一种基于同轴微流体的双曝光微褶皱血管加工平台及方法技术

本发明专利技术公开了一种基于同轴微流体的双曝光微褶皱血管加工平台及方法，包括同轴微流体模块、双曝光模块及控制模块。所述同轴微流体模块包括两个注射泵挤出系统和同轴透光针，所述注射泵挤出系统包括步进驱动器、微型丝杆滑台、控制器、支架、v型夹具和注射器。所述支架与注射器的活塞相连，注射器里盛放水凝胶预聚液。所述同轴透光针通过硅胶软管与注射泵挤出系统连接，所述同轴透光针被分为一次曝光区与二次掩膜曝光区。本发明专利技术通过双曝光模块与同轴微流体模块的配合，能够解决微血管加工中表面微褶皱成形技术难题，实现微褶皱血管的批量化连续、高效、可控成形，为相关研究提供可靠的体外模型。外模型。外模型。

【技术实现步骤摘要】
一种基于同轴微流体的双曝光微褶皱血管加工平台及方法


[0001]本专利技术涉及工程化血管领域，具体为一种基于同轴微流体的双曝光微褶皱血管加工平台及方法。

技术介绍

[0002]工程化血管是指用血管种子细胞(内皮细胞，平滑肌细胞)与相关细胞外基质(支架材料)复合，以构建从形态到功能都接近活体血管的工程化血管。工程化血管的体外构建方法包括铸模法、快速溶液浸渍法、薄片卷曲法和静电纺丝法。其中铸模法和快速溶液浸渍法具有脱模困难的缺点，而薄片卷曲法虽有效避免了脱模问题，但薄片在使用过程中极易展开，难以维持稳定的形态。此外大多数合成材料可以在旋转圆柱表面通过静电纺丝直接形成管状支架，但制备的工程化血管长度及厚度往往取决于圆柱芯的尺寸、材料剂量，无法实现微管的连续加工。
[0003]同轴微流体技术是指在微观尺寸下结合微电子、微机械、生物工程等技术，通过精确设计微流体通道的结构来操纵各种复杂微流体的技术。在科学研究中，微流体可以将药物、营养物或任何液体引导到生物体的特定部分，以更精确地模拟生物过程。作为医学领域的突破性技术，同轴微流体技术的出现为微血管的连续可控加工带来革命性的进展。利用同轴微流体技术不仅可以制备尺寸可调的工程化微血管，还可与其他加工方式结合实现复杂血管系统的加工。尽管微流控技术的出现使得工程化血管的连续加工成为可能，但是该方法无法实现血管表面微褶皱的加工。
[0004]双曝光加工技术是指利用水凝胶材料溶胀度与交联度的负相关性，通过一次曝光无差别交联，使水凝胶整体预成型；随后通过二次图案化曝光，实现水凝胶材料局部差异化交联，从而出现局部交联度差异，最终经过吸水溶胀形成凹凸起伏的微褶皱形貌，但是该方法无法实现工程化血管的连续加工。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于同轴微流体的双曝光微褶皱血管加工平台及方法，实现微褶皱血管的批量化连续、高效、可控成形。
[0006]为实现该目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于同轴微流体的双曝光微褶皱血管加工平台，包括双曝光加工系统和控制模块；
[0007]所述双曝光加工系统包括同轴微流体模块及双曝光模块；双曝光加工系统，以同轴微流体为核心，结合双曝光技术。
[0008]所述同轴微流体模块包括两个注射泵挤出系统和同轴透光针；两个注射泵挤出系统，可以驱动内外层溶液的挤出及流速控制，同轴透光针，其透光区域被划分为一次曝光区和二次图案化曝光区。
[0009]所述注射泵挤出系统包括步进驱动器、微型丝杆滑台、控制器、支架、v型夹具和注射器；
[0010]所述支架与注射器的活塞相连；
[0011]所述注射器盛放水凝胶预聚液；
[0012]所述同轴透光针包括同轴微流体喷头和两根透明玻璃管；
[0013]所述两根透明玻璃管粘在同轴微流体喷头上，并通过硅胶软管与注射泵挤出系统连接。
[0014]所述双曝光模块包括紫外曝光设备、同轴透光针的一次曝光区和二次曝光区；
[0015]所述紫外曝光设备包括两组商用准直LED紫外光源；
[0016]所述一次曝光区为无掩膜均匀曝光；实现水凝胶的预交联。
[0017]所述二次曝光区包括同轴透光玻璃管和图案化掩模版；集合图案化掩模版以加工血管表面微褶皱。
[0018]所述图案化掩模版内径与同轴透光针外径相同，固定于同轴透光针外。
[0019]所述控制模块采用上位机控制系统；
[0020]所述上位机控制系统以Arduino Mega 2560控制器作为微控制单元(MCU)；
[0021]所述MCU由经C#语言二次开发后的原有上位机软件Repetier
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Host进行控制；
[0022]所述二次开发后的软件相应插件引入挤出控制模块、紫外曝光控制模块及温度控制模块，实现打印过程中对挤出流速、温度、光固化时间等参数的记录和调节。
[0023]上述的基于同轴微流体的新型双曝光微褶皱血管加工平台的加工方法，包括以下步骤：
