopartículas se generarán en la dirección 21 desde la región generadora de chorro.

La FIG. 2C es una vista en sección transversal del aparato que incluye la fuente de voltaje y el material conductor para electrohilado. En esta realización, solo se usa rotación para preparar el líquido polimérico apropiadamente. El líquido polimérico se alimenta (por ejemplo, con inyección neumática) en la cámara de flujo interno del elemento alargado con flujo 16 que se mueve hacia la pluralidad de aberturas usando la bomba 23. Un medio de rotación, como un motor, se une al alargado causando la pluralidad de aberturas para rotar cuando el líquido polimérico sale del elemento alargado y entra en la región generadora de chorro creada entre el manguito de la carcasa y la superficie externa del elemento alargado. Separado a una distancia de la carcasa y el elemento alargado, se encuentra el material conductor 21, que es un colector u objetivo/recolector para las fibras y/o partículas electrohiladas. La fuente de voltaje 26 proporciona una diferencia de voltaje entre el líquido polimérico en la región de generación de chorro 20 y el colector de material conductor 21. En algunas realizaciones, la polarización de voltaje se aplica al elemento alargado, uno o más de los alojamientos, incluido el manguito, o combinaciones de los mismos.

Con los aparatos de la presente descripción, se puede variar o controlar una variedad de parámetros para formar las fibras con gran control, consistencia, eficacia (ajustada a las demandas mas exigentes) y eficiencia. Por ejemplo, el voltaje de polarización, la distancia de separación (también denominada en el presente documento como distancia de recolección), las dimensiones del elemento alargado, el caudal de líquido polimérico, la velocidad de rotación, el caudal de fluido, la mezcla de fluidos y la identidad del líquido polimérico (incluyen parámetros pertinentes a la solidificación del polímero) determinan la formación del chorro y la estructura y morfología resultante del material producido. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, la pluralidad de aberturas (o el elemento alargado) puede girar a una frecuencia mayor que 1 Hz (por ejemplo, mayor que 10 Hz, mayor que 50 Hz, mayor que 100 Hz, etc.). La forma en que el

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líquido polimérico se extiende dentro de la región generadora de chorro de cada aparato depende de parámetros tales como el caudal de líquido polimérico, el caudal de gas, la velocidad de rotación y / o la polarización eléctrica, cada uno de los cuales tiene un efecto concomitante en la producción del chorro. y el material producido a partir de allí. Cada uno de estos parámetros puede variarse individualmente para controlar la generación de material, como la generación de fibra y/o partículas.

La diferencia de potencial requerida para producir un campo eléctrico igual o superior a la intensidad crítica del campo eléctrico depende de una serie de factores que incluyen la cantidad de líquido polimérico a polarizar (por ejemplo, las características particulares de la región de generación del chorro, la velocidad del flujo, la concentración del polímero en la solución, la identidad del polímero (incluido el peso molecular y otros componentes en la solución de polímero, como el agente farmacéuticamente activo, incluidos fármacos, nutracéuticos, biológicos, proteínas, oligómeros, polisacáridos, etc.) y la configuración y tamaño del colector, la distancia entre la región generadora de chorro y el colector (ldistancia de recolección) y las propiedades físicas del líquido viscoso. En general, se utiliza una fuente de alimentación (por ejemplo, una fuente de alimentación de alto voltaje) para crear una diferencia de potencial entre la región generadora de chorro (por ejemplo, al polarizar la carcasa, al polarizar el elemento alargado, al polarizar un electrodo como un electrodo giratorio) y el colector contra conductor (receptor). La generación del cono de Taylor y su correspondiente chorro puede ocurrir con una diferencia de voltaje entre el colector y el líquido polimérico en la región de generación de chorro mayor que 1 kV o mayor que 2 kV o mayor que 10 kV o mayor que 20 kV o mayor que 30 kV o mayor que 40 kV o superior a 60 kV. En ciertas realizaciones, la polarización es inferior a 100 kV o inferior a 90 kV o inferior a 80 kV o inferior a 70 kV. En diversas implementaciones, el sesgo es de 1 kV a 100 kV (por ejemplo, de 20 kV a 90 kV, de 30 kV a 80 kV, de 40 kV a 70 kV).

Una vez que el líquido polimérico en la región generadora de chorro, o una porción de la propia región generadora de chorro, está polarizada, las fuerzas eléctricas superan las fuerzas de tensión superficial de la solución polimérica, y se lanzan múltiples fibras y/o partículas líquidas delgadas desde múltiples puntos dentro de la región generadora de chorro (como generalmente ocurre en electrohidrodinámica estándar).

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59.- La distancia de recolección, o la separación entre la región generadora de chorro y el colector conductor puede afectar el campo eléctrico producido entre ellas, las dimensiones de las fibras (por ejemplo, nanofibras) y/o partículas (por ejemplo, nanopartículas) producidas por el aparato y el voltaje requerido para producir la intensidad crítica del campo eléctrico. En algunas realizaciones, el líquido polimérico cargado y / o la región generadora de chorro está separada del contraelectrodo en más de 50 mm (por ejemplo, más de 100 mm, más de 200 mm, de 50 mm a 1000 mm, de 100 mm a 900 mm, de 100 mm a 600 mm).

