核壳结构制备设备制造技术

本实用新型专利技术涉及核壳结构制备技术领域，特别涉及一种核壳结构制备设备。本实用新型专利技术的核壳结构制备设备包括：包括滴液装置和生成装置，生成装置包括至少一个生成单元，生成单元具有作用表面，作用表面为疏水性表面，滴液装置用于将核材液体和/或壳材液体滴入生成单元中，作用表面使核材液体单独成型为球状体或者使核材液体与生成单元中已成型的球状体结合进一步成型为球状体，壳材液体包覆于生成单元中已成型的球状体上形成壳层并在生成单元中进一步形成球状体。本实用新型专利技术巧妙地利用作用表面的疏水性特点对滴入生成单元中的核材液体进行成型处理，能够实现对核壳结构成型形状的有效控制，保证核壳结构具有更好的球形度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及核壳结构制备
，特别涉及一种核壳结构制备设备。
技术介绍
核壳结构是指成膜材料将固体、液体或气体等材料囊于其中所形成的直径1～1000μm的微小球状结构，其中，核壳结构内部装载的材料称为核材(或称芯材)，而外部包囊的壁膜则称为壳材(或称为壁材)。生物砖(又称生物墨汁)是一种应用于生物打印(如3D生物打印领域)、组织工程、再生医学等领域的核壳结构，由于生物打印技术产生的生物组织和器官均要求具有一定的生物学功能，因此，作为生物打印材料的生物砖通常以包含细胞的胶原溶液作为核材液体，而且，由于生物组织和器官的结构均非常精细，因此，生物砖的粒径比一般的核壳结构更小，通常需要控制在10～200μm之间，并且尺寸精度要求非常高。现有技术中仍采用传统的生化室实验室手动制备工艺来制备核壳结构，其中最常用的制备方法是锐孔法。锐孔法通常将核材液体和壳材液体溶解于同一溶液中，然后通过对盛装有核壳混合溶液的滴管或注射器等滴液装置施加振动或电压脉冲将核壳混合溶液滴入固化剂中，核壳混合溶液在固化剂中迅速固化从而形成核壳结构。相应地，现有的核壳结构制备仪器，通常也是基于锐孔法来制备核壳结构的，其包括振动(或脉冲)施加装置、滴液装置和设置在滴液装置下方的反应容器，反应容器中盛放有固化剂，滴液装置则在振动(或脉冲)施加装置的作用下将核壳混合溶液滴入反应容器中，滴入反应容器中的核壳混合溶液在固化剂的作用下固化形成核壳结构，
其中，振动(或脉冲)施加装置通过对滴液装置内的溶液的流动通道部位施加一定频率和一定振幅的振荡来使溶液射流断裂形成预设粒径大小的液滴。专利技术人经过分析研究发现，现有的核壳结构制备方法和制备仪器存在以下几方面的问题：(1)难以控制核壳结构的成型形状。基于现有技术制备核壳结构时，核壳混合溶液直接滴入固化剂中进行固化，核层的形状及壳层的形状均是在固化过程中依靠各自自身的化学反应来形成的，而未对核层和壳层的成型形状加以控制，因此，核层及壳层的成型形状难以得到有效控制，核层和壳层的成型形状随机性较大，核层的球形度较差，包覆于核层上的壳层的球形度也较差，以致于最终形成的核壳结构的成型效果并不理想。而且，由于核层的形状是依靠自身化学反应形成的，这也就要求核材液体自身具有易于成型为球状的特点，从而使得现有技术中可用核材液体的选择范围受到限制，一些不易成型为球状的材料则难以利用现有技术制备形成符合要求的核壳结构，而这也就导致现有技术难以实现某些核壳结构的制备，以致于会阻碍某些特定
的发展，例如，胶原需要在特定条件下才能成型，基于现有技术难以利用胶原直接制成核壳结构。。(2)振动或脉冲分液容易影响核壳结构的性能。现有技术中通过振动法或脉冲法进行分液，由于振动或电压脉冲会影响核材液体和壳材液体的性能，因此，通过振动法进行分液会影响核壳结构的性能，尤其对于有特殊性能要求的核壳结构，例如核材带有具有生物活性的细胞的核壳结构，振动或脉冲分液法的不利影响更加突出。(3)制备得到的核壳结构的粒径较大。现有技术采用滴管或注射器进行滴加，每次滴加量较多，液滴尺寸较大，而由于核壳结构的粒径与溶液滴加量直接相关，因此，所制备得到的核壳结构的粒径也较大，通常在500μm以上，而正如前所述，某些
要求核壳结构具有更小的粒径尺寸，例如，生物打印
要求生物砖的粒径控制在10～200μm之间，可见，现有技术难以满足生物打印等技术
