一种纳米纤维三维支架制备系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种纳米纤维三维支架制备系统及方法,属于纳米纤维支架技术领域，成型箱、位于成型箱内的静电纺丝装置和低温收集装置及喷雾装置；成型箱一侧具有喷雾入口；静电纺丝装置的纺丝液喷头固定在成型箱顶部，喷雾装置置于成型箱的外部，且喷雾装置的出雾口连通喷雾入口；低温收集装置包括收集台和半导体制冷器，收集台固定在半导体制冷器上端且对应纺丝液喷头的下方；交流高压发生器加载在纺丝液喷头与收集台之间形成交变电场；纺丝液喷头喷射出的纺丝溶液或熔体在交变电场作用下形成纳米纤维。调控喷雾装置可改变雾滴大小和密度，通过喷雾装置和低温装置共同作用，可制备结构蓬松、孔径大小可控的三维纳米纤维支架。孔径大小可控的三维纳米纤维支架。孔径大小可控的三维纳米纤维支架。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米纤维三维支架制备系统及方法


[0001]本专利技术涉及纳米纤维支架
，更具体的说是涉及一种纳米纤维三维支架制备系统及方法。

技术介绍

[0002]目前，组织工程的原理是诱导和促进细胞在体外或体内的生长、迁移以及增殖等一系列生理活动，最终形成具有三维结构的器官或组织。研究者利用工程学方法制造仿生结构，模拟天然组织的生理环境，包括结构的、物理的以及形态的特征。其中微观结构，对细胞在支架内的增殖、黏附、向内生长形成组织、营养物质及代谢产物的良好运输，以及对最终的组织构建起着至关重要的作用。目前，制备纳米纤维组织工程支架多采用静电纺丝法。静电纺丝纳米纤维因其与细胞外基质(ECM)在形态上的相似性以及可调节细胞行为和功能的化学和物理特性而被广泛用于组织工程。静电纺丝法制备纳米纤维组织工程支架在再生医学和伤口愈合方面的应用具有很大的潜力。静电纺丝方法具有简便快捷、成本低廉等优点，有望成为理想的组织工程仿生支架的制备方法。但是，由于其自身内在的缺陷，传统的静电纺丝纳米纤维膜通常堆积地非常致密导致孔径太小从而限制了细胞的渗透和三维组织的再生。
[0003]传统的静电纺丝是纺丝溶液或熔体在直流电场力的定向作用下，形成泰勒锥，最终突破表面张力形成射流。射流在库仑力的作用下被拉伸成纳米纤维，纤维逐层地被接地接收板吸引堆积，形成薄膜或近似三维的支架。但是，支架的纤维是靠电荷引力进行堆积，排列紧密、纤维之间的空隙过小，使细胞难以长入，无法构建出令人满意的三维组织。
[0004]目前有申请号为CN201510778850.9的专利技术专利公开了一种具有三维结构的纳米纤维支架制备装置及方法，包括交流高压发生器、供液器、供气装置、同轴纺丝液喷头和旋转接收器，同轴纺丝液喷头具有出液口、出气口，供液器可将纺丝溶液或熔体送入同轴纺丝液喷头并由出液口流出，供气装置通过出气口可产生由出液口吹向旋转接收器的气流，交流高压发生器可在同轴纺丝液喷头和旋转接收器间形成交变电场，旋转接收器包括转轴、传动装置及支撑臂，支撑臂随转轴转动时可形成碗状回转面，出液口内流出的纺丝溶液或熔体在气流和交变电场的作用下在形成射流，该方法形成的三维支架孔径较小，细胞无法在其内部生长。
[0005]综上所述，制备材料范围广泛、纤维直径极小、丝径分布均匀、结构蓬松、大孔径、力学性能优越的纳米纤维三维支架仍然没有简单有效的解决方案。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术旨在提供一种纳米纤维三维支架制备系统及方法以至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种纳米纤维三维支架制备系统，包括：成型箱、位于成型箱内的静电纺丝装置和
低温收集装置及喷雾装置；
[0009]所述成型箱一侧具有喷雾入口；所述静电纺丝装置包括纺丝液喷头、供液器和交流高压发生器，所述静电纺丝装置的所述供液器管道连接至所述纺丝液喷头，所述纺丝液喷头固定在所述成型箱内部顶端，所述供液器的出口通过管道连通所述纺丝液喷头；
[0010]所述喷雾装置置于所述成型箱的外部，且所述喷雾装置的出雾口连通所述喷雾入口；所述低温收集装置包括收集台和半导体制冷器，所述收集台固定在所述半导体制冷器上端且对应所述纺丝液喷头的下方；所述交流高压发生器加载在所述纺丝液喷头与所述收集台之间形成交变电场；所述纺丝液喷头喷射出的纺丝溶液或熔体在交变电场作用下形成纳米纤维。
[0011]打开交流高压发生器，纺丝液喷头和低温收集装置之间形成交变电场，供液器提供的纺丝溶液或熔体从纺丝液喷头出口流出形成射流，在交变电场作用下射流劈裂拉伸，形成纳米纤维，聚集在收集台上，喷雾装置可产生微米级的雾滴，雾滴和纳米纤维可在半导体制冷器作用下，在收集台上形成冷冻的三维纳米纤维支架。
[0012]优选的，所述喷雾装置包括装液器和雾化器，所述装液器位于所述雾化器上方且与其接口处可拆卸连接，所述出雾口设置在所述雾化器壳体上，所述雾化器上壳体上还设有开关和调节按钮，所述开关和所述调节按钮与所述雾化器内部的控制模块抵接。喷雾装置可以根据需要调节，喷出不同密度和大小的雾滴。
