[發明專利]一種可控圖案化電紡絲纖維聚集體的制備方法

有效

• 申請號: 201210572551.6
• 申請日: 2007-10-30
• 公開（公告）號: CN102978720A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 常江;張大明
• 申請（專利權）人: 上海昊海生物科技股份有限公司
• 主分類號: D01D5/00
• 分類號: D01D5/00;D01D7/00;D04H1/728
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 彭茜茜

技術領域

本案是中國專利申請(200710047614.5)的分案申請。本發明涉及一種可控圖案化電紡絲纖維聚集體的制備方法，屬于微納米尺度電紡絲纖維制備領域。?

背景技術

隨著工業的發展和科技的進步，電紡絲技術受到了越來越多的關注。電紡絲是一種制備納米/微米尺度纖維聚集體的簡單有效的方法，在生物醫用材料、組織工程、光電材料、過濾材料以及傳感器等方面已經得到了廣泛的應用。電紡絲技術是聚合物或者其它材料的溶液或者熔體在高壓電場力的作用下，形成射流，噴射出溶液存儲裝置，同時，射流在噴射過程中溶劑揮發、固化，最終落在接收裝置上形成納米/微米尺度纖維的聚集體。?

具有特定圖案化的纖維材料在生物組織工程，以及微電子、光子等工業應用中具有某些特定的功能性，比如說，某些特定結構的纖維聚集體在生物組織工程中會促進細胞的貼壁和分化。所以，制備具有可控圖案結構的電紡絲纖維聚集體在生物組織工程以及許多工業應用中都具有深遠的意義。通常來說，利用電紡絲技術收集到的纖維?呈現雜亂無章的無紡結構。目前，盡管已經可以利用滾輪裝置、帶有絕緣缺口的導電平板組等收集裝置制備具有一定定向排列性的電紡絲纖維，但是利用電紡絲來制備具有復雜可控圖案結構的纖維聚集體還是一項空白。?

發明內容

本發明的目的在于設計和制備具有特定圖案結構的收集模板，并通過這些收集模板來制備具有可控圖案結構的電紡絲纖維聚集體。?

本發明首先設計利用具有特定圖案結構的模板作為電紡絲過程的收集基板，包括：?

網格收集模板。這種模版利用不同直徑的金屬導線編織成具有不同圖案的網格模板；金屬導線的直徑可以在0.1mm－5mm之間調控；網格的編織可以采用單編、雙編等編織方式（如圖2、3），可以根據編成所需的文字和花紋圖案調節金屬導線間間距和排列方式。?

凸起收集模板。這種模版分為一個基板部分和多個凸起部分，基板部分可以導電，也可以絕緣；凸起部分的凸起的高度可以在10μm－5000μm之間調控，凸起面可以是點狀（如圖4）或線狀（如圖5）或點線組合（如圖6）。點狀凸起面可以是正方形或長方形、圓形、星形等不同形狀，線狀凸起面可以是直線、弧線、線段組合構成。凸起部分的凸起面面積的大小、各凸起部分間的間距、各凸起部分的排列方式可以根據所需的文字和花紋圖案調節。各凸起部分還可以通過機械控制的方式抬升或者降低，從而獲得多維圖案結構的凸起收集模?板，?

另外，通過設計應用可控圖案化收集模板，本發明提供了一種制備具有可控圖案結構的電紡絲纖維聚集體的簡單有效的方法，該方法的具體步驟如下：?

（1）同傳統電紡絲方法，配制具有適合電紡絲工藝濃度的聚合物或者其它材料的溶液或者熔體；?

（2）將聚合物或者其它材料的溶液或者熔體裝入電紡絲液供給裝置；?

（3）將上述具有特定圖案結構的收集模板同低壓接地端相連，作為電紡絲過程的收集基板；?

（4）通過流量泵調控電紡絲液的供給流量為0－20ml/h；?

（5）調節高壓發生端同收集裝置之間的距離為3cm－30cm；?

（6）通過高壓發生器給電紡絲過程提供高壓，可在0－40kv之間調控；?

（7）均勻噴出上述具有特定圖案結構的收集模板上，獲得具有特定圖案結構的電紡絲纖維聚集體。?

通過設計應用上述收集模板，相比較于傳統的電紡絲收集方法，獲得了意想不到的結果，其原因可以解釋為如下機理：?

電紡絲過程中，纖維在高壓電場力的作用下朝接收模板運行，當接收模板結構發生變化時，電場力作用方向發生變化而僅僅指向收集模板當中的導電區域，在此種變形電場作用下，纖維傾向于朝收集模板的導電區域運行，而不向模板中的絕緣或鏤空區域運行（如圖?1A）；當纖維在電場力作用下行進至接收模板附近時，纖維表面的靜電荷會誘導接收模板出現極性相反的電荷，異性電荷相互吸引產生庫倫引力，庫侖引力同電荷距離的平方成反比（F=kqQ/r²，其中F為庫侖引力，r為異性電荷間距，即纖維同收集模板之間的間距），由于纖維片斷同領近凸起的間距小于模板其它區域，所以纖維在較大庫侖引力的作用下優先沉積在凸起上（如圖1B）；由于纖維不同片斷可能受到不同凸起的吸引，從而沉積在不同凸起上，進而在凸起之間形成了懸浮纖維，懸浮纖維在不同方向庫侖引力的托拽作用下在凸起間呈定向排列。?

本發明具有以下特點：?