CN110004506B - 一种微流控纺丝装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微流控芯片技术领域，尤其涉及一种微流控纺丝装置及方法，所述微流控纺丝装置包括：外层溶液管；设置在所述外层溶液管内部的多通道溶液管；所述外层溶液管和多通道溶液管同轴放置；所述多通道溶液管的出液管口位于外层溶液管内部；所述外层溶液管的进口与外层溶液注射器相连，所述多通道溶液管的进口与多通道溶液注射器相连。在本发明的多通道溶液管中通入不同种类的溶液，可制备出包括不同组分的纤维；改变所述多通道溶液管的通道个数，可以获得不同的纤维内部结构，比如实心的核壳结构的纤维。本发明进一步在所述多通道溶液管内布置内层溶液管，可以实现中空纤维的制备。
Description
技术领域
本发明涉及微流控芯片技术领域，尤其涉及一种微流控纺丝装置及方法。
背景技术
现有生物纤维制备方法主要通过将聚合物溶液溶解于溶剂中，从喷丝口将聚合物溶液挤出，进行纺丝，主要包括干式纺丝、湿式纺丝、静电纺丝。干法纺丝产量较低，湿式纺丝工艺流程复杂，静电纺丝适用的聚合物范围较小。这些方法，总体缺乏对纤维内部结构和形貌的控制，无法实现仿蛛丝的多级核壳结构，缺乏对蛋白纤维结构的调控，不能优化纤维的性能，因此亟需一种可以控制纤维内部结构的纺丝技术，以便制备具有仿蛛丝蛋白的具有多级核壳结构的纤维，并将其应用于高强纤维领域。
微流控技术是近几年发展起来的一种新兴技术，是指把生物、化学等过程中的多个单元操作集成到一块微米尺度的器件上，通过构建三维通道，控制溶液流速、粘度等参数，对材料结构和性能进行控制。微流控器件由于其在相关领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。
然而传统微流控纺丝装置及技术无法实现仿蛛丝的多级核壳结构，缺乏对蛋白纤维结构的调控单根纤维的多种组分和多级结构，只能对纤维的聚合物种类、直径等进行控制，缺乏对纤维内部结构和形貌的控制。因此，亟需一种可以控制纤维内部结构的微流控纺丝技术，以便将所制备具有仿蛛丝蛋白的具有多级核壳结构的纤维，并将其更好地应用到更多的应用于高强纤维领域。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种微流控纺丝装置及方法，本发明提供的微流控纺丝装置得到的单根纤维具有多种组分和不同的纤维内部结构。
本发明提供了一种微流控纺丝装置，包括：
外层溶液管；
设置在所述外层溶液管内部的多通道溶液管；
所述外层溶液管和多通道溶液管同轴放置；所述多通道溶液管的出液管口位于外层溶液管内部；
所述外层溶液管的进口与外层溶液注射器相连，所述多通道溶液管的进口与多通道溶液注射器相连。
优选的，所述外层溶液管的出液管口设置为锥形；所述多通道溶液管的出液管口设置为锥形。
优选的，所述外层溶液管的进口通过外层溶液导管与外层溶液注射器的出口相连，所述多通道溶液管的进口通过多通道溶液导管与多通道溶液注射器的出口相连。
优选的，还包括外层溶液注射泵和多通道溶液注射泵；
所述外层溶液注射泵与所述外层溶液注射器相连，用于推进外层溶液注射器；
所述多通道溶液注射泵与所述多通道溶液注射器相连，用于推进多通道溶液注射器。
优选的，还包括内层溶液管；
所述内层溶液管设置在所述多通道溶液管内部。
优选的，所述内层溶液管的出液管口设置为锥形。
优选的，还包括内层溶液注射器和内层溶液注射泵；
所述内层溶液管的进口与所述内层溶液注射器的出口相连；
