一种多复合工艺分层血管支架的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于静电纺丝与微压印技术相结合的分层血管支架成形方法，首先通过微压印技术制备基础薄膜作为血管内层；再通过预先设计好的模具将薄膜卡住成管状并装配于旋转电机上，最后再在三轴运动平台的驱动下，通过静电纺丝工艺成形血管支架的最外层，最终形成具有足够机械强度的双层血管支架，内层提供生长环境，而外层主要为提供力学性能。本发明专利技术具有自动化程度高、易于控制、支架强度高等优点，适用于组织工程中具有分层结构多种材料的血管支架成形。

【技术实现步骤摘要】
一种多复合工艺分层血管支架的制备方法
本专利技术涉及机械制造和生物制造
，更具体的说是涉及一种基于静电纺丝与微压印技术的血管支架成形系统及方法，能实现双层血管支架的制备。
技术介绍
当今社会，心血管疾病问题越来越受到人们的重视，在临床由于缺乏可靠的自体血管支架等替代物，导致血管再生这一方面的治疗途径受到影响。因此临床目前也迫切需要大量的血管替代物，构建具有功能性的组织血管支架具有广阔的应用前景。人体内的血管内径从5微米到25毫米不等，参与止血作用的血管主要是小动脉、小静脉、毛细血管和微循环血管，这些血管的功能和组织结构虽不完全相同，但基本上均可分为内皮层、中膜层和外膜层三部分。内皮层由单层内皮细胞连续排列构成，它含有各种细胞器；中层膜由基底膜、微纤维、胶原、平滑肌和弹力纤维构成，起支撑内皮细胞、诱导血小板粘附和聚集，并启动凝血过程的作用；外层膜由结缔组织构成，是血管壁与组织之间的分界层。现如今组织工程血管支架的成形工艺方面，主要使用的方法可以分为两类：一类是基于血管模型预建立方法；另一类是基于组织结构内血管网络生成的方法，即血管化。血管模型预建立方法又可以分为利用模具浇注成型或者结合电纺丝技术成形的方法；而基于组织结构内血管网络生成的方法主要是通过3D细胞培养技术，利用内皮细胞等自发地在生物支架内形成细微的通道。这些传统方法虽然获得了较成功的血管支架或具有血管网络的支架，但是目前制备血管支架的工艺方法很难实现支架的分层结构。而对于组织工程在临床的应用来说，制备具有分层结构的血管支架具有十分重要的意义。微压印技术是通过压力及可控温度实现薄膜制备的一种方法，将材料压制成薄膜的同时保持压板温度高于材料的熔点，通过一定时间的压制，可以得到所需薄膜的制备，最后在室温下即可成膜。静电纺丝是一种利用高压静电作用来克服聚合物熔体或溶液界面张力，从而获得连续纤维的技术，所制备的纤维膜可达到纳米级别，静电纺丝装置主要由三部分组成，即高压电源、聚合物溶液推送装置、纤维接收装置。在静电纺丝过程中，在接收装置和针头之间接入高压电源，在电场作用下，纺丝液表面会被极化产生电荷，这些电荷在静电作用下进行有规律的运动，致使聚合物液滴呈现圆锥体形状，即Taylor锥。当纺丝电压可以增大到能克服液体的表面张力时，就会有溶液从喷头处射出；喷射过程中的液体首先在推力和静电力的作用下沿着直线飞行，同时伴随着溶剂挥发和纤维固化，最终在接收装置上形成纳米纤维。因此，如何提供一种基于静电纺丝与微压印技术的分层血管支架的制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于静电纺丝与微压印技术相结合的分层血管支架成形方法，首先通过微压印技术制备基础薄膜作为血管内层；再通过预先设计好的模具将薄膜卡住成管状并装配于旋转电机上，最后再在三轴运动平台的驱动下，通过静电纺丝工艺成形血管支架的最外层，最终形成具有足够机械强度的双层血管支架，内层提供生长环境，而外层主要为提供力学性能。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种多复合工艺分层血管支架的制备方法，包括以下步骤：(1)成型血管内层基础薄膜：将原材料固体颗粒融化成液态后转移到压印机平台，采用微压印技术，通过调整气压、温度及时长将液态材料压印成薄膜，随后在室温下冷却，得到基础薄膜；(2)成型血管支架管状结构：使用预先制备好的通孔圆柱，将镊子从通孔圆柱的一端插入，另一端伸出，夹持所述基础薄膜并将其往通孔圆柱内拖拽，基础薄膜在通孔圆柱内壁的作用下卷曲成管状支架；(3)成型血管支架的外层：在三轴运动平台的驱动下，采用静电纺丝工艺，将管状支架在三轴运动平台上进行静电纺丝，每隔一段时间将管状支架拉出部分长度，待完全拉出，即可得到血管支架的最外层，最终得到具有三层结构的血管支架。优选的，在上述一种多复合工艺分层血管支架的制备方法中，所述压印机安装有加热板，且步骤(1)中通过加热板将原材料固体颗粒融化成液态。优选的，在上述一种多复合工艺分层血管支架的制备方法中，所述压印机通过导管连接有用于调整气压的气泵，且所述压印机内嵌有用于调整温度与压印时长的温控系统。优选的，在上述一种多复合工艺分层血管支架的制备方法中，所述三轴运动平台的Z轴滑块上安装有供料系统，XY轴平台上安装有纺丝收集系统，且所述供料系统的注射器针头轴线与所述纺丝收集系统的芯轴轴线垂直相交。优选的，在上述一种多复合工艺分层血管支架的制备方法中，所述供料系统包括微量泵控制器、微量泵执行机构、注射器活塞筒体和注射器针头；所述注射器活塞筒体固定安装在所述微量泵执行机构上，所述注射器针头固定在所述注射器活塞筒体的底端，所述微量泵执行机构在所述微量泵控制器的联接驱动下，推动所述注射器活塞筒体进行纺丝材料的挤出。优选的，在上述一种多复合工艺分层血管支架的制备方法中，所述三轴运动平台电连接有计算机控制系统，控制所述三轴运动平台的三维移动。优选的，在上述一种多复合工艺分层血管支架的制备方法中，所述三轴运动平台外侧设置有电源，所述电源正极连接所述供料系统的注射器针头的金属部分，负极连接所述纺丝收集系统的芯轴的金属部分。优选的，在上述一种多复合工艺分层血管支架的制备方法中，所述纺丝收集系统包括纺丝收集器，所述纺丝收集器由收集板和用于支撑所述收集板的支架组成。优选的，在上述一种多复合工艺分层血管支架的制备方法中，步骤(3)具体为：调整注射器针头与收集板之间的距离，使其满足电纺丝形成的条件，电源的正极连接注射器针头的金属部分，负极连接收集板的金属部分，从而在注射器针头与芯轴之间形成高压电场，在微量泵执行机构的推力和静电场力的共同作用下，注射器针头喷射出纳米级的纤维丝；同时将步骤(2)制备得到的管状支架放置在旋转电机上，隔一定时长抽出部分管状支架并继续电纺，直到整个支架不会自主散开，即可得到血管支架的最外层；最终得到具有多层结构的血管支架。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多复合工艺分层血管支架的制备方法，具有以下优势：(1)将静电纺丝技术和微压印技术结合，静电纺丝技术用于形成血管支架的最外层，能够保证支架的机械强度；(2)可以实现具有一定三维结构的血管支架，因此更能满足临床移植的需求；(3)由于采用三轴运动平台，因此纺丝的接收距离可以实时控制，能够保证纺丝的质量，并提高效率。综上所述，本专利技术利用供料系统、压印系统、三轴运动平台、电源和控制系统综合实现了基于静电纺丝与微压印技术的分层血管支架的成形，具有结构简单可靠、自动化程度高、易于控制、支架强度高等优点，适用于组织工程中具有分层结构多种材料的血管支架成形。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多复合工艺分层血管支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)成型血管内层基础薄膜：将原材料固体颗粒融化成液态后转移到压印机平台，采用微压印技术，通过调整气压、温度及时长将液态材料压印成薄膜，随后在室温下冷却，得到基础薄膜；/n(2)成型血管支架管状结构：使用预先制备好的通孔圆柱，将镊子从通孔圆柱的一端插入，另一端伸出，夹持所述基础薄膜并将其往通孔圆柱内拖拽，基础薄膜在通孔圆柱内壁的作用下卷曲成管状支架；/n(3)成型血管支架的外层：在三轴运动平台的驱动下，采用静电纺丝工艺，将管状支架在三轴运动平台上进行静电纺丝，每隔一段时间将管状支架拉出部分长度，待完全拉出，即可得到血管支架的最外层，最终得到具有三层结构的血管支架。/n