[0013]优选的，所述低温收集装置还包括升降支撑台和固定板，所述升降支撑台采用升降式升降支撑台，所述低温收集装置还包括升降支撑台和固定板，所述固定板置于在所述升降支撑台上，所述半导体制冷器下端固定连接在所述固定板上且电连接至所述成型箱外的电源。升降支撑台高度可调节，可以根据实验需要改变收集台和纺丝液喷头之间的距离，半导体制冷器提供低温环境。
[0014]优选的，所述喷雾入口侧在箱体内部成型有出风腔管，所述出风腔管对应所述收集台上方，所述喷雾入口与所述喷雾装置的所述出雾口水平平齐。出风腔管将雾导向低温收集台上，使雾滴更准确的落到收集台上。
[0015]优选的，所述箱体底部设有出气口，所述出气口内壁固定连接有多孔板。没有落到收集台上的雾滴从箱体底部的出气口排出到箱体外，出气口处采用多孔板设计，可以平衡箱体内部纺丝空间和外界的压强差。
[0016]优选的，所述低温收集装置采用导体金属，所述升降支撑台连接有接地线。便于导电和收集台接电。
[0017]优选的，所述成型箱箱体采用绝缘材料制成。可在内部形成密闭的纺丝空间，不受其他因素影响。
[0018]所述纺丝液喷头距离所述收集台的竖直距离范围10cm
‑
20cm；所述出风腔管距离所述收集台的水平距离范围5cm
‑
15cm。
[0019]一种纳米纤维三维支架制备方法，包括以下步骤：
[0020](1)供液器可加入纺丝溶液或熔体，打开供液器，纺丝溶液或熔体进入纺丝液喷头并由纺丝液喷头出口流出；
[0021](2)将升降支撑台调节到适宜高度，接地线接地，固定板固定半导体制冷器，打开电源，半导体制冷器调节到合适的制冷温度，最终收集台表面温度达到制冷温度；
[0022](3)调节出雾口位置与收集台达到平齐，打开喷雾装置开关，调节按钮调节至合适参数，雾化器将产生雾滴，从出雾口喷出，雾滴可通过成型箱的出风腔管,均匀沉积在收集台；未固化雾滴从出气口排出；
[0023](4)打开交流高压发生器，输出适当波形、频率、幅值、偏置值的电压，并在纺丝液喷头和低温收集装置间形成交变电场，在交变电场的作用下，纺丝溶液或熔体液滴被拉伸形成射流，在交变电场力的作用下，射流劈裂拉伸，获得纳米纤维；
[0024](5)在喷雾装置形成的雾滴和低温收集装置共同作用下，纳米纤维与雾滴沉积在收集台瞬时冷冻固化，持续沉积后，成为多孔蓬松的冷冻三维支架结构；
[0025](6)将多孔蓬松的冷冻三维支架结构置于冷冻干燥机中冷冻干燥，最终得到三维纳米纤维组织工程支架。
[0026]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种一种纳米纤维三维支架制备系统及方法，具有以下有益效果：
[0027]1、本专利技术可通过调控喷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维三维支架制备系统，其特征在于，包括：成型箱、位于成型箱内的静电纺丝装置和低温收集装置及喷雾装置；所述成型箱一侧具有喷雾入口；所述静电纺丝装置包括纺丝液喷头、供液器和交流高压发生器，所述静电纺丝装置的所述供液器管道连接至所述纺丝液喷头，所述纺丝液喷头固定在所述成型箱内部顶端，所述供液器的出口通过管道连通所述纺丝液喷头；所述喷雾装置置于所述成型箱的外部，且所述喷雾装置的出雾口连通所述喷雾入口；所述低温收集装置包括收集台和半导体制冷器，所述收集台固定在所述半导体制冷器上端且对应所述纺丝液喷头的下方；所述交流高压发生器加载在所述纺丝液喷头与所述收集台之间形成交变电场；所述纺丝液喷头喷射出的纺丝溶液或熔体在交变电场作用下形成纳米纤维。2.根据权利要求1所述的一种纳米纤维三维支架制备系统，其特征在于，所述喷雾装置包括装液器和雾化器，所述装液器位于所述雾化器上方且与其接口处可拆卸连接，所述出雾口设置在所述雾化器壳体上，所述雾化器上壳体上还设有开关和调节按钮，所述开关和所述调节按钮均与所述雾化器内部的控制模块抵接。3.根据权利要求1所述的一种纳米纤维三维支架制备系统，其特征在于，所述低温收集装置还包括升降支撑台和固定板，所述固定板置于在所述升降支撑台上，所述半导体制冷器下端固定连接在所述固定板上且电连接至所述成型箱外的电源。4.根据权利要求1所述的一种纳米纤维三维支架制备系统，其特征在于，所述喷雾入口侧在箱体内部成型有出风腔管，所述出风腔管对应所述收集台上方，所述喷雾入口与所述喷雾装置的所述出雾口水平平齐。5.根据权利要求1所述的一种纳米纤维三维支架制备系统，其特征在于，所述箱体底部开有出气口，所述出气口内壁固定连接有多孔板。6.根据权利要求1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：刘媛媛，刘华振，张毅，简志安，高闯，陆春祥，乔浩，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：