所述内层溶液注射泵与所述内层溶液注射器相连，用于推进内层溶液注射器。
优选的，所述内层溶液管的进口通过内层溶液导管与所述内层溶液注射器的出口相连。
本发明还提供了一种在上文所述微流控纺丝装置上进行微流控纺丝的方法，包括以下步骤：
通过外层溶液注射器将外层溶液通入外层溶液管，控制所述外层溶液注射器的进给速度为3～50mL/h；通过多通道溶液注射器将多通道溶液通入多通道溶液管，控制所述多通道溶液注射器的进给速度为0.3～5mL/h；所述外层溶液和所述多通道溶液接触后形成纤维，所述纤维从外层溶液管的出液管口挤出。
优选的，所述外层溶液为缓冲液，包括7.89wt％的氯化钠、12.1wt％的磷酸二氢钠、4.14wt％的磷酸氢二钠、6.86wt％的乙磺酸、20wt％的聚乙二醇、5wt％的磷脂、5wt％的蛋白和余量的水，所述多通道溶液为胶原蛋白溶液。
优选的，在所述多通道溶液管内部设置有内层溶液管；
通过内层溶液注射器将聚乙烯醇溶液通入内层溶液管，控制所述内层溶液注射器的进给速度为3～50mL/h。
本发明提供了一种微流控纺丝装置，包括：外层溶液管；设置在所述外层溶液管内部的多通道溶液管；所述外层溶液管和多通道溶液管同轴放置；所述多通道溶液管的出液管口位于外层溶液管内部；所述外层溶液管的进口与外层溶液注射器相连，所述多通道溶液管的进口与多通道溶液注射器相连。在本发明的多通道溶液管中通入不同种类的溶液，可制备出包括不同组分的纤维；改变所述多通道溶液管的通道个数，可以获得不同的纤维内部结构，比如实心的核壳结构的纤维。本发明进一步在所述多通道溶液管内布置内层溶液管，可以实现中空纤维的制备。
附图说明
图1为本发明的一个实施例提供的微流控纺丝装置的结构示意图；
图2为本发明的一个实施例中的多通道溶液管的横截面图；
图3为本发明的一个实施例中的多通道溶液管和内层溶液管的横截面图；
图4为本发明的另一个实施例提供的微流控纺丝装置的结构示意图；
图5为本发明的某些实施例制备得到的实心核壳结构纤维的截面示意图；
图6为本发明的某些实施例制备得到的中空核壳结构纤维的截面示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种微流控纺丝装置，包括：
外层溶液管；
设置在所述外层溶液管内部的多通道溶液管；
所述外层溶液管和多通道溶液管同轴放置；所述多通道溶液管的出液管口位于外层溶液管内部；
所述外层溶液管的进口与外层溶液注射器相连，所述多通道溶液管的进口与多通道溶液注射器相连。
结构参见图1，图1为本发明的一个实施例提供的微流控纺丝装置的结构示意图。其中，1为多通道溶液管，2为外层溶液管，4为外层溶液注射器，5为多通道溶液注射器，6为外层溶液注射泵，7为多通道溶液注射泵。在本发明的某些实施例中，多通道溶液管1、外层溶液管2可以通过固定在载玻片上，构成微流控器件。具体的可以为：将外层溶液管2水平放置在载玻片上，用AB胶将外层溶液管粘结在载玻片上，多通道溶液管塞入外层溶液管中形成嵌套结构。所述多通道溶液管1和外层溶液管2构成了外管套内管的多层结构，如图1的右图所示。
本发明提供的微流控纺丝装置还包括外层溶液管2。所述外层溶液管用于通入外相溶液。在本发明的实施例中，所述外层溶液管为圆柱形玻璃微管。在本发明的某些实施例中，所述外层溶液管的内径为1.05mm，外径为1.5mm。在本发明的某些实施例中，所述外层溶液管的出液管口设置为锥形。具体的，所述锥形的锥尖方向为出液方向。在某些实施例中，所述圆柱形玻璃微管的出液管口的管径为400μm。