Los líquidos poliméricos pueden ser cualquier líquido polimérico que pueda procesarse mediante un método electrohidrodinámico en un campo eléctrico como fibras (por ejemplo, nanofibras) o partículas (por ejemplo, nanopartículas). Los líquidos poliméricos adecuados incluyen soluciones de polímeros, sol-gel, particuas en suspensión y/o fundidas. En algunas configuraciones, el líquido polimérico es una solución de polímero que comprende típicamente al menos un polímero y al menos un disolvente volátil. Los polímeros tales como los polímeros sintéticos, los polímeros naturales y las bío-macromoléculas, los polímeros termoplásticos y/o los polímeros reactivos podrían usarse como líquido viscoso para su procesado electrohidrodinámico. El disolvente utilizado puede determinarse por la solubilidad del polímero o polímeros a procesar electrohidrodinámicamente. En algunas realizaciones, el disolvente podría incluir agua, etanol, cloroformo, N, N-dimetilformamida u otro líquido volátil. Típicamente, el disolvente se evapora durante el proceso electrohidrodinámico que facilita la solidificación del líquido en un material sólido. En diversas implementaciones, el polímero se selecciona de un grupo de candidatos que puede incluir polivinilpirrolidona (PVP), óxido de polietileno (PEO), nylon 6, poliuretanos (PU), polibencimidazol (PBI), policarbonato (PC), poliacrilonitrilo (PAN), alcohol polivinílico (PVA), ácido poliláctico (PLA), acetato de polietileno-covinilo (PEVA), polimetacrilato (PMMA)/tetrahidroperfluorooctilacrilato (TAN), colágeno-PEO, colágeno, quitosano, quitosano-PEO, gelatina, polianilina (PANI) / PEO mezcla, PANI/poliestireno (PS), polivinilcarbazol, tereftalato de polietileno (PET), ácido poliacrílico-polipropileno metanol (PAA-PM), poliestireno (PS), polimetacrilato (PMMA), poliamida (PA), cloruro de polivinilo (PVC), acetato de celulosa (CA), PVA / sílice, poliacrilamida (PAAm), poli (ácido láctico-co-glicólico) (PLGA), colágeno, policaprolactona (PCL), gelatina-PCL, poli (metacrilato de 2-hidroxietilo) (HEMA), poli ( fluoruro de vinilideno) (PVDF), poli (fluoruro de vinilideno-co-hexafluoropropileno)

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(PVDF-HFP), poliéter imida (PEI), polietilenglicol col (PEG), poli (ferrocenildimetilsilano) (PFDMS), poli (etileno-alcohol vinílico), copolímeros en general o combinaciones de los mismos. En algunas realizaciones, el disolvente se selecciona del grupo que consiste en etanol, agua, dimetilformamida (DMF), ácido fórmico, dimetilaccetamida, diclorometano, DMF: tetrahidrofurano (por ejemplo, 1: 1 vol/vol), cloroformo, tetrahidrofurano, agua destilada, cloruro de metileno, diclorometano, DMF: tolueno (p. ej., 1: 9 vol/vol), isopropanol, acetona, alcohol isopropílico, isopropanol, ácido clorhídrico, ácido canforsulfónico, ácido trifluoracético, disulfuro de carbono, metiletilcetona, ácido acético, hexafluoro-2-propanol , hexafluoroisopropanol (HFIP), tetrafluoroetileno, acetato de etilo o una combinación de los mismos. Además, la solución polimérica puede contener ingredientes adicionales que pueden incorporarse en los procesos electrohidrodinámicos de polímeros. Por ejemplo, la solución polimérica puede comprender además uno o más agentes farmacéuticamente activos que incluyen fármacos, nutracéuticos, biológicos, proteínas, oligómeros, polisacáridos, etc.

El aparato puede comprender además un sistema de inyección de líquido polimérico configurado para inyectar el líquido polimérico en la cámara de flujo y a través de la pluralidad de aberturas (por ejemplo, durante la rotación de la pluralidad de aberturas) tal como una bomba. Además, en algunas realizaciones, el aparato comprende además un depósito para el líquido polimérico. El depósito puede estar en comunicación fluida con un puerto de inyección de líquido polimérico conectado al elemento alargado. La bomba puede usarse para crear el material polimérico de flujo en la cámara de flujo interno, a través de la pluralidad de aberturas, y en la región de generación de chorro. La velocidad de flujo también es controlable y puede tener en cuenta las características del material producidas a partir del giro eléctrico en relación con otros parámetros en el sistema. Por ejemplo, un líquido polimérico puede tener una velocidad de flujo de 0.1 mL / min a 100 L / min (por ejemplo, 0.1 mL / min a 100 mL / min, 100 mL / min a 1 L / min, 1L / min a 100 L / min).

Diversas configuraciones y geometrías del elemento alargado y la carcasa del terminal del elemento alargado pueden controlar parámetros de generación de chorro y producción de material. En algunas realizaciones, el elemento alargado es cilíndrico y comprende una cámara de flujo interno con una sección transversal generalmente anular a lo largo del eje central del cilindro;

la cámara de flujo interno está en comunicación fluida con la pluralidad de aberturas dispuestas radialmente en un extremo del cilindro; y el cilindro está configurado para girar alrededor de su propio eje central. En algunas realizaciones, el aparato comprende además un motor configurado para hacer girar el cilindro a lo largo de su eje central. En ciertas implementaciones, la pluralidad de aberturas está dispuesta radialmente alrededor del extremo del cilindro. En algunas realizaciones, la sección transversal de la cámara de flujo es generalmente anular a lo largo de un eje central del elemento alargado. En algunas realizaciones, el elemento alargado está configurado para girar alrededor de su eje central (mayor eje longitudinal). En diversas implementaciones, el aparato comprende además un motor configurado para girar el extremo del elemento alargado que comprende la pluralidad de aberturas. En algunas realizaciones, el elemento alargado está configurado para girar alrededor de su eje central y el aparato comprende además un motor configurado para girar el elemento alargado.

El elemento alargado puede ser cilíndrico y la cámara de flujo interno es sustancialmente anular en más del 10% o más del 20% o más del 30% o más del 40% o más del 50% o más del 60% o más del 70% o más del 80% o más del 90% del eje longitudinal mayor por la longitud del eje longitudinal. En algunas realizaciones, la relación de la longitud del canal de flujo a lo largo del eje longitudinal al diámetro del extremo distal del cilindro es mayor que 1:1 o mayor que 2:1 o mayor que 5:1 o mayor que 10:1 o mayor que 50: 1 o de 1:1 a 100: 1 o de 2:1 a 50:1. En diversas implementaciones, el extremo distal con la pluralidad de aberturas puede tener un diámetro o ancho de más de 5 cm o más de 10 cm o más de 20 cm o más de 30 cm o más de 40 cm.

El caudal de líquido polimérico a través de la pluralidad de aberturas se puede variar para producir materiales procesados electrohidrodinámicamente. Por ejemplo, el líquido polimérico puede fluir a una velocidad de más de 0.1 mL/min (por ejemplo, más de 0.5 mL /min, más de 1 mL/min, más de 5 mL/min, más de 6.5 mL/min, más de 10 ml/min, más de 25 ml/min, más de 50 ml/min, más de 75 ml/min, más de 100 ml/min, más de 250 ml/min, más de 500 ml/min, desde 0,1 ml/min a 250 ml/min, de 0,1ml /min a 75 ml/min, de 1 ml/min a 100 ml/min, de 6,5 ml/min a 100 ml/min, etc.)

