基于近场直写技术的全定制化创伤敷料制备系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于近场直写技术的全定制化创伤敷料制备系统及方法，包括3D伤口扫描仪、近场直写单元、高压发生器和处理单元；近场直写单元包括Z轴升降模组、静电纺丝直写针组件、高清工业相机、XY轴移动模组和收集板；收集板设在XY轴移动模组的活动端，Z轴升降模组设在收集板的上方，静电纺丝直写针组件设在Z轴升降模组的升降端；本发明专利技术的制备系统能根据患者的伤口形状打印出相应的具有独特三维结构的医用敷料，并可根据伤口的恢复程度选择敷料所搭载的药物，实现全定制化敷料制造。实现全定制化敷料制造。实现全定制化敷料制造。

【技术实现步骤摘要】
基于近场直写技术的全定制化创伤敷料制备系统及方法


[0001]本专利技术涉及医用敷料领域，尤其涉及基于近场直写技术的全定制化创伤敷料制备系统及方法。

技术介绍

[0002]皮肤作为人体面积最大的器官，可以有效地防止水分、电解质和血浆蛋白丢失，抵御细菌的入侵，防止毒物的进入，抵挡机械性损伤，防止紫外线照射对人体的损伤以及维持分泌、排泄和体温调节等生理功能，故皮肤在维持体内平衡和预防微生物入侵起到了重要的作用。当皮肤受损形成创面后，为了快速止血、加速组织生成、减少瘢痕，通常需要外用敷料来辅助伤口恢复。
[0003]敷料是包伤的用品，用以覆盖疮、伤口或其他损害的医用材料。创面敷料一直是生物医学材料研究的一个重要分支。人们平常的擦伤和手术后的临床切口是皮肤损伤最常见的创面，特别在肘部、手指和腕部等动态、形状各异的关节部位，伤口对敷料的形状结构、功能要求更严格。不同的损伤部位、伤口大小、恢复阶段以及伤口情况都会导致使用的敷料有所差别。然而如今市面存在的如纱布、粉末制剂、喷雾剂、软膏、霜剂等传统敷料，甚至是薄膜敷料、水凝胶、水胶体敷料、藻酸盐类敷料等性能更优的高端敷料，其给药形式、所载药物类型都较为固定，普适性较低，难以根据病患的创面情况定制化制造出相应形状、药物的创伤敷料，限制了相关敷料的推广应用。
[0004]目前已有相关科研人员研发了定制化的人造皮肤或医用敷料及其制备方法。在专利CN201810463765.7中提出一种生物3D打印全定制皮肤及其制备方法，可根据三维建模重构特定部位，利用生物3D打印技术定制化制备出不同三维结构的皮肤，但此技术所得纤维较粗，不利于细胞攀附增殖，且无法搭载药物，制备过程繁琐，制备周期长。专利CN201710040354.2中提出了一种具有药物释放功能的3D打印生物支架及其制备方法，虽实现了药物搭载，但此方法所得纤维直径偏大，达毫米级别，不利于敷料与肌肤的紧密贴合，降低了药物的渗透吸收。
[0005]为此，目前也有相关研究人员在定制化敷料制造中采用静电纺丝技术，如专利CN202111037437.9提出的一种采用便携电纺丝技术制备的多层功能化伤口敷料，通过设计的便携式静纺设备实现伤口的原位给药，但此方法制备的纳米纤维无序、力学性能较差，无法形成可控、有效的三维立体结构。专利CN202110023457.4提出了一种可定制、功能性敷料的制备方法，特征是在静电纺丝制备的纳米纤维膜上进行3D打印支架叠加，此方法虽有效提高了敷料的力学性能，但所得纤维直径仍然偏大，不利于药物搭载和细胞攀附生长。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提出一种基于近场直写技术的全定制化创伤敷料制备系统及方法，以解决上述
技术介绍
中存在的一个或多个技术问题。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
一种基于近场直写技术的全定制化创伤敷料制备系统，包括3D伤口扫描仪、近场直写单元、高压发生器和处理单元；所述近场直写单元包括Z轴升降模组、静电纺丝直写针组件、高清工业相机、XY轴移动模组和收集板；所述收集板设在所述XY轴移动模组的活动端，所述Z轴升降模组设在所述收集板的上方，所述静电纺丝直写针组件设在所述Z轴升降模组的升降端，所述高清工业相机设在所述收集板的一侧，所述收集板的表面设有ITO导电玻璃薄膜；所述高压发生器的正极与所述收集板电连接，所述高压发生器的负极与所述静电纺丝直写针组件的输出端电连接；所述3D伤口扫描仪用于对伤口部位进行扫描获取伤口位置的三维数据；所述处理单元基于所述3D伤口扫描仪采集的数据，计算重构伤口的立体模型，绘制敷料的打印路径，并转换为所述XY轴移动模组的控制代码，在射流的初始直线运动阶段控制所述静电纺丝直写针组件在所述收集板上打印出相应形状的敷料。
[0008]优选的，所述静电纺丝直写针组件包括料筒、输液针和电发热丝，所述输液针连通于所述料筒的底部，所述料筒的顶端设有气源接口，所述电发热丝缠绕在料筒的侧壁上，所述料筒用于存放敷料纺丝原料。
[0009]优选的，所述输液针底端与所述收集板之间的间距不大于5mm。