所述微流控纺丝装置还包括外层溶液注射器4。所述外层溶液管的进口与外层溶液注射器相连。在本发明的实施例中，所述外层溶液管的进口通过外层溶液导管与外层溶液注射器的出口相连。在本发明的某些实施例中，所述外层溶液导管为聚乙烯管。
在本发明的实施例中，所述微流控纺丝装置还包括外层溶液注射泵6。所述外层溶液注射泵与所述外层溶液注射器相连，用于推进外层溶液注射器，进而控制外层溶液注射器的进给速度。具体的，所述外层溶液注射器夹持在所述外层溶液注射泵上，通过外层溶液注射泵推进外层溶液注射器，进而将外层溶液注射到外层溶液管中。本发明对所述外层溶液注射器的种类并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的适用于注射泵的注射器即可。在本发明的某些实施例中，所述外层溶液注射器的螺口针筒的尺寸为3mL、5mL或10mL。本发明对所述外层溶液注射泵的种类也无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的能够适用于注射器的注射泵即可。在本发明的某些实施例中，所述外层溶液注射泵为LongerPumpLSP01-1A微量注射泵。
本发明提供的微流控纺丝装置还包括多通道溶液管1。所述多通道溶液管设置在所述外层溶液管内部，所述多通道溶液管的出液管口位于外层溶液管内部。所述多通道溶液管用于通入内相溶液，从外层溶液管的出液管口挤出的外相溶液和从多通道溶液管的出液管口挤出的内相溶液交联，形成纤维。在本发明的实施例中，所述多通道溶液管为多通道玻璃微管。在某些实施例中，所述多通道溶液管为世界精密仪器商贸有限公司生产的多通道玻璃微管。
本发明对所述多通道溶液管的通道个数并无特殊的限制，在本发明的某些实施例中，所述多通道溶液管的通道个数为2个(双通道)、3个(三通道)或4个(四通道)。如图2所示。图2为本发明的一个实施例中的多通道溶液管的横截面图。对应的，所述多通道溶液管为双通道玻璃微管、三通道玻璃微管或四通道玻璃微管。在本发明的一个实施例中，所述多通道溶液管的通道个数为2个，如图1所示。其中，所述多通道溶液管1为双通道溶液管，1-1为双通道溶液管的第一通道，1-2为双通道溶液管的第二通道。
在本发明的某些实施例中，所述多通道玻璃微管的外形为圆柱形，所述多通道玻璃微管的管径为0.35mm。在本发明的某些实施例中，所述多通道玻璃微管的出液管口设置为锥形。具体的，所述锥形的锥尖方向为出液方向。在某些实施例中，所述多通道玻璃微管的出液管口的管径为100μm。
所述微流控纺丝装置还包括多通道溶液注射器5。所述多通道溶液管的进口与多通道溶液注射器相连。在本发明的实施例中，所述多通道溶液管的进口通过多通道溶液导管与多通道溶液注射器的出口相连。在本发明的某些实施例中，所述多通道溶液导管为聚乙烯管。
在本发明的实施例中，所述微流控纺丝装置还包括多通道溶液注射泵7。所述多通道溶液注射泵与所述多通道溶液注射器相连，用于推进多通道溶液注射器，进而控制多通道溶液注射器的进给速度。具体的，所述多通道溶液注射器夹持在所述多通道溶液注射泵上，通过多通道溶液注射泵推进多通道溶液注射器，进而将多通道溶液注射到多通道溶液管中。本发明对所述多通道溶液注射器的种类并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的适用于注射泵的注射器即可。在本发明的某些实施例中，所述多通道溶液注射器的螺口针筒的尺寸为3mL、5mL或10mL。本发明对所述多通道溶液注射泵的种类也无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的能够适用于注射器的注射泵即可。在本发明的某些实施例中，所述多通道溶液注射泵为LongerPump LSP01-1A微量注射泵。
