一种制备沿轴取向管状组织工程材料的静电纺丝接收装置制造方法及图纸

一种制备沿轴取向的管状组织工程材料的静电纺丝接收装置，属于组织工程材料制备领域，包括静电纺丝喷丝口，喷丝口下方设有接收装置，接收装置包括一对竖向设置且相互平行的接收极板和卷轴，卷轴垂直于两个接收极板设置、搭放在两个接收极板的上沿；接收装置还包括推动卷轴沿垂直于卷轴的水平方向做往返运动的推进机构；卷轴上还连接有转动机构。利用该装置制备的纳米纤维管状组织工程材料中的纤维沿轴取向度高，用作人工血管有利于内皮细胞沿轴取向生长并形成与真实血管一样的内皮组织。

【技术实现步骤摘要】
一种制备沿轴取向管状组织工程材料的静电纺丝接收装置
本技术属于组织工程材料制备领域，具体涉及一种制备具有沿轴向取向的结构的管状组织工程材料的静电纺丝接收装置。
技术介绍
心血管疾病严重威胁着人类的健康，目前临床上主要采用介入治疗和血管搭桥手术作为治疗手段；由于介入治疗不能完全避免再狭窄的发生，血管搭桥手术仍是最佳选择，但常因自体血管来源不足或者某些复杂的血管病变而不能施行。因此，研发能够替代自体血管的人工血管或是管状组织工程支架已逐渐成为研究的热点。静电纺丝技术在过去十多年中得到了飞速发展，是制备纳米纤维的有效途径之一；通过静电纺丝法制备的纳米纤维管支架具有高孔隙率、小孔径及高比表面积等特点，有着巨大的应用潜力。通常，电纺纤维以无规的形式沉积在接收装置上，不利于细胞的繁殖生长，这限制了它在血管组织工程中的应用。因此，已有学者对电纺管状血管支架中纤维的取向排列进行了研究，其中最常用的方法是使用旋转的接收转轴，先使得纤维沿轴向沉积于转轴表面，再通过转轴的旋转形成管状的血管支架。该方法虽然能够有效地获得纤维沿转轴轴向取向排列的管状血管支架，但随着纺丝过程的不断进行，管状支架厚度随之增加，绝缘棒和金属块或磁极系统之间的电势差减小，纤维的轴向取向度也会逐渐减小，因而并不能保证管状血管支架较外层的纤维也是轴向取向排列的。纺丝结束后，如何将纳米纤维管从转轴上取下也是本领域技术人员所面临的难题。此外，利用现有技术组织工程血管还存在纤维分层的问题不能解决。
技术实现思路
本技术的目的旨在提供一种用于制备沿轴取向的管状组织工程材料的静电纺丝接收装置。为实现上述目的，本技术采取了如下技术方案：一种制备沿轴取向管状组织工程材料的静电纺丝接收装置，包括静电纺丝喷丝口，喷丝口下方设有接收装置，接收装置包括一对竖向设置且相互平行的接收极板，接收装置还包括卷轴，卷轴垂直于两个接收极板设置、搭放在两个接收极板的上沿；接收装置还包括推动卷轴沿垂直于卷轴的水平方向做往返运动的推进机构；卷轴上还连接有转动机构。静电纺丝技术中喷丝口与接收极板之间应具有适当的电势差，电路连接可以是喷丝口与负极相连、接收极板与正极相连，也可以是喷丝口与正极相连、接收极板连接负极或接地。接收极板一般选用介电常数大于3的介电材料制成。喷丝口到接收极板的距离为140～200mm；两个接收极板之间的距离为30～60mm。卷轴做往返运动的周期为5～20s，有效行程为200～600mm，卷轴的运动线速度为20～60mm/s；卷轴的旋转角速度为1～10rad/s。推进机构包括垂直于卷轴水平设置于接收极板下方的丝杆；丝杆上螺接有滑台，滑台上设有底座，底座上固接有位于卷轴两端的卷轴支撑座。转动机构包括设于接收极板两侧与接收极板平行的齿条，卷轴上设有与齿条相配合的齿轮。齿轮半径最好控制在5mm～10mm。推进机构还包括控制系统和与丝杆相连接的正反电机；控制系统包括控制器和与控制器相连接的驱动器，驱动器设有电源，驱动器与正反电机相连接。所述滑台下方设有支撑板，滑台与支撑板滑动连接。所述接收装置还包括支架，接收极板的两端以及支撑板的两端均安装在支架上。卷轴外设有水溶性聚合物涂层。水溶性聚合物选自PEG（聚乙二醇）、PEO（聚氧化乙烯）或PVA（聚乙烯醇）。静电纺丝使用的纺丝液为丝素蛋白、胶原蛋白、左旋聚乳酸、聚己内酯、左旋聚乳酸聚己内酯共聚物中的一种或者多种聚合物的溶液。纺丝液浓度一般控制在为6～16w/v%，溶剂选自二氯甲烷、六氟异丙醇、二甲基甲酰胺和氯仿。所述接收装置还包括涂层装置，涂层装置包括上模和与上模相配合的下模，上模的下表面与下膜的上表面围合成卷轴容纳腔，卷轴容纳腔包括设置于中段的浇筑腔和设置于两端的限位腔，限位腔的内径等于卷轴外径但小于浇筑腔内径，也即是说卷轴容纳腔呈两端部直径小于中段直径的台阶柱状；涂层装置上还设有与浇筑腔连通的浇筑孔。利用本技术提供的接收装置制备组织工程材料，静电纺丝工艺参数可控制在：推进器推进速率为1～2.5ml/h，静电高压为10～15kV。纺丝过程中，自喷丝口喷出的电纺纤维降落到接收极板顶部，搭接在两个接收极板上沿之间，卷轴同样也搭放在接收极板上沿，在接收极板顶部沿垂直于卷轴方向做往返运动的同时自转，将接收到接收极板顶部电纺纤维的碾压卷绕到卷轴，基本沿卷轴轴向取向的纤维逐渐在卷轴上累积至一定厚度后，形成组织工程用纳米纤维管。该纳米纤维管中的纤维沿轴取向度高，用作人工血管有利于内皮细胞沿轴取向生长并形成与真实血管一样的内皮组织。除此之外，本技术的有益效果还体现在：（1）控制喷丝口到接收极板的距离为140～200mm，是因为距离太近，溶剂来不及挥发，纤维也来不及拉长，制备出的纤维管长度有限，且纤维直径大，纤维之间容易相互粘结，应用价值不大；距离太大，电场强度变弱，则纤维很难被收集。因为在140～200mm的接收距离内，控制两个接收极板之间的距离为30～60mm，恰好能够使纤维搭在两个接收极板上又不至于使接收极板外侧余出太多垂落的纤维。（2）在限定接收距离的基础上，电纺纤维的降落范围已受控，卷轴只需在喷丝口下方200～600mm的范围内做往返运动即可。控制卷轴做往返运动的周期为5～20s，卷轴的运动线速度为20～60mm/s，卷轴的旋转角速度为1～10rad/s，卷轴的角速度应当与其线速度匹配，若角速度跟不上线速度，很容易将纤维扯断从而影响成品的物理性能，甚至影响纤维的取向度。此外，在电纺纤维刚刚降落的时候进行卷绕，很容易与已经卷绕到卷轴上的纤维粘附在一起，形成较为牢度的一体。如果卷轴运动过慢，纤维已在接收极板顶部堆积成较厚的层，卷绕成型后层间易分层。但如果卷轴的线速度过快，可能还未有电纺纤维降落或是降落量极少，卷轴的卷绕效率低。（3）在卷轴表面涂覆水溶性聚合物涂层，然后再利用其去卷绕丝素蛋白、胶原蛋白、左旋聚乳酸、聚己内酯、左旋聚乳酸聚己内酯共聚物等聚合物形成的电纺纤维，因水溶性聚合物具有很好的潮润作用，卷绕完成后很容易将电纺纳米纤维管从卷轴上取下，能够大幅提升生产效率。（4）利用丝杆推动卷轴做线性运动，在卷轴上安装齿轮，并在接收极板两侧设置与接收极板平行的齿条，齿轮与齿条啮合，卷轴在做线性运动的同时在齿轮和齿条的作用下转动，通过改变齿轮的直径可以很方便地控制卷轴直线运动速度与转动角速度之间的关系。进一步设置控制系统和与丝杆相连接的正反电机，控制系统包括控制器和与控制器相连接的驱动器，驱动器设有电源，且与正反电机相连接，通过控制器控制点电机的旋转，使纳米纤维管的制备有序高效的进行。（5）进一步利用模具浇筑的方式在卷轴表面赋予水溶性聚合物涂层，其厚度可控、表面规整，形成的涂层更加均匀。附图说明图1为实施例1中接收装置的主视图；图2为实施例1中接收装置的俯视图；图3为实施例1中推进机构示意图；图4为实施例1中涂层装置示意图；图5为本技术的原理图；图6为实施例1制得的纳米纤维管样品的扫描电镜图；图7为实施例1制得的纳米纤维管样品的扫描电镜图；图8为实施例1中对照样品的扫描电镜图；图中：1-控制器，2-驱动器，3-电源，4-正反电机，5-滑台，6-丝杆，7-支撑板，8-齿轮，9-齿条，10-接收极板，11-底座，12-支本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备沿轴取向管状组织工程材料的静电纺丝接收装置，包括静电纺丝喷丝口，喷丝口下方设有接收装置，接收装置包括一对竖向设置且相互平行的接收极板，其特征在于：所述接收装置还包括卷轴，所述卷轴垂直于两个接收极板设置、搭放在两个接收极板的上沿；所述接收装置还包括推动卷轴沿垂直于卷轴的水平方向做往返运动的推进机构；所述卷轴上还连接有转动机构。