领域对核壳结构粒径的要求。(4)制备得到的核壳结构的尺寸误差较大，难以保证核壳结构的尺寸精度。现有技术中采用滴管或注射器来实现核材液体及壳材液体的吸取和滴加，一方面，由于滴管和注射器均无法精确且实时地反应其所吸取的溶液量，因此，难以保证滴管和注射器每次吸取的溶液满足制备要求；另一方面，滴管和注射器也难以控制每次滴加量的精度，因此，现有技术难以保证核壳结构的尺寸精度，这不仅会造成每次滴加时实际滴加量与预设滴加量不同，单一核壳结构的实际粒径与预设粒径误差较大，而且也会造成难以保证多次、重复分量滴定过程的精准性，既无法保证不同次滴加量的一致性，满足某些情况下对不同核壳结构粒径的一致性要求，也难以保证不同次滴加量按照预设差异进行变化，满足某些情况下对粒径的差异性要求，例如，基于现有技术就难以制得具有多层不同厚度壳层的核壳结构。可见，现有的核壳结构制备方法和制备仪器难以满足包括生物砖等核壳结构的制备要求，存在成型形状不佳、粒径较大、尺寸精度较差、效率较低等缺陷，而且还存在容易损害生物砖细胞活性的问题。
技术实现思路
本技术所要解决的一个技术问题是：现有的核壳结构制备设备难以控制核壳结构的成型形状。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种核壳结构制备设备，其包括滴液装置和生成装置，生成装置包括至少一个生成单元，生成单元具有作用表面，作用表面为疏水性表面，滴液装置用于将核材液体和/或壳材液体滴入生成单元中，作用表面使核材液体单独成型为球状体或者使核材液体与生成单元中已成型的球状体结合进一步成型为球状体，壳材液体包覆于生成单元中已成型的球状体上形成壳层并在生成单元中进一步形成球状体。可选地，作用表面为平面，或者，作用表面包括下凹曲面部。可选地，生成单元为平板，作用表面为平板的板面；或者，生成
单元为顶端开口的腔室，腔室的底壁为平面或者包括下凹曲面部，作用表面为腔室的底壁。可选地，下凹曲面部呈U型或球冠型。可选地，生成装置包括至少两个生成单元，至少两个生成单元彼此隔离地设置于生成装置上。可选地，核壳结构制备设备还包括晃动装置，晃动装置用于在核材液体或壳材液体包覆生成单元中已成型的球状体的过程中使生成单元产生能使核材液体或壳材液体均匀包覆于生成单元中已成型的球状体上的晃动。可选地，生成装置还包括排液结构，排液结构用于排出形成核壳结构后生成单元中的剩余液体。可选地，生成单元为顶端开口的腔室，腔室的底壁为作用表面，其中，排液结构设置在腔室的底壁上；或者，排液结构设置在腔室的侧壁上。可选地，排液结构设置在腔室的侧壁上，且核壳结构制备设备还包括倾斜控制装置，倾斜控制装置用于在排出形成核壳结构后生成单元中的剩余液体时控制生成单元向着腔室的设有排液结构的侧壁一侧倾斜。可选地，排液结构包括与生成单元连通的排液孔。可选地，排液结构还包括对排液孔进行封堵的封堵件，封堵件与排液孔可拆卸地连接。可选地，滴液装置包括分液装置和至少一个吸头，吸头能够吸取核材液体和/或壳材液体，分液装置包括压缩空气充入部和至少一个用于安装吸头的吸头安装部，压缩空气充入部通过吸头安装部向吸头内充入压缩空气以将吸头内的核材液体或壳材液体分散成预设粒径的液滴滴入生成单元中。可选地，吸头的内壁至少用于滴加核材液体和/或壳材液体的滴加端的部分为疏水性表面。可选地，滴液装置还包括吸取量检测部，吸取量检测部用于检测
吸头所吸取的核材液体或壳材液体的吸取量。可选地，核材液体和/或壳材液体的吸取量可调节。可选地，滴液装置包括至少两个吸头，至少两个吸头中至少有一个用于吸取核材液体，至少两个吸头中至少有一个用于吸取壳材液体。可选地，分液装置包括至少两个吸头安装部，至少两个吸头安装部之间的距离可以调节。可选地，吸头可拆卸地安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核壳结构制备设备，其特征在于，包括滴液装置(1)和生成装置，所述生成装置包括至少一个生成单元，所述生成单元具有作用表面(211)，所述作用表面(211)为疏水性表面，所述滴液装置(1)用于将核材液体和/或壳材液体滴入所述生成单元中，所述作用表面(211)使所述核材液体单独成型为球状体或者使所述核材液体与所述生成单元中已成型的球状体结合进一步成型为球状体，所述壳材液体包覆于所述生成单元中已成型的球状体上形成壳层并在所述生成单元中进一步形成球状体。

【技术特征摘要】