在本发明的一个实施例中，所述多通道溶液管1为双通道导液管，1-1为双通道导液管的第一通道，1-2为双通道导液管的第二通道。所述多通道溶液注射器5包括第一通道溶液注射器5-1和第二通道溶液注射器5-2。所述多通道溶液注射泵7包括第一多通道溶液注射泵7-1和第二多通道溶液注射泵7-2。
所述第一多通道溶液注射泵7-1与第一通道溶液注射器5-1相连，用于推进第一通道溶液注射器5-1。所述双通道导液管的第一通道1-1的进口与所述第一通道溶液注射器5-1相连。所述第二多通道溶液注射泵7-2与第二通道溶液注射器5-2相连，用于推进第二通道溶液注射器5-2。所述双通道导液管的第二通道1-2的进口与所述第二通道溶液注射器5-2相连。如图1所示。
在本发明中，所述外层溶液管2和多通道溶液管1同轴放置。如图1所示。
在本发明的某些实施例中，所述微流控纺丝装置还包括内层溶液管3；所述内层溶液管3设置在所述多通道溶液管1内部，所述内层溶液管3的出液管口位于所述多通道溶液管1内部。具体的，可以在所述多通道溶液管1的每个通道内分别设置一个或多个内层溶液管3，本发明对此并无特殊的限制。在本发明的一个实施例中，在所述多通道溶液管1的每个通道内各设置一个内层溶液管3，如图3所示。图3为本发明的一个实施例中的多通道溶液管和内层溶液管的横截面图。在本发明的另一个实施例中，所述多通道溶液管的通道个数为2个，每个通道内各设置一个内层溶液管3，如图4所示。图4为本发明的另一个实施例提供的微流控纺丝装置的结构示意图。其中，3为内层溶液管，8为内层溶液注射器，9为内层溶液注射泵。所述多通道溶液管1为双通道导液管，1-1为双通道导液管的第一通道，3-1为第一通道内的第一内层溶液管，1-2为双通道导液管的第二通道，3-2为第二通道内的第二内层溶液管。
在本发明的某些实施例中，内层溶液管3、多通道溶液管1和外层溶液管2可以通过固定在载玻片上，构成微流控器件。具体的可以为：将外层溶液管2水平放置在载玻片上，用AB胶将外层溶液管粘结在载玻片上，多通道溶液管塞入外层溶液管中、内层溶液管3塞入多通道溶液管中形成嵌套结构。所述外层溶液管2、多通道溶液管1和内层溶液管3构成了外管套内管的多层结构，如图4的右图所示。
在本发明的实施例中，所述内层溶液管为圆柱形玻璃微管。在本发明的某些实施例中，所述内层溶液管的管径为120μm。在本发明的某些实施例中，所述圆柱形玻璃微管的出液管口设置为锥形。具体的，所述锥形的锥尖方向为出液方向。在某些实施例中，所述内层溶液管的出液管口的管径为80μm。
所述微流控纺丝装置还包括内层溶液注射器8。所述内层溶液管的进口与内层溶液注射器相连。在本发明的实施例中，所述内层溶液管的进口通过内层溶液导管与内层溶液注射器的出口相连。在本发明的某些实施例中，所述内层溶液导管为聚乙烯管。