El soporte del elemento alargado puede requerir diferentes configuraciones. Ejemplos de estos soportes se muestran en la FIG. 1A como soportes estructurales 22, 23 y 24 que rodean el elemento alargado y lo conectan a la carcasa externa del aparato. Estos soportes estructurales pueden ser rodamientos configurados para permitir que el aparato gire. Con referencia ahora a la FIG. 3, el soporte estructural 30 es un rodamiento con pista exterior 31 y pista interior 32. La geometría de la superficie de la pista interior 32 puede configurarse para que coincida con la geometría del elemento alargado con el que se usa el soporte. Por ejemplo, la sección transversal interna circular de la pista interior 32 puede adaptarse para ajustarse a un elemento alargado cilíndrico. La pista interna de separación 32 y la pista externa 31 son elementos rodantes 33 que permiten rotar las pistas interna y externa independientemente una de la otra. La carcasa 34 mantiene los elementos giratorios entre las pistas 31 y 32 como se muestra en 35. En ciertas realizaciones, el aparato puede comprender uno o más (por ejemplo, uno, dos, tres, cuatro) de tales soportes estructurales en los que la pista exterior no se mueve (por ejemplo, se fija a la carcasa) y la pista interior gira con el elemento alargado giratorio.

Las figs. 4A y 4B muestran vistas en perspectiva de un aparato que comprende el elemento alargado 1 con una carcasa unida. Como puede verse, el elemento alargado 1 encaja en el manguito de la carcasa 11 para producir la región de generación de chorro 20. En algunas realizaciones, el aparato puede comprender además un colector conductor y/o un medio para producir una diferencia de voltaje entre el líquido polimérico en la generación de chorro la región 20 y el colector conductor separados a una distancia de la región de generación de chorro 20. El elemento alargado está conectado a un medio de rotación 25 tal como un rotor. En la Fig. 4B, se muestra el puerto 8 que está en comunicación fluida con la cámara de flujo interno del elemento alargado 1. El líquido polimérico puede alimentarse a través del puerto 8. El líquido polimérico puede alimentarse a través del puerto 8 con un medio para inyectar el líquido tal como una bomba o un sistema de inyección neumática.

En referencia ahora a las Figs. 5-7, se muestra un aparato similar con una variación geométrica del extremo distal. En estas realizaciones, el elemento alargado 50 comprende un cono circular hueco 58 que se extiende alrededor de la circunferencia externa del extremo distal 54. En esta realización, el elemento alargado 50 comprende una pluralidad de aberturas 51 que son radialmente simétricas alrededor del extremo distal 54. El líquido polimérico puede ingresar al flujo interno cámara 55 con dirección

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de flujo 62 y sale a través de la pluralidad de aberturas 51 hacia la región de generación de chorro 52. El líquido polimérico puede inyectarse en la cámara de flujo interno mediante la bomba 57 creando el flujo direccional 62 que permite que el líquido polimérico se mueva a la región de generación de chorro 52 a través del elemento alargado 50 a través de la cámara de flujo interno 55 y la pluralidad de aberturas 51. La rotación 60 de la pluralidad de aberturas 51 (en esta realización, la rotación de la pluralidad de aberturas es inducida por la rotación de todo el elemento alargado) hace que el líquido polimérico se extienda a través del lado interno del cono 58 de una manera adecuada para la generación de chorro y la producción de material. En diversas implementaciones, la superficie interna y/o externa del cono 58 puede ser curvada o escalonada. En algunas realizaciones, el cono 58 está hecho de un material conductor que está polarizado con la fuente de voltaje 56 que causa la formación de las fibras alargadas cuando se aplica una diferencia de voltaje entre el líquido polimérico en la región generadora de chorro 52 y el colector conductor 59. El material puede ser expulsado en forma de chorros producidos desde el aparato hacia el colector 59 con trayectoria 63.

En referencia ahora a las Figs. 8-10, se forma una región generadora de chorro cónico similar a partir de la geometría del elemento alargado y la carcasa. Sin embargo, en la realización representada, la región cónica generadora de chorro 82 se forma en el canal del manguito 82 en el alojamiento 84 que se extiende más allá del extremo distal del elemento alargado 80. El líquido polimérico puede fluir hacia la región generadora de chorro 82 a través de la pluralidad de aberturas 81 y cámara de flujo interno 86 en el elemento alargado 80 con flujo 93. Las fuerzas inerciales inducidas por la rotación 96 dan como resultado que el líquido polimérico se extienda a través de la región cónica circular del manguito 80. Además, en algunas realizaciones, un fluido tal como un gas (por ejemplo, aire , nitrógeno, aire medicinal, gas noble como argón, neón o helio) también pueden ingresar a través del puerto de fluido 90 con flujo 94 y dirigirse a lo largo de la superficie del elemento alargado 80 con flujo 95 a medida que viaja a través de la región de flujo de fluido 89 formado entre el elemento alargado 80 y la carcasa 84. A medida que el fluido entra en la región de generación de chorro 82, puede ayudar a generar una capa de fluido diluido en la región cónica generadora de chorro 82. La superficie formada a partir de la carcasa o en la región cónica puede ser plana, curva, escalonada o combinaciones de las mismas. La aplicación de un sesgo al líquido polimérico en esta región (por ejemplo, con la fuente de alimentación de voltaje 91 conectada también al colector conductor 92), da como resultado la formación de material (por ejemplo, fibras, partículas) a partir de la región de generación de chorro 82 (ejemplificado por flujos 99) que se recogen en el colector conductor 92. La aplicación de polarización al líquido polimérico puede, por ejemplo, aplicarse al elemento alargado 80 y/o al alojamiento 84. Como se puede ver en las Figs. 8-10, el elemento alargado 80 no se extiende hasta la salida de la región cónica generadora de chorro 82.

