Membrane polimeriche micro e nanofibrose ottenute tramite electrospinning: analisi di immagini = Micro and nano-fibrous polymeric membranes obtained by electrospinning: image analysis

L’electrospinning è una tecnica che attraverso l’applicazione di un’elevata differenza di potenziale a una soluzione polimerica porta alla generazione di fibre con diametri micrometrici e submicrometrici, e di membrane fibrose nanostrutturate. Questi materiali possono essere impiegati in diversi campi applicativi, come la filtrazione, la sensoristica, la biomedicina e l’abbigliamento protettivo. La morfologia delle membrane (porosità, area superficiale, spessore, orientazione delle fibre) e delle singole fibre (diametro, forma e porosità) influisce sulle loro proprietà finali, e può essere modulata modificando i parametri ed il set up di processo. Quindi, conoscere il diametro delle fibre e la porosità delle membrane è fondamentale per un’applicazione efficacie del materiale. Un metodo per valutare queste due grandezze consiste nell’eseguire misure manuali su immagini ottenute al microscopio ottico o a scansione. Questa analisi però può essere molto lunga. Per questo motivo sono stati realizzati sistemi di analisi di immagine automatici. Essi sono in grado di fornire un’analisi quasi immediata e una maggior quantità di misurazioni rispetto alla misura manuale, ma possono presentare errori di misura, per esempio legati alla difficoltà dell’algoritmo a distinguere le singole fibre in zone di sovrapposizione. L’obiettivo di questa tesi è valutare l’accuratezza di diversi metodi di analisi di immagini applicati a membrane fibrose prodotte per electrospinning e determinare la morfologia delle membrane al variare di diversi parametri di processo. In particolare, sono stati presi in considerazione due casi studio distinti. Il primo riguarda l’analisi di immagini di membrane elettrofilate in polietilenossido (PEO), reticolate con irraggiamento UV attraverso l’ausilio di un agente reticolante. Mentre nel secondo sono state prodotte tramite electrospinning membrane fibrose in poli(vinilidenfluoruro-trifluoroetilene) P(VDF-TrFE) ed è stata analizzata la loro morfologia. In entrambi i casi è stata eseguita una prima fase di misura dei diametri delle fibre con metodo manuale e automatico ed è stato effettuato un confronto per stimare l’accuratezza del metodo automatico. Inoltre è stata misurata la porosità delle membrane fibrose e la dimensione media dei pori. Infine la morfologia ottenuta è stata correlata a diversi parametri in esame, come parametri di processo di electrospinning (composizione della soluzione di partenza, tensione applicata, distanza di lavoro, portata di alimentazione), caratteristiche delle immagini analizzate (tipologia di microscopio, ingrandimento) e parametri di misura.