在本发明的实施例中，所述微流控纺丝装置还包括内层溶液注射泵9。所述内层溶液注射泵与所述内层溶液注射器相连，用于推进内层溶液注射器，进而控制内层溶液注射器的进给速度。具体的，所述内层溶液注射器夹持在所述内层溶液注射泵上，通过内层溶液注射泵推进内层溶液注射器，进而将内层溶液注射到内层溶液管中。本发明对所述内层溶液注射器的种类并无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的适用于注射泵的注射器即可。在本发明的某些实施例中，所述内层溶液注射器的螺口针筒的尺寸为3mL、5mL或10mL。本发明对所述内层溶液注射泵的种类也无特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的能够适用于注射器的注射泵即可。在本发明的某些实施例中，所述内层溶液注射泵为LongerPumpLSP01-1A微量注射泵。本发明对所述内层溶液注射泵与所述内层溶液注射器的个数并无特殊的限制，在本发明的某些实施例中，采用一个内层溶液注射泵与一个所述内层溶液注射器，从所述一个所述内层溶液注射器排出的溶液经两根内层溶液导管分流，分别进入第一通道内的第一内层溶液管3-1和第二通道内的第二内层溶液管3-2。
本发明还提供了一种在上文所述微流控纺丝装置上进行微流控纺丝的方法，包括以下步骤：
通过外层溶液注射器将外层溶液通入外层溶液管，控制所述外层溶液注射器的进给速度为3～50mL/h；通过多通道溶液注射器将多通道溶液通入多通道溶液管，控制所述多通道溶液注射器的进给速度为0.3～5mL/h；所述外层溶液和所述多通道溶液接触后形成纤维，所述纤维从外层溶液管的出液管口挤出。
在本发明的某些实施例中，所述外层溶液为缓冲溶液，包括氯化钠、磷酸二氢钠，磷酸氢二钠、乙磺酸、聚乙二醇和余量的水。所述缓冲溶液的pH值为8。在某些实施例中，所述外层溶液包括7.89wt％的氯化钠、12.1wt％的磷酸二氢钠、4.14wt％的磷酸氢二钠、6.86wt％的乙磺酸、20wt％的聚乙二醇、5wt％的磷脂、5wt％的蛋白和余量的水。
本发明中，所述多通道溶液管的各个管中可以通入相同的溶液，或者是不同的溶液。在本发明的某些实施例中，所述多通道溶液管的各个管中均通入相同的溶液，所述多通道溶液为胶原蛋白溶液。所述胶原蛋白溶液的溶剂为5g/mL的乙酸溶液。本发明对所述胶原蛋白溶液的浓度并无特殊的限制，在某些实施例中，所述胶原蛋白溶液的浓度为5～15mg/mL。
所述外层溶液注射器的进给速度为3～50mL/h。在本发明的某些实施例中，所述外层溶液注射器的进给速度为3mL/h或50mL/h。
所述多通道溶液注射器的进给速度为0.3～5mL/h。在本发明的某些实施例中，所述多通道溶液注射器的进给速度为0.3mL/h或5mL/h。
本发明通过控制外层溶液和多通道溶液的流速，使得多通道溶液在所述多通道溶液管内流动时的雷诺数较低，具体的，雷诺数小于2000；多通道溶液在所述多通道溶液管内呈现层流状态。多通道溶液在锥形通道内受到剪切力逐渐变细，从所述多通道溶液管的出液管口流出的多通道溶液在外层溶液管中与外层溶液接触后形成纤维内核，在所述纤维内核的外层仍然附着有外层溶液，附着有外层溶液的纤维内核在所述外层溶液管的出液管口挤出，纤维内核上附着的外层溶液固化形成纤维。经后处理，得到多组分的实心的核壳结构的纤维，纤维截面如图5所示。图5为本发明的某些实施例制备得到的实心核壳结构纤维的截面示意图。具体的，所述多通道溶液管1为双通道溶液管，得到的纤维的结构如图5中的图a所示；所述多通道溶液管1为三通道溶液管，得到的纤维的结构如图5中的图b所示；所述多通道溶液管1为四通道溶液管，得到的纤维的结构如图5中的图c所示。
在本发明的某些实施例中，所述后处理为自然风干。
在本发明的某些实施例中，在所述多通道溶液管内部设置有内层溶液管；通过内层溶液注射器将聚乙烯醇溶液通入内层溶液管，控制所述内层溶液注射器的进给速度为3～50mL/h。
