本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種三維電紡纖維支架的制備裝置及制備方法，包括紡絲柜和高壓電源，紡絲柜上方設(shè)有微量推進(jìn)泵，紡絲柜上頂面留有開口，微量推進(jìn)泵連接有注射器，注射器通過紡絲柜上頂面的開口伸入紡絲柜內(nèi)部；紡絲柜內(nèi)設(shè)有容杯，容杯位于注射器下方，容杯內(nèi)裝有接收溶液，紡絲柜內(nèi)設(shè)有導(dǎo)電層，容杯壓在導(dǎo)電層上方；注射器下方連接有金屬針頭，高壓電源的正極通過正極導(dǎo)線與金屬針頭相連，高壓電源的負(fù)極通過負(fù)極導(dǎo)線與導(dǎo)電層相連接。所述制備方法工藝簡單，裝置簡易，有望實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化。使用不同的紡絲材料可直接制備得到不同力學(xué)強(qiáng)度、生物相容性及降解性能的三維電紡纖維。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及納米材料和組織工程支架系統(tǒng)領(lǐng)域，具體地說，涉及。
技術(shù)介紹
組織工程的原理是誘導(dǎo)和促進(jìn)種子細(xì)胞在體外或體內(nèi)的生長、遷移以及增殖等一系列生理活動(dòng)，最終形成具有三維結(jié)構(gòu)的器官或組織。但是在傳統(tǒng)電紡纖維平面膜上體外培養(yǎng)的細(xì)胞缺乏向有利于形成具有解剖學(xué)形狀的組織三維方向生長的能力，它們會(huì)自由地生長、遷移，形成一個(gè)二維的細(xì)胞層，而這種二維的細(xì)胞層并不能滿足組織工程的需求。對于組織工程所必需的三維組織，需要將細(xì)胞種植在具有三維多孔結(jié)構(gòu)的支架上引導(dǎo)其生長，最終形成所需的三維組織結(jié)構(gòu)。三維多孔結(jié)構(gòu)的支架可以為細(xì)胞的附著、遷移和增殖提供理想的環(huán)境。組織工程的三大要素包括種子細(xì)胞、支架材料及生長因子。支架材料是具有三維結(jié)構(gòu)的框架，它起到模擬細(xì)胞外基質(zhì)的作用，使細(xì)胞能在這種三維結(jié)構(gòu)上黏附、遷移、增殖，最終使組織得以重建。組織工程支架的形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)決定了重建的組織和器官的最終形狀和結(jié)構(gòu)。因此，支架是組織工程重要的組成部分。(HU Xudong, WANG Guanglin.Research Progress of Tissue Engineering Scaffold in Nerve Tissue Engineering.Chinese Journal of Reparative and Reconstructive Surgery, September.2010，24(9): 1133-1137) 在過去10年中，納米科技的飛速發(fā)展已使越來越多的研究者把仿生納米纖維應(yīng)用于組織工程。在制備納米纖維的各種方法(如自組裝、相分離、靜電紡絲等)中，靜電紡絲方法具有簡便快捷、成本低廉、結(jié)構(gòu)可控等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有可能實(shí)現(xiàn)連續(xù)納米纖維工業(yè)化生產(chǎn)的一種技術(shù)，有望成為理想的組織工程仿生支架的制備方法。(ZHAO Sh1-Fang, YUANHu1-Huaj ZHANG Yan-Zhongj Progress in Electrospun 3D Macroporous NanofibrousScaffolds for Tissue Engineering.Chinese Journal of Biomedical Engineering.2012，31 (I): 129-140) 然而，由于傳統(tǒng)的靜電紡支架的纖維排列緊密、纖維之間的空隙過小，使細(xì)胞難以長入，無法構(gòu)建出令人滿意的三維組織。動(dòng)物細(xì)胞的大小一般為10-100 μ m，而靜電紡纖維直徑通常在500 nm左右的無紡布的孔徑是小于10 μ m。