Además, el flujo de aire puede usarse para un efecto múltiple en el proceso electrohidrodinámico. En algunas realizaciones, el flujo de aire se puede configurar para ayudar a difundir la solución polimérica en la región de generación de chorro y / o para orientar y / o dirigir (por ejemplo, colimar) el nanomaterial hacia el colector. En la Fig. 11A, el aparato 200 comprende el elemento alargado 201 que comprende la cámara de flujo interno 203 con una pluralidad de aberturas 204 en la región de generación de chorro 202. A medida que el líquido polimérico sale de la pluralidad de aberturas 204, las fuerzas de inercia inducidas por la rotación 205 mueven el líquido polimérico hacia el alojamiento exterior manga del elemento como se describe arriba. El flujo de aire que se mueve a través de la cámara de flujo de aire 206 también se mueve a lo largo de este manguito en la región 202 de generación de chorro. En la FIG. 11B, se ilustra una segunda cámara de flujo de aire que puede aplicarse a cualquiera de las realizaciones descritas aquí. Aparato 210 que comprende el elemento alargado 211 con cámara de flujo interno 213 en conexión de fluido con la pluralidad de aberturas 214 que están orientadas hacia la región de generación de chorro 218. El líquido polimérico puede extenderse dentro de la región de generación de chorro 218 debido a la rotación 215 y/o al flujo de aire que se mueve a través del flujo de aire cámara 206. La cámara de flujo de aire 206 está conectada a la válvula 207 que puede usarse para regular la velocidad del flujo de aire a través de la cámara. La válvula 207 puede estar operativamente conectada a un medio para generar un flujo de aire tal como un ventilador o una bomba (por ejemplo, bomba mecánica). Además, el elemento de alojamiento externo comprende la cámara de flujo de aire 208 en comunicación fluida con la válvula 209. Como se puede ver, la cámara de flujo de aire 208 rodea la región de generación de chorro 218 y el flujo de aire resultante se dirigirá al colector durante el procesamiento electrohidrodinámico. Las realizaciones que comprenden cámaras de flujo de aire como estas pueden usarse para ayudar a orientar y/o dirigir (por ejemplo, colimar) los materiales producidos en la generación de

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chorro hacia el colector después de la salida del flujo de aire desde la carcasa externa.

El adelgazamiento puede lograrse mediante la aplicación de un fluido (por ejemplo, fluido gaseoso tal como aire, aire medicinal, gas noble, argón, neón, helio, nitrógeno) que fluye a lo largo de una o más superficies del elemento alargado que comprende las aberturas y/o rotación del elemento alargado. En diversas implementaciones, el aparato puede comprender:

(b) un canal de flujo de fluido que rodea el elemento alargado configurado para proporcionar un flujo de fluido que facilita el flujo del líquido polimérico a lo largo de la superficie externa del elemento alargado; y

(c) una fuente de voltaje capaz de proporcionar una diferencia de voltaje entre el líquido polimérico en la superficie externa y un material conductor separado a una distancia del elemento alargado.

En algunas realizaciones, el canal de flujo de fluido puede ser el canal entre una carcasa de soporte y el elemento alargado. En estas realizaciones, el alojamiento puede comprender un puerto de entrada de fluido. En ciertas implementaciones, el canal de flujo de fluido es un canal de flujo interno dentro del elemento alargado en el que el canal de flujo interno de líquido polimérico y el canal de flujo de fluido no están en comunicación fluida entre sí.

Con referencia ahora a las Figs. 12-13, se muestran realizaciones que pueden comprender o no la rotación del elemento alargado. El elemento alargado 100 se extiende más allá del alojamiento 102 con una pluralidad de aberturas 101 dispuestas a lo largo de la superficie del elemento alargado 100 en un punto a lo largo del eje longitudinal mayor 105 del elemento alargado 100. En la realización representada, la pluralidad de aberturas 101 están estrechamente alineadas con el extremo terminal del alojamiento 102. El elemento alargado 100 tiene una cámara de flujo interno 104 configurada con una sección transversal generalmente anular sobre una mayoría del eje longitudinal 105. El líquido polimérico puede fluir a través de la cámara de flujo interno 104 con flujo 112. Como puede verse, la orientación de la pluralidad de las aberturas 101 a lo largo del eje longitudinal mayor 105 en lugar de en el extremo distal

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del elemento alargado 100 hace que una parte del flujo 112 esté orientada lejos de la dirección paralela al eje longitudinal mayor 105. La carcasa 102 comprende un soporte 103 que conecta el elemento alargado a la carcasa 102. En realizaciones en las que el elemento alargado no gira, el soporte 103 no puede formarse con elementos giratorios. En algunas realizaciones (y particularmente realizaciones en las que gira todo el elemento alargado), el soporte 103 puede comprender elementos giratorios (por ejemplo, pistas internas y externas separadas por elementos giratorios contenidos en una jaula o carcasa). Como se puede ver en la FIG. 13, un medio para la rotación no está unido al aparato representado. La región de generación de chorro 115 se extiende más allá del extremo terminal de la carcasa 102. El puerto de fluido 106 permite que el fluido (por ejemplo, un gas tal como aire, aire medicinal, nitrógeno, gas noble) fluya a través de la cámara de fluido 107 formada entre el elemento alargado 100 y la carcasa 102. La cámara de fluido dirige el fluido para que fluya 111 a través de la superficie del elemento alargado 100. Similar a las realizaciones anteriores que utilizan flujo de fluido, el líquido polimérico que se ha movido a través de la pluralidad de aberturas interactúa con el fluido para inducir la propagación del fluido polimérico a través de la superficie del elemento alargado 100 en el extremo terminal en la región de formación de fibra 115. Se muestra un medio para producir una diferencia de voltaje 108 (por ejemplo, una fuente de alimentación de alto voltaje) entre fluido polimérico en la región de formación de fibra 115 y un colector conductor 109. En algunas realizaciones, el alojamiento 102 comprende una cámara interna de flujo de fluido para orientar los materiales desde la generación del chorro hacia el colector.

Se pueden usar diversas configuraciones de la pluralidad de aberturas para facilitar las fibras deseadas. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 14, el elemento alargado 120 puede tener una pluralidad de aberturas del extremo distal 121 y una pluralidad de aberturas del eje longitudinal 122. En algunas realizaciones, puede haber una o más aberturas en el extremo distal y/o el eje longitudinal del elemento alargado. Dichas configuraciones pueden utilizar las fuerzas múltiples (por ejemplo, fuerzas inducidas por rotación, fuerzas inducidas por flujo de fluido) para la preparación del fluido polimérico en la región de generación de chorro. Además, se pueden usar varias configuraciones geométricas basadas en los parámetros físicos del fluido para optimizar el flujo a la región generadora de chorro. Por ejemplo, un fluido polimérico más viscoso puede requerir una sección transversal más grande de la abertura o cámara de flujo interno para acomodar velocidades de flujo más altas a la región generadora de chorro. Las aberturas pueden tener cualquier sección transversal conformada, tal como secciones transversales circulares, secciones transversales cuadradas, secciones transversales rectangulares, secciones transversales ovales. Como puede verse, cada una de las aberturas de la pluralidad de aberturas 121 del extremo distal y cada una de las aberturas de la pluralidad de aberturas 122 del eje longitudinal tienen secciones transversales rectangulares.