在本发明的某些实施例中，所述内层溶液为聚乙烯醇溶液。所述聚乙烯醇溶液的溶剂为水。本发明对所述聚乙烯醇溶液的浓度并无特殊的限制，在某些实施例中，所述聚乙烯醇溶液的浓度为5～20wt％。在某些实施例中，所述聚乙烯醇溶液的浓度为5wt％。聚乙烯醇溶液不与外层溶液和多通道溶液反应，因此，在外层溶液和多通道溶液形成纤维的过程中，聚乙烯醇依然是液体，当纤维从外层溶液管的出液管口挤出，自然风干后，原来聚乙烯醇占据的空间被空气填充，因此形成中空纤维。
所述内层溶液注射器的进给速度为3～50mL/h。在本发明的某些实施例中，所述内层溶液注射器的进给速度为3mL/h或50mL/h。
通过控制外层溶液、多通道溶液和内层溶液的流速，使得多通道溶液在所述多通道溶液管内流动时的雷诺数较低，具体的，雷诺数小于2000；多通道溶液在所述多通道溶液管内呈现层流状态。多通道溶液在锥形通道内受到剪切力逐渐变细，外层溶液和多通道溶液接触后形成纤维内核，在所述纤维内核的外层仍然附着有外层溶液，附着有外层溶液的纤维内核在所述外层溶液管的出液管口挤出，纤维内核上附着的外层溶液固化形成纤维。经后处理，得到中空的核壳结构的纤维，如图6所示。图6为本发明的某些实施例制备得到的中空核壳结构纤维的截面示意图。具体的，所述多通道溶液管1为双通道溶液管，在所述多通道溶液管1的每个通道内分别设置一个内层溶液管，得到的纤维的结构如图6中的图a所示；所述多通道溶液管1为三通道溶液管，在所述多通道溶液管1的每个通道内分别设置一个内层溶液管，得到的纤维的结构如图6中的图b所示；所述多通道溶液管1为四通道溶液管，在所述多通道溶液管1的每个通道内分别设置一个内层溶液管，得到的纤维的结构如图6中的图c所示。
本发明通过控制微流控芯片上各管的尺寸和调节各通道内溶液的流速，可以实现纤维尺寸从几微米到几毫米的控制。
本发明对上述所采用的原料组分的来源并无特殊的限制，可以为一般市售。
本发明提供了一种微流控纺丝装置，包括：外层溶液管；设置在所述外层溶液管内部的多通道溶液管；所述外层溶液管和多通道溶液管同轴放置；所述多通道溶液管的出液管口位于外层溶液管内部；所述外层溶液管的进口与外层溶液注射器相连，所述多通道溶液管的进口与多通道溶液注射器相连。在本发明的多通道溶液管中通入不同种类的溶液，可制备出包括不同组分的纤维；改变所述多通道溶液管的通道个数，可以获得不同的纤维内部结构，比如实心的核壳结构。本发明进一步在所述多通道溶液管内布置内层溶液管，可以实现中空结构的纤维的制备。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种微流控纺丝装置及方法进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
以下实施例中所用的原料组分均为一般市售。
实施例1
在图1所示的微流控纺丝装置上进行微流控纺丝，具体的：
所述微流控纺丝装置包括：
外层溶液管2；所述外层溶液管为圆柱形玻璃微管，所述外层溶液管的内径为0.55mm，外径为0.96mm，所述外层溶液管的出液管口的管径为200μm；
所述外层溶液管的进口通过聚乙烯管与外层溶液注射器4的出口相连，所述外层溶液注射器4夹持在所述外层溶液注射泵6上，通过外层溶液注射泵6推进外层溶液注射器4，进而将外层溶液注射到外层溶液管2中；
设置在所述外层溶液管内部的双通道导液管1；所述双通道玻璃微管1为圆柱形玻璃微管，包括第一通道1-1和第二通道1-2；所述多通道玻璃微管的管径为0.35mm，所述多通道玻璃微管的出液管口的管径为100μm；