【技术特征摘要】
1.一种多复合工艺分层血管支架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)成型血管内层基础薄膜：将原材料固体颗粒融化成液态后转移到压印机平台，采用微压印技术，通过调整气压、温度及时长将液态材料压印成薄膜，随后在室温下冷却，得到基础薄膜；
(2)成型血管支架管状结构：使用预先制备好的通孔圆柱，将镊子从通孔圆柱的一端插入，另一端伸出，夹持所述基础薄膜并将其往通孔圆柱内拖拽，基础薄膜在通孔圆柱内壁的作用下卷曲成管状支架；
(3)成型血管支架的外层：在三轴运动平台的驱动下，采用静电纺丝工艺，将管状支架在三轴运动平台上进行静电纺丝，每隔一段时间将管状支架拉出部分长度，待完全拉出，即可得到血管支架的最外层，最终得到具有三层结构的血管支架。


2.根据权利要求1所述的一种多复合工艺分层血管支架的制备方法，其特征在于，所述压印机安装有加热板，且步骤(1)中通过加热板将原材料固体颗粒融化成液态。


3.根据权利要求1所述的一种多复合工艺分层血管支架的制备方法，其特征在于，所述压印机通过导管连接有用于调整气压的气泵，且所述压印机内嵌有用于调整温度与压印时长的温控系统。


4.根据权利要求1所述的一种多复合工艺分层血管支架的制备方法，其特征在于，所述三轴运动平台的Z轴滑块上安装有供料系统，XY轴平台上安装有纺丝收集系统，且所述供料系统的注射器针头轴线与所述纺丝收集系统的芯轴轴线垂直相交。


5.根据权利要求4所述的一种多复合工艺分层血管支架的制备方法，其特征在于，所述供料...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘媛媛，胡俊超，王斌，简志安，陆春翔，张毅，高闯，郭子龙，刘娜，兰伟霞，岳涛，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31