為應(yīng)對這一難題，近年來研究者使用了各種方法提高靜電紡納米纖維支架的孔隙尺寸。例如利用在電紡支架中摻雜微米微粒，鹽類以及可溶性纖維材料等材料，通過后期的處理獲得具有一定孔隙率和孔隙直徑的電紡纖維支架。然而，這些方法也只能得到片狀納米纖維材料，并且獲得的孔隙之間并不貫通。因而，嚴(yán)格意義上這些電紡支架并不適用于細(xì)胞的三維立體培養(yǎng)。(Honglin Chen,Jin Huang, Jiahui Yua, et al.Electrospun chitosan-graft-poly (caprolactone)/poly (caprolactone) cationic nanofibrous mats as potential scaffolds for skintissue engineering.Biological Macromolecules 2011, 48:13-19.) 有研究學(xué)者在(Nanotechnology and Precision Engineering2012, 10(5):390 394.)上，公開一種用機(jī)械應(yīng)力得到三維支架材料的方法，該方法主要是通過以高度和位置可調(diào)的探針陣列為靜電紡絲收集器，制備所需的三維納米纖維結(jié)構(gòu)。但其空間形貌與組織工程支架標(biāo)準(zhǔn)尚有一段距離，無法滿足較高的組織工程要求，并非真正意義上的三維生物支架。目前，制備具有三維結(jié)構(gòu)纖維組織工程支架的方法較為復(fù)雜，因此需要進(jìn)一步的改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供。所述制備方法工藝簡單，裝置簡易，有望實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化。使用不同的紡絲材料可直接制備得到不同力學(xué)強(qiáng)度、生物相容性及降解性能的三維電紡纖維。本專利技術(shù)的上述目的通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn): 一種三維電紡纖維支架的制備裝置，包括紡絲柜和高壓電源，紡絲柜上方設(shè)有微量推進(jìn)泵，紡絲柜上頂面留有開口，微量推進(jìn)泵連接有注射器，注射器通過紡絲柜上頂面的開口伸入紡絲柜內(nèi)部；紡絲柜內(nèi)設(shè)有容杯，容杯位于注射器下方，容杯內(nèi)裝有接收溶液，紡絲柜內(nèi)設(shè)有導(dǎo)電層，容杯壓在導(dǎo)電層上方；注射器下方連接有金屬針頭，高壓電源的正極通過正極導(dǎo)線與金屬針頭相連，高壓電源的負(fù)極通過負(fù)極導(dǎo)線與導(dǎo)電層相連接。在上述三維電紡纖維支架的制備裝置中，作為一種優(yōu)選方案，所述注射器的金屬針頭與接收溶液液面的距離為4cnT20cm。在上述三維電紡纖維支架的制備裝置中，作為一種優(yōu)選方案，所述導(dǎo)電層的導(dǎo)電材料為錫膜。在上述三維電紡纖維支架的制備裝置中，作為一種優(yōu)選方案，所述容杯的杯口直徑大于15cm，以防止電紡纖維附著于容器口周圍；所述容杯高度為5-15cm，可根據(jù)需要制備的纖維的量以及材料選擇，使其更易形成高孔隙率的三維支架。 在上述三維電紡纖維支架的制備裝置中，作為一種優(yōu)選方案，所述接收溶液為乙醇、甲醇、丙酮、水、二甲基甲酰胺、三氯甲烷、二氯甲烷中的一種或兩種以上的混合。在上述三維電紡纖維支架的制備裝置中，作為一種優(yōu)選方案，所述金屬針頭上2飛cm處設(shè)有一個(gè)絕緣薄片，安裝此絕緣薄片，有助于穩(wěn)定并集中電場，防止纖維飄散。在上述三維電紡纖維支架的制備裝置中，作為一種優(yōu)選方案，所述高壓電源的負(fù)極同時(shí)作接地處理，接地處理可以避免制備過程中產(chǎn)生靜電，提高纖維制備的安全性。在上述三維電紡纖維支架的制備裝置中，作為一種優(yōu)選方案，所述容杯在接收電紡纖維時(shí)加以2-lOHz的小幅機(jī)械震動(dòng)，可促進(jìn)纖維迅速進(jìn)入接收溶液，不會(huì)滯留于液面。