[0024]准备阶段：
[0025]1、采用3D打印制备同轴微流体喷头，并将两根透明玻璃管的一端粘到同轴微流体喷头上，得到同轴透光针。
[0026]2、将图案化掩模版固定于同轴透光针的二次曝光区。
[0027]3、将PBS溶液和水凝胶溶液分别注入两支注射器。
[0028]4、将注射泵挤出系统的两个支架分别与两支注射器的活塞相连。
[0029]5、将内、外层溶液输送硅胶软管的一端分别连接于同轴透光针的内、外溶液的入口处，另一端连接到两注射器针头。
[0030]实验阶段：
[0031]本实验拟采用两组商用准直LED紫外光源作为双曝光交联的能量来源，通过曝光时间以及水凝胶溶液的挤出速度之间的配合，曝光控制及挤出配合，进行微褶皱血管的加工。
[0032]启动上位机控制系统，打开挤出控制模块，设置挤出参数，将水凝胶预聚液挤出到一次曝光区域，打开第一组光源，实现水凝胶的预交联；随后将半交联状的水凝胶挤出到二次曝光区域，打开第二组光源，进行图案化曝光，实现水凝胶的局部差异化交联，最终实现微褶皱血管的加工。
[0033]取样阶段：
[0034]将聚合后的微褶皱血管从同轴透光针上取下，并进行观察。
[0035]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0036]本专利技术通过双曝光模块与同轴微流体模块的配合，能够解决微血管加工中表面微褶皱成形技术难题，实现微褶皱血管的批量化连续、高效、可控成形，为相关研究提供可靠
的体外模型。
附图说明
[0037]图1为本专利技术的一种基于同轴微流体的双曝光微褶皱血管加工平台的整体结构示意图；
[0038]图2为本专利技术加工平台的同轴透光针的结构示意图。
[0039]图示说明：1、控制电脑；2、内层溶液注射泵；21、第一步进驱动器；22、第一微型丝杆滑台；23、第一支架；24、第一v型夹具；3、外层溶液注射泵；31、第二步进驱动器；32、第二微型丝杆滑台；33、第二支架；34、第二v型夹具；4、内层溶液注射器；5、外层溶液注射器；6、内层溶液输送硅胶软管；7、外层溶液输送硅胶软管；8、内层溶液入口；9、外层溶液入口；10、商用准直LED紫外光源；11、同轴透光针；111、同轴微流体喷头；112、一次曝光区；113、二次曝光区；114、外层玻璃管；115、内层玻璃管；12、图案化掩模版；13、系统结构框架；14、样品槽。
具体实施方式
[0040]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本专利技术作进一步的解释。此处所描述的具体实施例仅用于解释本专利技术技术方案，并不限于本专利技术。
[0041]实施例1
[0042]一种基于同轴微流体的双曝光微褶皱血管加工平台，其组成示意图如图1所示，包括控制电脑1、内层溶液注射泵2、外层溶液注射泵3、两组商用准直LED紫外光源10、同轴透光针11、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于同轴微流体的双曝光微褶皱血管加工平台，其特征在于：包括双曝光加工系统和控制模块；所述双曝光加工系统包括同轴微流体模块及双曝光模块；所述同轴微流体模块包括两个注射泵挤出系统和同轴透光针；所述同轴透光针，其透光区域被划分为一次曝光区和二次曝光区；所述注射泵挤出系统包括步进驱动器、微型丝杆滑台、控制器、支架、v型夹具和注射器；所述支架与注射器的活塞相连；所述注射器盛放水凝胶预聚液；所述同轴透光针包括同轴微流体喷头和两根透明玻璃管；所述两根透明玻璃管粘在同轴微流体喷头上，并通过硅胶软管与注射泵挤出系统连接；所述双曝光模块包括紫外曝光设备、同轴透光针的一次曝光区和二次曝光区；所述控制模块采用上位机控制系统；所述上位机控制系统的MCU由经C#语言二次开发后的原有上位机软件Repetier
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Host进行控制；所述二次开发后的软件相应插件引入挤出控制模块、紫外曝光控制模块及温度控制模块，实现打印过程中对挤出流速、温度、光固化时间参数的记录和调节。2.根据权利要求1所述的基于同轴微流体的双曝光微褶皱血管加工平台，其特征在于：所述紫外曝光设备包括两组商用准直LED紫外光源。3.根据权利要求1所述的基于同轴微流体的双曝光微褶皱血管加工平台，其特征在于：所述一次曝光区为无掩膜均匀曝光；所述二次曝光区包括同轴透光玻璃管和图案化掩模版。4.根据权利要求3所述的基于同轴微流体的双曝光微褶皱血管加工平台，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈笑笑，侯冉，陈建锋，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：