一种微流控纺丝装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及微流控芯片技术领域，尤其涉及一种微流控纺丝装置及方法，所述微流控纺丝装置包括：外层溶液管；设置在所述外层溶液管内部的多通道溶液管；所述外层溶液管和多通道溶液管同轴放置；所述多通道溶液管的出液管口位于外层溶液管内部；所述外层溶液管的进口与外层溶液注射器相连，所述多通道溶液管的进口与多通道溶液注射器相连。在本发明专利技术的多通道溶液管中通入不同种类的溶液，可制备出包括不同组分的纤维；改变所述多通道溶液管的通道个数，可以获得不同的纤维内部结构，比如实心的核壳结构的纤维。本发明专利技术进一步在所述多通道溶液管内布置内层溶液管，可以实现中空纤维的制备。

A Microfluidic Spinning Device and Method

【技术实现步骤摘要】
一种微流控纺丝装置及方法
本专利技术涉及微流控芯片
，尤其涉及一种微流控纺丝装置及方法。
技术介绍
现有生物纤维制备方法主要通过将聚合物溶液溶解于溶剂中，从喷丝口将聚合物溶液挤出，进行纺丝，主要包括干式纺丝、湿式纺丝、静电纺丝。干法纺丝产量较低，湿式纺丝工艺流程复杂，静电纺丝适用的聚合物范围较小。这些方法，总体缺乏对纤维内部结构和形貌的控制，无法实现仿蛛丝的多级核壳结构，缺乏对蛋白纤维结构的调控，不能优化纤维的性能，因此亟需一种可以控制纤维内部结构的纺丝技术，以便制备具有仿蛛丝蛋白的具有多级核壳结构的纤维，并将其应用于高强纤维领域。微流控技术是近几年发展起来的一种新兴技术，是指把生物、化学等过程中的多个单元操作集成到一块微米尺度的器件上，通过构建三维通道，控制溶液流速、粘度等参数，对材料结构和性能进行控制。微流控器件由于其在相关领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。然而传统微流控纺丝装置及技术无法实现仿蛛丝的多级核壳结构，缺乏对蛋白纤维结构的调控单根纤维的多种组分和多级结构，只能对纤维的聚合物种类、直径等进行控制，缺乏对纤维内部结构和形貌的控制。因此，亟需一种可以控制纤维内部结构的微流控纺丝技术，以便将所制备具有仿蛛丝蛋白的具有多级核壳结构的纤维，并将其更好地应用到更多的应用于高强纤维领域。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种微流控纺丝装置及方法，本专利技术提供的微流控纺丝装置得到的单根纤维具有多种组分和不同的纤维内部结构。本专利技术提供了一种微流控纺丝装置，包括：外层溶液管；设置在所述外层溶液管内部的多通道溶液管；所述外层溶液管和多通道溶液管同轴放置；所述多通道溶液管的出液管口位于外层溶液管内部；所述外层溶液管的进口与外层溶液注射器相连，所述多通道溶液管的进口与多通道溶液注射器相连。优选的，所述外层溶液管的出液管口设置为锥形；所述多通道溶液管的出液管口设置为锥形。优选的，所述外层溶液管的进口通过外层溶液导管与外层溶液注射器的出口相连，所述多通道溶液管的进口通过多通道溶液导管与多通道溶液注射器的出口相连。优选的，还包括外层溶液注射泵和多通道溶液注射泵；所述外层溶液注射泵与所述外层溶液注射器相连，用于推进外层溶液注射器；所述多通道溶液注射泵与所述多通道溶液注射器相连，用于推进多通道溶液注射器。优选的，还包括内层溶液管；所述内层溶液管设置在所述多通道溶液管内部。优选的，所述内层溶液管的出液管口设置为锥形。优选的，还包括内层溶液注射器和内层溶液注射泵；所述内层溶液管的进口与所述内层溶液注射器的出口相连；所述内层溶液注射泵与所述内层溶液注射器相连，用于推进内层溶液注射器。优选的，所述内层溶液管的进口通过内层溶液导管与所述内层溶液注射器的出口相连。本专利技术还提供了一种在上文所述微流控纺丝装置上进行微流控纺丝的方法，包括以下步骤：通过外层溶液注射器将外层溶液通入外层溶液管，控制所述外层溶液注射器的进给速度为3～50mL/h；通过多通道溶液注射器将多通道溶液通入多通道溶液管，控制所述多通道溶液注射器的进给速度为0.3～5mL/h；所述外层溶液和所述多通道溶液接触后形成纤维，所述纤维从外层溶液管的出液管口挤出。优选的，所述外层溶液为缓冲液，包括7.89wt％的氯化钠、12.1wt％的磷酸二氢钠、4.14wt％的磷酸氢二钠、6.86wt％的乙磺酸、20wt％的聚乙二醇、5wt％的磷脂、5wt％的蛋白和余量的水，所述多通道溶液为胶原蛋白溶液。优选的，在所述多通道溶液管内部设置有内层溶液管；通过内层溶液注射器将聚乙烯醇溶液通入内层溶液管，控制所述内层溶液注射器的进给速度为3～50mL/h。本专利技术提供了一种微流控纺丝装置，包括：外层溶液管；设置在所述外层溶液管内部的多通道溶液管；所述外层溶液管和多通道溶液管同轴放置；所述多通道溶液管的出液管口位于外层溶液管内部；所述外层溶液管的进口与外层溶液注射器相连，所述多通道溶液管的进口与多通道溶液注射器相连。在本专利技术的多通道溶液管中通入不同种类的溶液，可制备出包括不同组分的纤维；改变所述多通道溶液管的通道个数，可以获得不同的纤维内部结构，比如实心的核壳结构的纤维。本专利技术进一步在所述多通道溶液管内布置内层溶液管，可以实现中空纤维的制备。附图说明图1为本专利技术的一个实施例提供的微流控纺丝装置的结构示意图；图2为本专利技术的一个实施例中的多通道溶液管的横截面图；图3为本专利技术的一个实施例中的多通道溶液管和内层溶液管的横截面图；图4为本专利技术的另一个实施例提供的微流控纺丝装置的结构示意图；图5为本专利技术的某些实施例制备得到的实心核壳结构纤维的截面示意图；图6为本专利技术的某些实施例制备得到的中空核壳结构纤维的截面示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种微流控纺丝装置，包括：外层溶液管；设置在所述外层溶液管内部的多通道溶液管；所述外层溶液管和多通道溶液管同轴放置；所述多通道溶液管的出液管口位于外层溶液管内部；所述外层溶液管的进口与外层溶液注射器相连，所述多通道溶液管的进口与多通道溶液注射器相连。结构参见图1，图1为本专利技术的一个实施例提供的微流控纺丝装置的结构示意图。其中，1为多通道溶液管，2为外层溶液管，4为外层溶液注射器，5为多通道溶液注射器，6为外层溶液注射泵，7为多通道溶液注射泵。在本专利技术的某些实施例中，多通道溶液管1、外层溶液管2可以通过固定在载玻片上，构成微流控器件。具体的可以为：将外层溶液管2水平放置在载玻片上，用AB胶将外层溶液管粘结在载玻片上，多通道溶液管塞入外层溶液管中形成嵌套结构。所述多通道溶液管1和外层溶液管2构成了外管套内管的多层结构，如图1的右图所示。本专利技术提供的微流控纺丝装置还包括外层溶液管2。所述外层溶液管用于通入外相溶液。在本专利技术的实施例中，所述外层溶液管为圆柱形玻璃微管。在本专利技术的某些实施例中，所述外层溶液管的内径为1.05mm，外径为1.5mm。在本专利技术的某些实施例中，所述外层溶液管的出液管口设置为锥形。具体的，所述锥形的锥尖方向为出液方向。在某些实施例中，所述圆柱形玻璃微管的出液管口的管径为400μm。所述微流控纺丝装置还包括外层溶液注射器4。所述外层溶液管的进口与外层溶液注射器相连。在本专利技术的实施例中，所述外层溶液管的进口通过外层溶液导管与外层溶液注射器的出口相连。在本专利技术的某些实施例中，所述外层溶液导管为聚乙烯管。在本专利技术的实施例中，所述微流控纺丝装置还包括外层溶液注射泵6。所述外层溶液注射泵与所述外层溶液注射器相连，用于推进外层溶液注射器，进而控制外层溶液注射器的进给速度。具体的，所述外层溶液注射器夹持在所述外层溶液注射泵上，通过外层溶液注射泵推进外层溶液注射器，进而将外层溶液注射到外层溶液管中。本专利技术对所述外层溶液注射器的种类并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的适用于注射泵的注射器即可。在本专利技术的某些实施例中，所述外层溶液注射器的螺口针筒的尺寸为3mL、5m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流控纺丝装置，包括：外层溶液管；设置在所述外层溶液管内部的多通道溶液管；所述外层溶液管和多通道溶液管同轴放置；所述多通道溶液管的出液管口位于外层溶液管内部；所述外层溶液管的进口与外层溶液注射器相连，所述多通道溶液管的进口与多通道溶液注射器相连。

