[發明專利]基于微流控技術的超薄空腔復合微纖維材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810780629.0
• 申請日: 2018-07-17
• 公開（公告）號: CN110725023A
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 秦建華;劉慧;于躍
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: D01F8/18
• 分類號: D01F8/18;D01F8/02;D01F1/08;B01L3/00
• 代理公司: 21001 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司
• 代理人: 鄭虹

本發明提供了一種基于微流控技術的超薄空腔復合微纖維材料的制備方法，該方法在制備普通空腔微纖維的過程中，在微纖維的內腔上引入能夠跟外層微纖維材料相結合的修飾材料，在空腔形成的同時修飾材料貼附在空腔上形成一種修飾涂層，而后溶去外層材料，就得到超薄微纖維材料。本發明利用微流控芯片技術，形成能夠生成同軸層流流型的微米級通道，實現對樣品流體的流型操控，并最終使樣品流體固化成具有特定內涂層結構的微米級空腔纖維材料，通過外層材料的去除，得到超薄空腔復合微纖維材料。所述微纖維材料能模擬人體組織內的微結構，為組織工程和器官再生提供了新的方法和思路。

技術領域

本發明涉及超薄空腔復合微纖維材料的制備方法，特別提供了一種基于微流控技術的超薄空腔復合微纖維材料的制備方法。

背景技術

界面絡合法是將兩種帶有相反電荷的聚電解質通過靜電作用力自組裝成大分子絡合物。通過這種方法可以制備微膠囊、薄膜、多層膜等。Yamamoto和他的同事第一次提出了通過兩種帶有相反電荷的聚電解質在界面接觸處通過靜電作用力結合而形成纖維的方法。在這個過程中，他們小心的將結冷膠水溶液滴加到殼聚糖水溶液內，在50℃不攪拌的情況下，在其二者界面形成了一種絡合物膜，干燥后就形成了纖維。ACA.Wan將這個方法進一步發展，制備更纖細的纖維。首先他們將兩種帶有相反電荷的各5-20微升的聚電解質溶液放在非常臨近的位置，然后將兩個液滴輕輕的拉近接觸，纖維就在兩個帶有相反電荷的溶液界面上形成，用鑷子在兩個溶液的接觸界面上垂直拉取就可以收集到纖維。界面絡合制備纖維的基本過程就是，首先在兩種帶有相反電荷的溶液界面處形成聚電解質絡合物纖維，當拉伸時，形成微米級的纖維核，隨著纖維核的生長和凝聚，就形成了纖維。

這種基于帶有相反電荷的聚電解質的界面絡合方法制備纖維的過程較為溫和，在室溫下水溶液內就可以制備，但是很難實現大規模的制備。主要是因為為了形成兩種帶有不同電荷的聚電解質的穩定的接觸界面，流速必須控制在平流內，這樣就限制了大流量的混合以及隨后的制備。除此之外，纖維直徑大約接近于一個細胞，所以制備包載細胞的光滑的纖維很有挑戰性。這就限制了這個方法目前只是在實驗室內小范圍的研究。

而微流控(microfluidics)技術就是一種針對極小量(10^-3～10^-12微升)的流體進行操控的系統科學技術，這樣就使上述通過界面絡合制備纖維的技術有實現和擴展的可能。微流控芯片是微流控技術實現的主要平臺和技術裝置，其主要特征是容納流體的有效結構至少在一個維度上為微米級尺度。在這一尺度下，流體的運動具有自己的特點。微流控紡絲技術因其快速的傳質傳熱以及易于操縱的特性，可實現對纖維的結構、形貌、組成的精確控制，為制備功能性異質雜化微纖維提供了良好的微反應平臺。

利用微流控技術，設計相應的微流體芯片，通過利用帶有相反電荷的聚電解質的靜電相互作用，在兩個流體的有限的接觸界面上，通過界面絡合制備空腔復合微纖維，之后通過溶掉外層的微纖維材料，從而得到超薄空腔復合微纖維材料。通過此種方法可以實現微纖維的大批量制備。

發明內容

本發明的目的是提供一種技術效果優良的基于微流控技術的超薄空腔復合微纖維材料的制備方法。本發明提供了一種操作簡單、通量高的微流控芯片平臺并用于新型的超薄空腔復合微纖維的制備方法。

本發明提供了一種基于微流控技術的超薄空腔復合微纖維材料的制備方法，其特征在于：其在制備普通空腔微纖維的過程中，在微纖維的內腔上引入能夠跟微纖維材料相結合的修飾材料，在空腔形成的同時修飾材料貼附在空腔上形成一種修飾涂層，而后溶去外層材料，就得到由內涂層材料和外面一薄層材料組成的超薄微纖維材料。

所述微流控芯片由上、下兩層芯片封合而成，兩層均為聚二甲基硅氧烷材質；芯片具有至少三個平行通道入口、一個總出口，及與入口和出口相連接的多條同軸層流通道。

所述微流控芯片為四通道結構，有四個平行通道入口、四個獨立的同軸層流通道和一個總出口組成，