1.一种核壳结构制备设备，其特征在于，包括滴液装置(1)和生成装置，所述生成装置包括至少一个生成单元，所述生成单元具有作用表面(211)，所述作用表面(211)为疏水性表面，所述滴液装置(1)用于将核材液体和/或壳材液体滴入所述生成单元中，所述作用表面(211)使所述核材液体单独成型为球状体或者使所述核材液体与所述生成单元中已成型的球状体结合进一步成型为球状体，所述壳材液体包覆于所述生成单元中已成型的球状体上形成壳层并在所述生成单元中进一步形成球状体。2.根据权利要求1所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述作用表面(211)为平面，或者，所述作用表面(211)包括下凹曲面部。3.根据权利要求2所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述生成单元为平板，所述作用表面(211)为所述平板的板面；或者，所述生成单元为顶端开口的腔室，所述腔室的底壁为平面或者包括所述下凹曲面部，所述作用表面(211)为所述腔室的底壁。4.根据权利要求2所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述下凹曲面部呈U型或球冠型。5.根据权利要求1所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述生成装置包括至少两个所述生成单元，至少两个所述生成单元彼此隔离地设置于所述生成装置上。6.根据权利要求1所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述核壳结构制备设备还包括晃动装置，所述晃动装置用于在所述核材液体或所述壳材液体包覆所述生成单元中已成型的球状体的过程中使所述生成单元产生能使所述核材液体或所述壳材液体均匀包覆于所述生成单元中已成型的球状体上的晃动。7.根据权利要求1所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述生成装置还包括排液结构，所述排液结构用于排出形成所述核壳结
\t构后所述生成单元中的剩余液体。8.根据权利要求7所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述生成单元为顶端开口的腔室，所述腔室的底壁为所述作用表面(211)，其中，所述排液结构设置在所述腔室的底壁上；或者，所述排液结构设置在所述腔室的侧壁上。9.根据权利要求8所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述排液结构设置在所述腔室的侧壁上，所述核壳结构制备设备还包括倾斜控制装置，所述倾斜控制装置用于在排出形成所述核壳结构后所述生成单元中的剩余液体时控制所述生成单元向着所述腔室的设有所述排液结构的侧壁一侧倾斜。10.根据权利要求7所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述排液结构包括与所述生成单元连通的排液孔。11.根据权利要求10所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述排液结构还包括对所述排液孔进行封堵的封堵件，所述封堵件与所述排液孔可拆卸地连接。12.根据权利要求1所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述滴液装置(1)包括分液装置(11)和至少一个吸头(12)，所述吸头(12)能够吸取所述核材液体和/或所述壳材液体，所述分液装置(11)包括压缩空气充入部和至少一个用于安装所述吸头(12)的吸头安装部，所述压缩空气充入部通过所述吸头安装部向所述吸头(12)内充入压缩空气以将所述吸头(12)内的所述核材液体或所述壳材液体分散成预设粒径的液滴滴入所述生成单元中。13.根据权利要求12所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述吸头(12)的内壁至少用于滴加所述核材液体和/或所述壳材液体的滴加端的部分为疏水性表面。14.根据权利要求12所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述滴液装置(1)还包括吸取量检...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雅雅，左潇，温学敏，何俊轩，李意军，
申请(专利权)人：四川蓝光英诺生物科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51