【技术特征摘要】
1.一种微流控纺丝装置，包括：外层溶液管；设置在所述外层溶液管内部的多通道溶液管；所述外层溶液管和多通道溶液管同轴放置；所述多通道溶液管的出液管口位于外层溶液管内部；所述外层溶液管的进口与外层溶液注射器相连，所述多通道溶液管的进口与多通道溶液注射器相连。2.根据权利要求1所述的微流控纺丝装置，其特征在于，所述外层溶液管的出液管口设置为锥形；所述多通道溶液管的出液管口设置为锥形。3.根据权利要求1所述的微流控纺丝装置，其特征在于，所述外层溶液管的进口通过外层溶液导管与外层溶液注射器的出口相连，所述多通道溶液管的进口通过多通道溶液导管与多通道溶液注射器的出口相连。4.根据权利要求1所述的微流控纺丝装置，其特征在于，还包括外层溶液注射泵和多通道溶液注射泵；所述外层溶液注射泵与所述外层溶液注射器相连，用于推进外层溶液注射器；所述多通道溶液注射泵与所述多通道溶液注射器相连，用于推进多通道溶液注射器。5.根据权利要求1所述的微流控纺丝装置，其特征在于，还包括内层溶液管；所述内层溶液管设置在所述多通道溶液管内部。6.根据权利要求5所述的微流控纺丝装置，其特征在于，所述内层溶液管的出液管口设置为锥形。7.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯，张洪杰，陈东，杨晨静，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，浙江大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22