一种制备电纺纤维的装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种制备电纺纤维的装置，其包括：电纺丝柜、高压电源、推进泵、环形接收装置与旋转支架。本申请还提供了利用上述装置制备电纺纤维的方法，其具体为：将高聚物与溶剂混合，得到纺丝溶液；将所述纺丝溶液置于注射器中，开启高压电源、推进泵与旋转支架，开始纺丝；将环形接收装置上的纤维团中的接收液分离，得到纤维团；将所述纤维团冷冻后冻干，得到电纺纤维。本申请利用一种装置实现了电纺纤维的制备，且制备的电纺纤维具有三维定向蓬松状结构，比表面积大，内部有大量的连接孔，可实现体外细胞三维培养。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电纺纤维
，尤其涉及制备电纺纤维的装置与方法。
技术介绍
电纺纤维技术是利用高分子液体上的电荷将液体拉出纳米或微米尺度的细丝，其具体过程为：施加一高电压于注射式泵浦之针头，使得针头内液体带有电荷，由于电荷之间互相排斥且与接地端互相吸引，使得液体能够克服表面张力射出表面并到达接地的收丝器。电纺纤维是体外细胞培养支架中最为重要的材料之一，在损伤组织的再生与修复领域具有巨大的应用前景。电纺纤维进行细胞培养的主要机理是纳米尺度的直径分布能够很好的模拟天然的细胞外基质结构，进而促进细胞的粘附、迁移、生长及诱导细胞增殖和转化。具有有序排列的纤维由于其独特的排列方式，能够引导细胞定向生长和促进神经干细胞向神经网络的形成，因此受到研究者的广泛关注。传统的电纺丝技术仅能够制备具有二维的定向有序结构的电纺纤维膜，这类纤维膜只能为细胞提供表面的生长空间，狭小的孔径使得细胞很难进入到支架内部生长，进而极大降低了支架细胞的担载量和细胞生长的空间，很难真正模拟体内细胞的生长环境。因此，现有的二维定向纤维膜不能满足其组织工程领域的应用要求。近年来，具有三维蓬松状结构的纳米纤维开发与研究为细胞的体外培养提供了很好的环境，可以促进细胞的粘附、迁移、增殖与生长，进而形成具有三维结构的器官或组织。通过包覆生长因子及其他蛋白分子可以扩大该类纳米纤维的用途，为细胞的增殖与分化提供了更加有利的环境。但是，随着生物医学的发展，无序排列的三维电纺纤维不能满足特定细胞的生长需要。一些细胞(如神经干细胞)的生长与分化需要三维有序的排列结构，因此，需要开发新的技术制备三维有序排列的蓬松状结构的电纺纤维，使细胞能在这种三维结构上黏附、迁移与增殖，最终使组织得以重建。近年来，研究人员采用各种方法制备定向电纺纳米纤维，如通过改进接收装置等，但是获得的纤维紧密堆积，孔径小且不连通，很难满足体外三维细胞培养，无法满足较高的组织工程要求。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种电纺纤维的制备方法，本申请制备的电纺纤维具有三维定向结构，可实现细胞体外三维培养。有鉴于此，本申请提供了一种制备电纺纤维的装置，包括：电纺丝柜、高压电源、推进泵、电纺丝接收装置与旋转支架，所述电纺丝接收装置包括环形接收装置与旋转支架；所述电纺丝柜的顶端设置有开孔，推进泵下端固定有注射器，所述注射器通过所述开孔设置于所述电纺丝柜内部；所述电纺丝柜内部且所述注射器正下方设置有纺丝容器；所述纺丝容器中盛装有接收液与未完全浸没于所述接收液的环形接收装置；所述电纺丝接收装置的旋转支架设置于所述纺丝容器上端，所述环形接收装置同轴套于所述旋转支架的外部；所述纺丝容器外底部设置有导电层；所述导电层与所述高压电源的负极相连，所述注射器与所述高压电源的正极相连，所述高压电源设置于所述电纺丝柜的外部。优选的，所述注射器的金属针头与所述接收液液面的距离为5～25cm。优选的，所述纺丝容器为方形容器，所述方形容器的长度大于30cm，高度为10～30cm。优选的，所述导电层的导电材料为锡膜。优选的，所述接收液选自乙醇、甲醇、丙酮、水、二甲基甲酰胺、三氯甲烷、二氯甲烷和四氢呋喃中的一种或两种。优选的，所述注射器的金属针头上设置有绝缘薄片，所述绝缘薄片距所述金属针头的底端3～10cm处。本申请还提供了利用上述方案所述的装置制备电纺纤维的方法，包括以下步骤：将高聚物与溶剂混合，得到纺丝溶液；将所述纺丝溶液置于注射器中，开启高压电源、推进泵与旋转支架，开始纺丝；将环形接收装置上的纤维团中的接收液分离，得到纤维团；将所述纤维团冷冻后冻干，得到电纺纤维。优选的，所述高聚物选自壳聚糖、海藻酸钠、聚乙烯醇、胶原、蛋白质、聚乳酸、聚己内酯、聚苯胺、聚氯乙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯和聚乳酸-羟基乙酸共聚物中的一种或多种；所述纺丝溶液的浓度为6wt％～15wt％。优选的，所述电源电压为5～25千伏，所述推进泵的推进速度为0.1～2.5ml/h。优选的，得到纤维团的步骤具体为：将环形接收装置上的纤维团转移至装有超纯水的烧杯中，置换出纤维团中的接收液，重复若干次，得到含有超纯水的纤维团。本申请提供了一种制备电纺纤维的装置与利用所述装置制备电纺纤维的方法。本申请利用电纺纤维的装置制备电纺纤维的方法具体为：首先将高聚物与溶剂混合，得到纺丝溶液，再利用所述装置将上述纺丝溶液置于注射器中，并开启高压电源与推进泵，开始纺丝；然后将环形接收装置上的纤维团中的溶剂进行分离，得到纤维团，最后进行纤维团的冷冻与冻干，得到电纺纤维。