利用上述裝置制備三維電紡纖維支架的方法，包括如下步驟: (O紡絲溶液的制備:將高聚物溶于溶劑中，密閉攪拌，得到紡絲溶液； (2)紡絲過程:將步驟(I)所得紡絲溶液置于注射器中，調(diào)節(jié)高壓電源電壓值在1(Γ20千伏之間，調(diào)節(jié)微量推進(jìn)泵的推進(jìn)速度0.5^1.5毫升/小時(shí)，開始三維纖維的制備； (3)分離紡絲纖維:將容杯中的纖維團(tuán)轉(zhuǎn)移入裝有超純水的燒杯中，置換出纖維團(tuán)接收溶液成分，重復(fù)若干次直到纖維團(tuán)中的接收溶劑除盡； (4)將含超純水的纖維團(tuán)放入_80°C冰箱冷凍； (5)將步驟(4)所得冷凍樣品放入凍干機(jī)進(jìn)行凍干處理，最終得到三維纖維支架材料。在上述方法中，作為一種最優(yōu)選方案，步驟(3)所述纖維團(tuán)應(yīng)用漏勺轉(zhuǎn)移，最大程度保持所得纖維三維空間形貌。分離容杯中的纖維團(tuán)時(shí)，用力要適中，以免纖維材料粘連破壞其三維結(jié)構(gòu)。在上述方法中，所述高聚物為殼聚糖、海藻酸鈉、聚乙烯醇、膠原、蛋白質(zhì)、聚乳酸、聚極內(nèi)酯、聚苯胺、聚氯乙烯、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚乳酸-羥基乙酸共聚物中的一種或兩種以上復(fù)合物。本專利技術(shù)所述的高聚物，為本領(lǐng)域常用的生物材料，根據(jù)選用不同種類的生物材料，可以得到不同力學(xué)強(qiáng)度、生物相容性和降解性能的三維電紡纖本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種三維電紡纖維支架的制備裝置，其特征在于包括紡絲柜（1）和高壓電源（2），紡絲柜（1）上方設(shè)有微量推進(jìn)泵（3），紡絲柜（1）上頂面留有開口，微量推進(jìn)泵（3）連接有注射器（6），注射器（6）通過紡絲柜（1）上頂面的開口伸入紡絲柜（1）內(nèi)部；紡絲柜（1）內(nèi)設(shè)有容杯（4），容杯（4）位于注射器（6）下方，容杯（4）內(nèi)裝有接收溶液（5），紡絲柜（1）內(nèi)設(shè)有導(dǎo)電層（10），容杯（4）壓在導(dǎo)電層（10）上方；注射器（6）下方連接有金屬針頭（7），高壓電源（2）的正極通過正極導(dǎo)線（8）與金屬針頭（7）相連，高壓電源（2）的負(fù)極通過負(fù)極導(dǎo)線（9）與導(dǎo)電層（10）相連接。
【技術(shù)特征摘要】
1.種三維電紡纖維支架的制備裝置，其特征在于包括紡絲柜(I)和高壓電源(2)，紡絲柜(I)上方設(shè)有微量推進(jìn)泵(3 )，紡絲柜(I)上頂面留有開口，微量推進(jìn)泵(3 )連接有注射器(6)，注射器(6)通過紡絲柜(I)上頂面的開口伸入紡絲柜(I)內(nèi)部；紡絲柜(I)內(nèi)設(shè)有容杯(4)，容杯(4)位于注射器(6)下方，容杯(4)內(nèi)裝有接收溶液(5)，紡絲柜(I)內(nèi)設(shè)有導(dǎo)電層(10)，容杯(4)壓在導(dǎo)電層(10)上方；注射器(6)下方連接有金屬針頭(7)，高壓電源(2)的正極通過正極導(dǎo)線(8)與金屬針頭(7)相連，高壓電源(2)的負(fù)極通過負(fù)極導(dǎo)線(9)與導(dǎo)電層(10)相連接。2.按權(quán)利要求1所述的三維電紡纖維支架的制備裝置，其特征在于，所述注射器(6)的金屬針頭(7)與接收溶液(5)液面的距離為4cm~20Cm。3.按權(quán)利要求1所述的三維電紡纖維支架的制備裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電層(10)的導(dǎo)電材料為錫膜。4.按權(quán)利要求1所述的三維電紡纖維支架的制備裝置，其特征在于，所述容杯(4)的杯口直徑大于15cm ;所述容杯(4)高度為5_15cm。5.按權(quán)利要求1所述的三維電紡纖維支架的制備裝置，其特征在于，所述接收溶液(5)為乙醇、乙醚、甲醇、丙酮、水、二甲基甲酰胺、...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馮章啟，任卓卓，靳林，蔣慶，
申請(專利權(quán))人：中山大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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