Típicamente, el elemento alargado puede tener una configuración tal que un fluido tal como un gas pueda fluir a lo largo de su superficie con una velocidad uniforme del fluido a lo largo de la mayoría del eje longitudinal (por ejemplo, entre el puerto de fluido y la pluralidad de aberturas). En algunas realizaciones, el elemento alargado es cilíndrico (incluyendo cilíndrico ovoide, cilíndrico derecho). En algunas realizaciones, el elemento alargado es paralelepípedo. En diversas implementaciones, la pluralidad de aberturas está dispuesta a lo largo de una sección transversal del elemento alargado próxima a un extremo del elemento alargado (por ejemplo, pluralidad de aberturas longitudinales). En diversas realizaciones, el alojamiento externo puede comprender una cámara interna de flujo de fluido (por ejemplo, para ayudar a orientar los materiales producidos en la región de generación de chorro hacia el colector). En ciertas implementaciones, la sección transversal de la cámara de flujo es generalmente anular a lo largo de un eje central del elemento alargado. En algunas realizaciones, el elemento alargado está configurado para girar alrededor de un eje central del mismo. El caudal de fluido a través del canal de flujo de fluido puede ser más de 0.5 L/min (por ejemplo, más de 1 L/min, más de 5 L/min, más de 10 L/min). En diversas implementaciones, el aparato comprende un medio para producir el flujo de fluido en el canal de flujo de fluido (por ejemplo, una bomba, un ventilador). En algunas realizaciones, el flujo de aire puede configurarse para ayudar a difundir la solución polimérica en la región de generación de chorro y/o para orientar y/o dirigir (por ejemplo, colimar) el nanomaterial hacia el colector (tal como en la realización representada en las Figuras 11B con fluido canal de flujo 208).

La utilización de los elementos alargados como se describe en el presente documento también proporciona la capacidad de formar múltiples regiones generadoras de chorro. Por ejemplo, en algunas realizaciones, los propios electrodos pueden desempeñar un papel en el adelgazamiento del líquido polimérico. El aparato para producir fibras a partir de un líquido polimérico puede comprender:

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(b) una pluralidad de electrodos capaces de girar con respecto al elemento alargado configurado para estar en comunicación líquida con el líquido polimérico que ha fluido a través de la pluralidad de aberturas; donde la rotación de la pluralidad de electrodos es capaz de recubrir la pluralidad de electrodos con el líquido polimérico; y (c) una fuente de voltaje capaz de proporcionar una diferencia de voltaje entre la pluralidad de electrodos y un material conductor separado a una distancia de la pluralidad de electrodos.

El líquido polimérico puede cubrir la superficie de los electrodos a medida que giran, causando la formación de una capa delgada del líquido polimérico en la superficie del electrodo (que tiene una diferencia de voltaje con el objetivo conductor), lo que resulta en la formación de conos de Taylor, posterior producción del chorro correspondiente y la producción del material objetivo.

Con referencia ahora a las Figs. 15-17, el elemento alargado 150 comprende la cámara de flujo interno 151 en conexión de fluido con una pluralidad de aberturas 152. La cámara de flujo interno 151 es generalmente anular sobre una longitud sustancial a lo largo de su eje longitudinal mayor 155. Además, el área central 154 del elemento alargado 150 es hueco. En algunas realizaciones, la región central del elemento alargado es sólida. El alojamiento 152 comprende un soporte 153 que está configurado para proporcionar soporte al elemento alargado 150 durante la rotación 170 usando cojinetes de soporte que comprenden pistas internas y externas tales como las mostradas en la FIG. 3. El flujo de líquido polimérico 171 se mueve a través de la cámara de flujo interno 151 y la pluralidad de aberturas 152 que están proximas a los electrodos 161 en la configuración de electrodo que rodea el elemento alargado 150. Alrededor de la pluralidad de aberturas longitudinales 152 se encuentra el conjunto de electrodo 160 que comprende una pluralidad de electrodos 161. La pluralidad de electrodos 160 se encuentra adyacente a la pluralidad de aberturas longitudinales 152 de tal manera que existe un espacio 162 entre el electrodo y la abertura. El líquido polimérico que ha fluido a través de la abertura llenará el espacio vacío 162 y el electrodo de contacto 161. En la realización representada, los electrodos tienen forma de barril y son capaces de girar independientemente de la rotación 170 del elemento

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alargado 150. La rotación 172 del electrodo hace que el electrodo esté recubierto similar a la hilera de tambor simple descrita en la patente de EE.UU. N° 8.747.093, incorporada aquí por referencia en su totalidad. En algunas realizaciones, la rotación del elemento alargado induce la rotación de la pluralidad de electrodos o el mismo medio de rotación se usa para rotar la pluralidad de electrodos. En algunas realizaciones, la pluralidad de electrodos se hace girar con un medio de rotación desacoplado del medio de rotación del elemento alargado (por ejemplo, se usa un segundo motor). En tales realizaciones, la región de generación de chorro existe en el electrodo giratorio. Un diferencial de voltaje entre la pluralidad de electrodos 161 usando medios para producir un diferencial de voltaje 157 entre la pluralidad de electrodos y un colector conductor 158 como se muestra en las Figs. 16B y 16C. Los electrodos pueden estar polarizados a través del conector 164. Las fibras y/o partículas pueden producirse con trayectorias 173 orientadas hacia el colector conductivo 158 usando tales configuraciones. Además, tales configuraciones de electrodos pueden comprender un soporte adicional 156 que está próximo al conjunto de electrodos. El soporte 156 puede ayudar en la rotación del elemento alargado 150 sin comprender la configuración del conjunto de electrodo.

En diversas realizaciones, el aparato para producir fibras y/o partículas a partir de un líquido polimérico puede comprender:

(b) un medio para hacer fluir el líquido polimérico dentro de la cámara de flujo interno y a través de la pluralidad de aberturas y sobre la superficie exterior del elemento alargado;

(c) un medio para rotar la pluralidad de aberturas alrededor del eje central del elemento alargado; y

(d) un medio para proporcionar una diferencia de voltaje entre el líquido polimérico en el extremo sustancialmente plano y un material conductor separado a una distancia del elemento alargado.