[0010]本专利技术还提出一种利用基于近场直写技术的全定制化创伤敷料制备系统的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）通过3D伤口扫描仪对伤口部位进行扫描，并将扫描采集的数据传输至处理单元中；（2）处理单元基于所述3D伤口扫描仪采集的数据，计算重构伤口的立体模型，并绘制敷料的打印路径；（3）将步骤（2）所得敷料的打印路径转换成XY轴移动模组的控制代码；（4）根据伤口恢复阶段选择敷料纺丝原料，并加入至料筒中；设定近场直写单元的运行参数；（5）将气源接入料筒的上端接口，使料筒内的溶液达到持续稳定可控的供液；将高压发生器的正极和负极分别与收集板和静电纺丝直写针组件的输出端接通，以使静电纺丝直写针组件的输出端与收集板之间形成高压静电场，开始打印；（6）当静电纺丝直写针组件的静电纺丝喷射过程中处于射流的初始直线运动阶段时，控制XY轴移动模组根据步骤（3）的控制代码进行运动，使得所述静电纺丝直写针组件在所述收集板上打印出相应形状的敷料。
[0011]优选的，步骤（4）中，当加入料筒的敷料纺丝原料为固体原料时，对料筒加热使敷料纺丝原料从固态转变为熔体液态。
[0012]优选的，所述敷料纺丝原料包括基材和药物，所述基材为聚乳酸或聚己内脂或聚氧化乙烯或聚乙烯醇。
[0013]优选的，步骤（4）中，所述运行参数包括打印层数、速度设置、电压设置、收集距离。
[0014]优选的，步骤（1）中，采集的伤口数据包括伤口的范围、位置、深度。
[0015]本专利技术的有益效果为：本专利技术的制备系统能根据患者的伤口形状打印出相应的具有独特三维结构的医用敷料，并可根据伤口的恢复程度选择敷料所搭载的药物，实现全定
制化敷料制造。本系统打印得到的敷料纤维直径在几微米至几百微米之间，更细的纤维直径能为药物附着提供更多位点，提高了药物搭载效率，微米级的纤维实现敷料与肌肤的进一步贴合，有利于药物的递送，提高吸收效率和药物利用率。
附图说明
[0016]附图对本专利技术做进一步说明，但附图中的内容不构成对本专利技术的任何限制。
[0017]图1是本专利技术其中一个实施例的敷料制备系统的整体结构示意图；图2是本专利技术其中一个实施例的进场直写单元的结构示意图；图3是本专利技术其中一个实施例的静电纺丝直写针组件的结构示意图；图4是本专利技术其中一个实施例的Z轴升降模组的结构示意图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。
[0019]本实施例的一种基于近场直写技术的全定制化创伤敷料制备系统，参考附图1，包括3D伤口扫描仪1、近场直写单元4、高压发生器3和处理单元2；参考附图2，所述近场直写单元包括Z轴升降模组5、静电纺丝直写针组件6、高清工业相机7、XY轴移动模组8和收集板9；所述收集板9设在所述XY轴移动模组8的活动端，所述Z轴升降模组5设在所述收集板9的上方，所述静电纺丝直写针组件6设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于近场直写技术的全定制化创伤敷料制备系统，其特征在于，包括3D伤口扫描仪、近场直写单元、高压发生器和处理单元；所述近场直写单元包括Z轴升降模组、静电纺丝直写针组件、高清工业相机、XY轴移动模组和收集板；所述收集板设在所述XY轴移动模组的活动端，所述Z轴升降模组设在所述收集板的上方，所述静电纺丝直写针组件设在所述Z轴升降模组的升降端，所述高清工业相机设在所述收集板的一侧，所述收集板的表面设有ITO导电玻璃薄膜；所述高压发生器的正极与所述收集板电连接，所述高压发生器的负极与所述静电纺丝直写针组件的输出端电连接；所述3D伤口扫描仪用于对伤口部位进行扫描获取伤口位置的三维数据；所述处理单元基于所述3D伤口扫描仪采集的数据，计算重构伤口的立体模型，绘制敷料的打印路径，并转换为所述XY轴移动模组的控制代码，在射流的初始直线运动阶段控制所述静电纺丝直写针组件在所述收集板上打印出相应形状的敷料。2.根据权利要求1所述的一种基于近场直写技术的全定制化创伤敷料制备系统，其特征在于，所述静电纺丝直写针组件包括料筒、输液针和电发热丝，所述输液针连通于所述料筒的底部，所述料筒的顶端设有气源接口，所述电发热丝缠绕在料筒的侧壁上，所述料筒用于存放敷料纺丝原料。3.根据权利要求2所述的一种基于近场直写技术的全定制化创伤敷料制备系统，其特征在于，所述输液针底端与所述收集板之间的间距不大于5mm。4.一种利用如权利要求1
‑
3任一项所述的基于近场直写技术的全定制化创伤敷料制备系统的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）通过3D伤口扫描仪对伤口部位进...

【专利技术属性】
技术研发人员：张烜志，陈桪，许奕杨，谢明辉，封淇耀，王嘉逸，张荣光，陈新，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：