【技术特征摘要】
1.一种制备沿轴取向管状组织工程材料的静电纺丝接收装置，包括静电纺丝喷丝口，喷丝口下方设有接收装置，接收装置包括一对竖向设置且相互平行的接收极板，其特征在于：所述接收装置还包括卷轴，所述卷轴垂直于两个接收极板设置、搭放在两个接收极板的上沿；所述接收装置还包括推动卷轴沿垂直于卷轴的水平方向做往返运动的推进机构；所述卷轴上还连接有转动机构。2.如权利要求1所述制备沿轴取向管状组织工程材料的静电纺丝接收装置，其特征在于：所述喷丝口到接收极板的距离为140～200mm；所述两个接收极板之间的距离为30～60mm。3.如权利要求2所述制备沿轴取向管状组织工程材料的静电纺丝接收装置，其特征在于：所述卷轴做往返运动的周期为5～20s，有效行程为200～600mm，卷轴的运动线速度为20～60mm/s，所述卷轴的旋转角速度为1～10rad/s。4.如权利要求1-3任一所述制备沿轴取向管状组织工程材料的静电纺丝接收装置，其特征在于：所述推进机构包括垂直于卷轴水平设置于接收极板下方的丝杆；所述丝杆上螺接有滑台，所述滑台上设有底座，所述底座上固接有位于卷轴两端的卷轴支撑座。5.如权利要求4所述制备沿轴取向管状组织工程材料的静电纺丝接收装置，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李倩，王小峰，孟鑫，牛宗武，徐轶洋，李旭燕，蒋晶，侯建华，江永超，马雷，郭欣，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：新型
国别省市：河南,41