En algunas implementaciones, el aparato para producir fibras y/o partículas a partir de un líquido polimérico puede comprender:

(b) un medio para hacer fluir un líquido polimérico a través del elemento alargado y sobre una superficie exterior del elemento;

(c) un medio para producir un flujo de fluido (por ejemplo, flujo de aire, flujo de aire medicinal, flujo de aire de nitrógeno, flujo de gas) a lo largo de la superficie externa del elemento para proporcionar un flujo de flujo que facilite la propagación del líquido polimérico a lo largo la superficie externa del elemento alargado; y

Se proporcionan también métodos para usar los aparatos de la presente divulgación. En particular, los métodos implican la formación de fibras y/o partículas producidas a partir de un líquido polimérico. Los métodos pueden comprender:

(b) proporcionar una fuerza al líquido polimérico sobre la superficie externa que da como resultado que el líquido polimérico sobre la superficie externa se adelgace; y (c) proporcionar una diferencia de voltaje entre el líquido polimérico diluido y el material conductor suficiente para inducir la formación de fibras.

Como se pueden realizar varios cambios en el tema descrito anteriormente sin apartarse del alcance y espíritu de la presente divulgación, se pretende que todo el tema contenido en la descripción anterior, o definido en las reivindicaciones adjuntas, se interprete como descriptivo e ilustrativo de la presente divulgación. Son posibles muchas modificaciones y variaciones de la presente descripción a la luz de las enseñanzas anteriores. Por consiguiente, la presente descripción está destinada a abarcar todas esas alternativas, modificaciones y variaciones que caen dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

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Todos los documentos citados o referenciados en este documento y todos los documentos citados o referenciados en los documentos citados en este documento, junto con las instrucciones, descripciones, especificaciones de producto y hojas de producto de cualquier producto mencionado en este documento o en cualquier documento incorporado por referencia en este documento, son incorporados aquí como referencia, y pueden emplearse en la práctica de la divulgación.

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Claims

R E IV IN D IC A C IO N E S

1. Un aparato para procesar electrohidrodinámicamente (por ejemplo, electrohilado y/o electrospray) un líquido polimérico (por ejemplo, para producir fibras como nanofibras y / o partículas como nanopartículas) que comprende:

(a) un elemento alargado que tiene una cámara de flujo interno en comunicación fluida con una pluralidad de aberturas dispuestas en un extremo de la misma; dicha cámara de flujo está configurada para permitir que un líquido polimérico fluya a través de ella a dicha pluralidad de aberturas; dicha pluralidad de aberturas está configurada para girar alrededor de un eje central de dicho elemento alargado de manera que cualquier líquido polimérico sobre la superficie exterior frontal se extenderá y adelgazará en dicha superficie exterior; y

(b) un canal de flujo de fluido gaseoso que rodea dicho elemento alargado configurado para proporcionar un flujo de fluido gaseoso que facilite el adelgazamiento de dicho líquido polimérico a lo largo de la superficie interna del marco que soporta dicho elemento alargado; y

(c) un medio para hacer fluir dicho líquido polimérico dentro de dicha cámara de flujo interno y a través de dicha pluralidad de aberturas y sobre la superficie exterior frontal de dicho elemento alargado;

(d) un medio para girar dicha pluralidad de aberturas alrededor de dicho eje central de dicho elemento alargado; y

(e) un medio para producir un flujo de gas a lo largo de la superficie externa lateral de dicho elemento alargado para proporcionar un flujo de gas que facilite el flujo de dicho líquido polimérico a lo largo de la superficie interna del marco que soporta dicho elemento alargado; y

(f) un medio para proporcionar una diferencia de voltaje entre dicho líquido polimérico en dicho extremo sustancialmente plano y un material conductor separado a una distancia de dicho elemento alargado.

2. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho elemento alargado es cilíndrico y comprende una cámara de flujo interno con una sección transversal generalmente anular a lo largo de un eje central de dicho cilindro; dicha cámara de flujo interno está en comunicación fluida con dicha pluralidad de aberturas dispuestas radialmente en un extremo de dicho cilindro.

3. El aparato de acuerdo con la reivindicación 2, en el que dicho aparato comprende además un motor configurado para hacer girar dicho cilindro a lo largo de su eje central.

4. El aparato según la reivindicación 1, en el que dicho elemento alargado es cilindrico.

5. El aparato según la reivindicación 3, en el que dicha pluralidad de aberturas está dispuesta radialmente alrededor del extremo frontal de dicho cilindro.

6. El aparato según la reivindicación 1 o 3, en el que la sección transversal de dicha cámara de flujo es generalmente anular a lo largo de un eje central de dicho elemento alargado.

7. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 4 6, en el que dicho aparato comprende además un motor configurado para girar dicho extremo del elemento alargado que comprende dicha pluralidad de aberturas.

8. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 4 7, en el que dicho elemento alargado está configurado para girar alrededor de su eje central y el aparato comprende además un motor configurado para girar dicho elemento alargado.

9. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 4 8, en el que dicha pluralidad de aberturas gira a una frecuencia mayor de 10 Hz.

10. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 4 9 que comprende un sistema de inyección de liquido polimérico configurado para inyectar dicho liquido polimérico en dicha cámara de flujo y a través de dicha pluralidad de aberturas durante dicha rotación.

11. El aparato según la reivindicación 1, en el que dicho medio para hacer fluir dicho liquido polimérico a través de la cámara de flujo interno es una bomba de inyección.

12. El aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho canal de flujo

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de fluido gaseoso que rodea el elemento alargado cilindrico comprende una cámara de flujo externo con una sección transversal generalmente anular a lo largo del eje central de dicho cilindro; orientando el flujo de fluido gaseoso en la dirección desde dicha pluralidad de aberturas hacia su extremo próximo.

13. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 12, en el que dicho flujo de gas es capaz de fluir a través de dicho canal de flujo de aire a una velocidad de más de 1 l/min.

14. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 12-13, en el que dicho aparato comprende además un medio para producir dicho flujo de fluido gaseoso en dicho canal de flujo de gas (por ejemplo, un compresor, un ventilador).