在上述过程中，纺丝溶液在电荷之间的相互排斥力与电场力的作用下，自注射器的针头射出，形成细丝，由于环形接收装置的旋转，纤维被取向，纤维在下落的过程中受到重力、电场力、环形接收装置的扭转力以及纤维与纤维之间的斥力等作用，在纤维接触到接收液后得到释放，且纤维在上述作用力的作用下能够均匀分散，最后进行冷冻与冻干，使纤维分散后的形态得以保存，从而制备出三维定向蓬松状结构的电纺纤维，其比表面积大，内部有大量的内部连接孔，能够实现细胞体外三维培养。附图说明图1为本专利技术制备电纺纤维的装置示意图；图2为本专利技术实施例1制备的三维定向聚丙烯腈纤维的SEM照片；图3为本专利技术实施例1制备的三维定向聚丙烯腈纤维的荧光图；图4为本专利技术实施例2制备的三维定向左旋聚乳酸纤维的SEM照片。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术实施例公开了一种制备电纺纤维的装置，包括：包括：电纺丝柜、高压电源、推进泵、电纺丝接收装置与旋转支架，所述电纺丝接收装置包括环形接收装置与旋转支架；所述电纺丝柜的顶端设置有开孔，推进泵下端固定有注射器，所述注射器通过所述开孔设置于所述电纺丝柜内部；所述电纺丝柜内部且所述注射器正下方设置有纺丝容器；所述纺丝容器中盛装有接收液与未完全浸没于所述接收液的环形接收装置；所述电纺丝接收装置的旋转支架设置于所述纺丝容器上端，所述环形接收装置同轴套于所述旋转支架的外部；所述纺丝容器外底部设置有导电层；所述导电层与所述高压电源的负极相连，所述注射器与所述高压电源的正极相连，所述高压电源设置于所述电纺丝柜的外部。如图1所示，图1为本专利技术制备电纺纤维的装置，其中1为推进泵，2为注射器，3为电纺丝柜，4为环形接收装置，5为旋转支架，6为纺丝容器，7为导电层，8为高压电源。按照本专利技术，所述电纺丝柜3为本领域技术人员熟知的封闭的柜体，其可以为封闭的长方体柜体，也可以为封闭的正方体柜体，对其形状本申请没有特别的限制，所述电纺丝柜3优选为封闭的柜体是为了防止在制备电纺纤维的过程中气流对电纺纤维的影响。所述电纺丝柜3的顶端设置有通孔，以电纺丝柜3为正方体或长方体为例，所述电纺丝柜的顶端可以是电纺丝柜的上表面，也可以是电纺丝柜的四个侧面的上部，但是为了方便电纺纤维的制备，本申请优选在电纺丝柜的上表面设置开孔。为了方便注射器2设置于电纺丝柜内部，所述开孔优选为长方形开孔。所述推进泵1的下端固定有注射器2，所述注射器2通过所述开孔设置于所述电纺丝柜3内部，所述推进泵1与所述注射器2均为本领域技术人员熟知的部件，对此本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备电纺纤维的装置，包括：电纺丝柜、高压电源、推进泵、电纺丝接收装置与旋转支架，所述电纺丝接收装置包括环形接收装置与旋转支架；所述电纺丝柜的顶端设置有开孔，推进泵下端固定有注射器，所述注射器通过所述开孔设置于所述电纺丝柜内部；所述电纺丝柜内部且所述注射器正下方设置有纺丝容器；所述纺丝容器中盛装有接收液与未完全浸没于所述接收液的环形接收装置；所述电纺丝接收装置的旋转支架设置于所述纺丝容器上端，所述环形接收装置同轴套于所述旋转支架的外部；所述纺丝容器外底部设置有导电层；所述导电层与所述高压电源的负极相连，所述注射器与所述高压电源的正极相连，所述高压电源设置于所述电纺丝柜的外部。

【技术特征摘要】
1.一种制备电纺纤维的装置，包括：电纺丝柜、高压电源、推进泵、电纺丝接收装置与旋转支架，所述电纺丝接收装置包括环形接收装置与旋转支架；所述电纺丝柜的顶端设置有开孔，推进泵下端固定有注射器，所述注射器通过所述开孔设置于所述电纺丝柜内部；所述电纺丝柜内部且所述注射器正下方设置有纺丝容器；所述纺丝容器中盛装有接收液与未完全浸没于所述接收液的环形接收装置；所述电纺丝接收装置的旋转支架设置于所述纺丝容器上端，所述环形接收装置同轴套于所述旋转支架的外部；所述纺丝容器外底部设置有导电层；所述导电层与所述高压电源的负极相连，所述注射器与所述高压电源的正极相连，所述高压电源设置于所述电纺丝柜的外部。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述注射器的金属针头与所述接收液液面的距离为5～25cm。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述纺丝容器为方形容器，所述方形容器的长度大于30cm，高度为10～30cm。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导电层的导电材料为锡膜。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述接收液选自乙醇、甲醇、丙酮、水、二甲基甲酰胺、三...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳林，王振领，李春阳，胡彬，黄敬斌，李贵军，
申请(专利权)人：周口师范学院，
类型：发明
国别省市：河南;41