[發明專利]一種水母觸須啟發的離散結構色微球植入纖維及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210485736.7
• 申請日: 2022-05-06
• 公開（公告）號: CN114875519A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 趙遠錦;郭佳慧;張大淦;顧竹笑;商逸璇
• 申請（專利權）人: 南京鼓樓醫院
• 主分類號: D01F8/10
• 分類號: D01F8/10;D01F1/10;C08F299/02;D01D5/34;G01D5/26
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 劉佳慧

本發明公開了一種水母觸須啟發的離散結構色微球植入纖維及其制備方法和應用，制備方法為：步驟一、制備共流微流控芯片，包括內相毛細管和外相毛細管；步驟二、利用犧牲模板法制備得到離散的結構色水凝膠微球，并將其均勻分散在具有一定粘度的水溶液中，作為內相溶液；選取可快速固化的且具有彈性的水凝膠前體溶液作為外相溶液；將內相溶液和外相溶液同時分別通入共流微流控芯片的內相毛細管和外相毛細管中，得益于微通道中的層流狀態，外相溶液可以實現對內相溶液的包裹，在紫外下實現固化，得到離散結構色微球植入纖維。本發明制備方法簡單、易于操作、可實現大量生產，制得的微纖維具有可重復性、操作方便、結果可靠等優點。

技術領域

本發明屬于生物材料領域，涉及一種微纖維，尤其涉及一種水母觸須啟發的離散結構色微球植入纖維及其制備方法和應用。

背景技術

觸覺傳感器可以實現對人體皮膚的模擬，并且已廣泛應用于從電子皮膚到人機界面系統等各個領域。觸覺傳感器中最基本也是最重要的部分是傳感部分，它可以將壓力、溫度、濕度等環境信息轉換成電信號或光信號，便于監控。在各種傳感器中，微纖維，特別是響應型微纖維，由于其靈活可控的特性，可以實現的對外界環境的監測能力越強。但是現有的微纖維只能對整個纖維感知到的物理或化學變化做出反應，在一定程度上缺乏空間識別能力，限制了其在實際觸覺感知中的應用。因此，具有空間識別功能的新型柔性傳感微纖維的研制仍是一個值得期待的課題。

而在生物界中，對于水母等生物有機體和其他動物來說，皮膚、肌肉的整合以及獨立的中樞神經系統，能夠以更高的空間分辨率和靈敏度有效地感知外部刺激。對現有的多種仿生材料進行考察后發現，由自組裝光子晶體模板復制而成的反蛋白石水凝膠材料因其空間有序的晶格結構，可以呈現出明亮的結構顏色，特別是在不同的刺激條件下，材料的體積或形狀發生變化時，其結構顏色或光子帶隙光譜會發生位移。因此，反蛋白石水凝膠微球在生物條形碼、光子學、傳感器等方面具有重要的應用價值。

發明內容

為了解決傳統微纖維傳感器無法實現單點傳感的缺點，本發明提供了一種水母觸須啟發的離散結構色微球植入纖維及其制備方法和應用。

為實現上述目的，本發明提供一種水母觸須啟發的離散結構色微球植入纖維的制備方法，具有這樣的特征：包括以下步驟：

步驟一、制備共流微流控芯片，包括內相毛細管和外相毛細管，內相毛細管的端部插入外相毛細管的端部，并與外相毛細管相連通；內相毛細管和外相毛細管的交接處插入通入外相毛細管的點膠針頭，并利用環氧樹脂進行封閉和固定；

步驟二、利用犧牲模板法制備得到離散的結構色水凝膠微球，并將其均勻分散在粘度為400-700cP的水溶液中，作為內相溶液；選取可快速固化的且具有彈性的水凝膠前體溶液作為外相溶液；將內相溶液和外相溶液同時分別通入共流微流控芯片的內相毛細管和外相毛細管中，得益于微通道中的層流狀態，外相溶液可以實現對內相溶液的包裹，在紫外下實現固化，得到離散結構色微球植入纖維。

進一步，本發明提供一種水母觸須啟發的離散結構色微球植入纖維的制備方法，還可以具有這樣的特征：其中，通入內相溶液時，使植入的結構色水凝膠微球之間的距離保持一致。

進一步，本發明提供一種水母觸須啟發的離散結構色微球植入纖維的制備方法，還可以具有這樣的特征：其中，所述外相溶液為聚丙烯酰胺水凝膠前體溶液。

進一步，本發明提供一種水母觸須啟發的離散結構色微球植入纖維的制備方法，還可以具有這樣的特征：其中，所述內相溶液中的水溶液為聚乙烯醇溶液。