15. Un aparato para procesar electrohidrodinámicamente (por ejemplo, electrohilado y/o electrospray) un liquido polimérico (por ejemplo, para producir fibras como nanofibras y / o partículas como nanopartículas) que comprende:

(b) un canal de flujo de fluido gaseoso que rodea dicho elemento alargado configurado para proporcionar un flujo de fluido gaseoso que facilite el adelgazamiento de dicho líquido polimérico a lo largo de la superficie externa que se extiende en forma cónica desde dichas aberturas de dicho elemento alargado; y

(c) un segundo canal de flujo de fluido gaseoso más externo que rodea dicho elemento alargado configurado para proporcionar un flujo de fluido gaseoso que facilite el direccionamiento del material polimérico producido con dirección al colector; y

(d) un medio para hacer fluir dicho líquido polimérico dentro de dicha cámara de flujo interno y a través de dicha pluralidad de aberturas y sobre la superficie exterior frontal de dicho elemento alargado;

(e) un medio para girar dicha pluralidad de aberturas alrededor de dicho eje central de dicho elemento alargado; y

(f) un medio para producir un flujo de gas a lo largo de la superficie externa lateral de dicho elemento alargado para proporcionar un flujo de gas que facilite el flujo de dicho líquido polimérico a lo largo de la superficie interna del marco que soporta dicho elemento alargado, propiciando el aumento de caudal que se puede procesar y la formación de nanofibras en mayor cantidad; y

(g) un medio para proporcionar una diferencia de voltaje entre dicho líquido polimérico en dicho extremo sustancialmente plano y un material conductor separado a una distancia de dicho elemento alargado.

16. El aparato de acuerdo con la reivindicación 15, en el que dicho elemento alargado es cilindrico y comprende una cámara de flujo interno con una sección transversal generalmente anular a lo largo de un eje central de dicho cilindro; dicha cámara de flujo interno está en comunicación fluida con dicha pluralidad de aberturas dispuestas radialmente en un extremo de dicho cilindro; y

17. El aparato de acuerdo con la reivindicación 16, en el que dicho aparato comprende además un motor configurado para hacer girar dicho cilindro a lo largo de su eje central.

18. El aparato según la reivindicación 15, en el que dicho elemento alargado es cilindrico con terminación en forma de cono.

19. El aparato según la reivindicación 18, en el que dicha pluralidad de aberturas está dispuesta radialmente antes del extremo cónico frontal de dicho elemento alargado.

20. El aparato según la reivindicación 15 o 18, en el que la sección transversal de dicha cámara de flujo es generalmente anular a lo largo de un eje central de dicho elemento alargado.

21. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15 o 16-19, en el que dicho aparato comprende además un motor configurado para girar dicho extremo del elemento alargado que comprende dicha pluralidad de aberturas.

22. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15 o 16-20, en el que dicho elemento alargado está configurado para girar alrededor de su eje central y el aparato comprende además un motor configurado para girar dicho elemento alargado.

23. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15 o 16-22, en el que dicha pluralidad de aberturas gira a una frecuencia mayor de 10 Hz.

24. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15 o 16-23 que comprende un sistema de inyección de líquido polimérico configurado para inyectar dicho líquido polimérico en dicha cámara de flujo y a través de dicha pluralidad de aberturas durante dicha rotación.

25. El aparato según la reivindicación 15, en el que dicho medio para hacer fluir dicho líquido polimérico a través de la cámara de flujo interno es una bomba de inyección.

26. El aparato de acuerdo con la reivindicación 15, en donde dicho canal de flujo de fluido gaseoso que rodea el elemento alargado cilindrico comprende una cámara de flujo externo con una sección transversal generalmente anular a lo largo del eje central de dicho cilindro; orientando el flujo de fluido gaseoso en la dirección desde dicha pluralidad de aberturas hacia su extremo próximo.

27. El aparato de acuerdo con la reivindicación 15, en donde dicho segundo canal de flujo de fluido gaseoso que rodea el elemento alargado cilindrico comprende una cámara de flujo externo con una sección transversal generalmente anular a lo largo del eje central de dicho cilindro; orientando el flujo de fluido gaseoso en la dirección desde el extremo cónico de dicho elemento alargado hacia el elemento colector.

28. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15 o 26, en el que dicho flujo de gas es capaz de fluir a través de dicho canal de flujo de aire a una velocidad de más de 1 l/min.

29. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 15 o 27, en el que dicho flujo de gas es capaz de fluir a través de dicho canal secundario de flujo de aire a una velocidad de más de 1 l/min.

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30. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones 15 o 26-27, en el que dicho aparato comprende además un medio para producir dicho flujo de fluido gaseoso en dicho canal de flujo de gas (por ejemplo, un compresor, un ventilador).

31. Un aparato para procesar electrohidrodinámicamente (por ejemplo, electrohilado y/o electrospray) un líquido polimérico (por ejemplo, para producir fibras como nanofibras y/o partículas como nanopartículas) que comprende:

(a) un elemento alargado que tiene una cámara de flujo interno en comunicación fluida con una pluralidad de aberturas; dicha cámara de flujo está configurada para permitir que un líquido polimérico fluya a través de ella a dicha pluralidad de aberturas y sobre la superficie externa de dicho elemento alargado;

(b) un canal de flujo de fluido gaseoso que rodea dicho elemento alargado configurado para proporcionar un flujo de fluido gaseoso que facilite el adelgazamiento de dicho líquido polimérico a lo largo de la superficie externa de dicho elemento alargado, propiciando el aumento de caudal que se puede procesar y la formación de nanofibras en mayor cantidad; y

(c) una fuente de voltaje capaz de proporcionar una diferencia de voltaje entre dicho líquido polimérico en dicha superficie externa y un material conductor separado a una distancia de dicho elemento alargado.

32. El aparato de acuerdo con la reivindicación 31, en donde dicho elemento alargado es cilíndrico y comprende una cámara de flujo interno con una sección transversal generalmente anular a lo largo de un eje central de dicho cilindro; dicha cámara de flujo interno está en comunicación fluida con dicha pluralidad de aberturas dispuestas alrededor de la sección transversal de dicho cilindro y próxima a un extremo de dicho cilindro.

