[发明专利]基于微流控技术的超薄空腔复合微纤维材料的制备方法

说明书

本发明提供了一种基于微流控技术的超薄空腔复合微纤维材料的制备方法，该方法在制备普通空腔微纤维的过程中，在微纤维的内腔上引入能够跟外层微纤维材料相结合的修饰材料，在空腔形成的同时修饰材料贴附在空腔上形成一种修饰涂层，而后溶去外层材料，就得到超薄微纤维材料。本发明利用微流控芯片技术，形成能够生成同轴层流流型的微米级通道，实现对样品流体的流型操控，并最终使样品流体固化成具有特定内涂层结构的微米级空腔纤维材料，通过外层材料的去除，得到超薄空腔复合微纤维材料。所述微纤维材料能模拟人体组织内的微结构，为组织工程和器官再生提供了新的方法和思路。

技术领域

本发明涉及超薄空腔复合微纤维材料的制备方法，特别提供了一种基于微流控技术的超薄空腔复合微纤维材料的制备方法。

背景技术

界面络合法是将两种带有相反电荷的聚电解质通过静电作用力自组装成大分子络合物。通过这种方法可以制备微胶囊、薄膜、多层膜等。Yamamoto和他的同事第一次提出了通过两种带有相反电荷的聚电解质在界面接触处通过静电作用力结合而形成纤维的方法。在这个过程中，他们小心的将结冷胶水溶液滴加到壳聚糖水溶液内，在50℃不搅拌的情况下，在其二者界面形成了一种络合物膜，干燥后就形成了纤维。ACA.Wan将这个方法进一步发展，制备更纤细的纤维。首先他们将两种带有相反电荷的各5-20微升的聚电解质溶液放在非常临近的位置，然后将两个液滴轻轻的拉近接触，纤维就在两个带有相反电荷的溶液界面上形成，用镊子在两个溶液的接触界面上垂直拉取就可以收集到纤维。界面络合制备纤维的基本过程就是，首先在两种带有相反电荷的溶液界面处形成聚电解质络合物纤维，当拉伸时，形成微米级的纤维核，随着纤维核的生长和凝聚，就形成了纤维。

这种基于带有相反电荷的聚电解质的界面络合方法制备纤维的过程较为温和，在室温下水溶液内就可以制备，但是很难实现大规模的制备。主要是因为为了形成两种带有不同电荷的聚电解质的稳定的接触界面，流速必须控制在平流内，这样就限制了大流量的混合以及随后的制备。除此之外，纤维直径大约接近于一个细胞，所以制备包载细胞的光滑的纤维很有挑战性。这就限制了这个方法目前只是在实验室内小范围的研究。

而微流控(microfluidics)技术就是一种针对极小量(10^-3～10^-12微升)的流体进行操控的系统科学技术，这样就使上述通过界面络合制备纤维的技术有实现和扩展的可能。微流控芯片是微流控技术实现的主要平台和技术装置，其主要特征是容纳流体的有效结构至少在一个维度上为微米级尺度。在这一尺度下，流体的运动具有自己的特点。微流控纺丝技术因其快速的传质传热以及易于操纵的特性，可实现对纤维的结构、形貌、组成的精确控制，为制备功能性异质杂化微纤维提供了良好的微反应平台。

利用微流控技术，设计相应的微流体芯片，通过利用带有相反电荷的聚电解质的静电相互作用，在两个流体的有限的接触界面上，通过界面络合制备空腔复合微纤维，之后通过溶掉外层的微纤维材料，从而得到超薄空腔复合微纤维材料。通过此种方法可以实现微纤维的大批量制备。

发明内容

本发明的目的是提供一种技术效果优良的基于微流控技术的超薄空腔复合微纤维材料的制备方法。本发明提供了一种操作简单、通量高的微流控芯片平台并用于新型的超薄空腔复合微纤维的制备方法。

本发明提供了一种基于微流控技术的超薄空腔复合微纤维材料的制备方法，其特征在于：其在制备普通空腔微纤维的过程中，在微纤维的内腔上引入能够跟微纤维材料相结合的修饰材料，在空腔形成的同时修饰材料贴附在空腔上形成一种修饰涂层，而后溶去外层材料，就得到由内涂层材料和外面一薄层材料组成的超薄微纤维材料。

所述微流控芯片由上、下两层芯片封合而成，两层均为聚二甲基硅氧烷材质；芯片具有至少三个平行通道入口、一个总出口，及与入口和出口相连接的多条同轴层流通道。

所述微流控芯片为四通道结构，有四个平行通道入口、四个独立的同轴层流通道和一个总出口组成，