33. El aparato de acuerdo con la reivindicación 31 y 32, en donde dicho canal de flujo de fluido gaseoso que rodea el elemento alargado cilíndrico comprende una cámara de flujo externo con una sección transversal generalmente anular a lo largo del eje central de dicho cilindro; orientando el flujo de fluido gaseoso en la dirección desde dicha pluralidad de aberturas hacia su extremo próximo.

34. Aparato según la reivindicación 31, en el que dicho elemento alargado es cilindrico.

35. El aparato según la reivindicación 31 o 34, en el que dicha pluralidad de aberturas está dispuesta a lo largo de una sección transversal de dicho elemento alargado próximas a un extremo de dicho elemento alargado.

36. El aparato según la reivindicación 31 o 35, en el que la sección transversal de dicha cámara de flujo es generalmente anular a lo largo de un eje central de dicho elemento alargado.

37. El aparato según la reivindicación 31, en el que dicho elemento alargado es cilindrico.

38. El aparato según la reivindicación 31 o 32, en el que la sección transversal de dicha cámara de flujo es generalmente anular a lo largo de un eje central de dicho elemento alargado.

39. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 31 o 32 que comprende un sistema de inyección de liquido polimérico configurado para inyectar dicho liquido polimérico en dicha cámara de flujo y a través de dicha pluralidad de aberturas.

40. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 31 o 33, en el que dicho flujo de gas es capaz de fluir a través de dicho canal de flujo de aire a una velocidad de más de 1 l/min.

41. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones 31 o 33, en el que dicho aparato comprende además un medio para producir dicho flujo de fluido gaseoso en dicho canal de flujo de gas (por ejemplo, un compresor, un ventilador).

42. Un aparato para procesar electrohidrodinámicamente (por ejemplo, electrohilado y/o electrospray) un liquido polimérico (por ejemplo, para producir fibras como nanofibras y / o partículas como nanoparticulas) que comprende:

(a) un elemento alargado que tiene una cámara de flujo interno en comunicación fluida con una abertura; dicha cámara de flujo está configurada para permitir que un liquido polimérico fluya a través de ella a dicha abertura que contacta una pluralidad de electrodos;

(b) una pluralidad de electrodos capaces de girar con respecto a dicho elemento alargado configurado para estar en comunicación liquida con dicho líquido polimérico que ha fluido a través de dicha abertura; donde la rotación de dicha pluralidad de electrodos es capaz de recubrir dicha pluralidad de electrodos con dicho líquido polimérico; y

(c) un canal de flujo de fluido gaseoso que rodea dicho elemento alargado configurado para proporcionar un flujo de fluido gaseoso que facilite el adelgazamiento de dicho líquido polimérico en los extremos exteriores de dichos electrodos; dicho flujo de fluido gaseoso facilita además el direccionamiento del material polimérico producido con dirección al colector; y (d) una fuente de voltaje capaz de proporcionar una diferencia de voltaje entre la pluralidad de electrodos y un material conductor separado a una distancia de dicha pluralidad de electrodos.

43. El aparato de acuerdo con la reivindicación 42, en el que dicho elemento alargado es cilindrico y comprende una cámara de flujo interno con una sección transversal generalmente anular a lo largo de un eje central de dicho cilindro; dicha cámara de flujo interno está en comunicación fluida con dicha abertura en comunicación con la dicha pluralidad de electrodos giratorios dispuestos en un extremo de dicho cilindro.

44. El aparato de acuerdo con la reivindicación 43, en el que dicho aparato comprende además un motor configurado para hacer girar dicho cilindro a lo largo de su eje central.

45. El aparato de acuerdo con la reivindicación 44, en el que dicho aparato comprende en su extremo un cojinete que consta de dos cilindros concéntricos entre los que van colocados la pluralidad de electrodos

46. El cojinete que contiene los electrodos de acuerdo con la reivindicación 42 y 45 gira solidariamente al dicho motor en el dicho elemento alargado transmitiendo rotación a dichos electrodos.

47. El aparato según la reivindicación 42, en el que dicho medio para hacer fluir dicho líquido polimérico a través de la cámara de flujo interno es una bomba de inyección.

48. El aparato de acuerdo con la reivindicación 42, en donde dicho canal de flujo de fluido gaseoso que rodea el elemento que contiene los electrodos comprende una cámara de flujo externo con una sección transversal

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generalmente anular a lo largo del eje central de dicho cilindro; orientando el flujo de fluido gaseoso en la dirección desde dicha pluralidad de electrodos hacia su extremo próximo.

49. El aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 42 o 48, en el que dicho flujo de gas es capaz de fluir a través de dicho canal de flujo de aire a una velocidad de más de 1 l/min.

50. El aparato según cualquiera de las reivindicaciones 42 o 48-49, en el que dicho aparato comprende además un medio para producir dicho flujo de fluido gaseoso en dicho canal de flujo de gas (por ejemplo, un compresor, un ventilador).

51. Un método que comprende:

(a) hacer fluir un líquido polimérico a través de la cámara de flujo interno del aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-30 y 42 50 y sobre la superficie externa frontal de dicho elemento alargado;

(b) proporcionar una fuerza centrífuga a dicho líquido polimérico sobre dicha superficie frontal externa que da como resultado que dicho líquido polimérico sobre dicha superficie externa se adelgace; y;

(c) proporcionar una fuerza neumática a dicho líquido polimérico a lo largo de la superficie interna del marco que soporta dicho elemento alargado que da como resultado que dicho líquido polimérico sobre dicha superficie externa se adelgace y generalmente para, propiciar el aumento de caudal que se puede procesar, la formación de nanofibras en mayor cantidad y direccionar material producido en dirección al colector; y

(c) proporcionar una diferencia de voltaje entre el líquido polimérico y dicho material conductor suficiente para inducir la formación de nanofibras y/o nanopartículas.

52. Un método que comprende:

(a) hacer fluir un líquido polimérico a través de la cámara de flujo interno del aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 31-41 y sobre la superficie externa frontal de dicho elemento alargado;

(b) proporcionar una fuerza neumática a dicho líquido polimérico a lo largo de la superficie interna del marco que soporta dicho elemento alargado que da como resultado que dicho líquido polimérico sobre dicha superficie externa se adelgace, se propicia el aumento de caudal que se puede procesar, la formación de nanofibras en mayor cantidad; y

(c)

proporcionar una diferencia de voltaje entre el líquido polimérico diluido y dicho material conductor suficiente para inducir la formación de nanofibras y/o nanopartículas.