所述第一通道1-1的进口通过聚乙烯管与第一通道溶液注射器5-1的出口相连，所述第一通道溶液注射器5-1夹持在所述第一多通道溶液注射泵7-1上，通过第一多通道溶液注射泵7-1推进第一通道溶液注射器5-1，进而将第一通道溶液注射到第一通道1-1中。所述第二通道1-2的进口通过聚乙烯管与第二通道溶液注射器5-2的出口相连，所述第二通道溶液注射器5-2夹持在所述第二多通道溶液注射泵7-2上，通过第二多通道溶液注射泵7-2推进第二通道溶液注射器5-2，进而将第二通道溶液注射到第二通道1-2中。
所述外层溶液管2和多通道溶液管1同轴放置，且所述多通道溶液管的出液管口位于外层溶液管内部。
通过外层溶液注射器4将外层溶液(包括7.89wt％的氯化钠、12.1wt％的磷酸二氢钠、4.14wt％的磷酸氢二钠、6.86wt％的乙磺酸、20wt％的聚乙二醇、5wt％的磷脂、5wt％的蛋白和余量的水)通入外层溶液管2，进给速度为3mL/h；通过第一通道溶液注射器5-1将第一通道溶液(5mg/mL的胶原蛋白溶液，溶剂为5g/mL的乙酸溶液)通入第一通道1-1内，进给速度为0.3mL/h，第一通道溶液流动时的雷诺数小于2000；通过第二通道溶液注射器5-2将第二通道溶液(5mg/mL的胶原蛋白溶液，溶剂为5g/mL的乙酸溶液)通入第二通道1-2内，进给速度为0.3mL/h，第二通道溶液流动时的雷诺数小于2000；从所述多通道溶液管的出液管口流出的多通道溶液在外层溶液管中与外层溶液接触后形成纤维内核，在所述纤维内核的外层仍然附着有外层溶液，附着有外层溶液的纤维内核在所述外层溶液管的出液管口挤出，纤维内核上附着的外层溶液固化形成纤维，经自然风干，得到多组分的实心的核壳结构的纤维，其结构如图5中的图a所示。
实施例2
在图3所示的微流控纺丝装置上进行微流控纺丝，具体的：
所述微流控纺丝装置包括：
外层溶液管2；所述外层溶液管为圆柱形玻璃微管，所述外层溶液管的内径为0.55mm，外径为0.96mm，所述外层溶液管的出液管口的管径为200μm；
所述外层溶液管的进口通过聚乙烯管与外层溶液注射器4的出口相连，所述外层溶液注射器4夹持在所述外层溶液注射泵6上，通过外层溶液注射泵6推进外层溶液注射器4，进而将外层溶液注射到外层溶液管2中；
设置在所述外层溶液管内部的双通道导液管1；所述双通道玻璃微管1为圆柱形玻璃微管，包括第一通道1-1和第二通道1-2；所述多通道玻璃微管的管径为0.35mm，所述多通道玻璃微管的出液管口的管径为100μm；
所述第一通道1-1的进口通过聚乙烯管与第一通道溶液注射器5-1的出口相连，所述第一通道溶液注射器5-1夹持在所述第一多通道溶液注射泵7-1上，通过第一多通道溶液注射泵7-1推进第一通道溶液注射器5-1，进而将第一通道溶液注射到第一通道1-1中。所述第二通道1-2的进口通过聚乙烯管与第二通道溶液注射器5-2的出口相连，所述第二通道溶液注射器5-2夹持在所述第二多通道溶液注射泵7-2上，通过第二多通道溶液注射泵7-2推进第二通道溶液注射器5-2，进而将第二通道溶液注射到第二通道1-2中。
在所述双通道导液管1的第一通道1-1内设置有第一内层溶液管3-1，在所述双通道导液管1的第二通道1-2内设置有第二内层溶液管3-2，所述第一内层溶液管3-1和第二内层溶液管3-2均为圆柱形玻璃微管，所述内层溶液管的管径为120μm，所述内层溶液管的出液管口的管径为80μm；
所述内层溶液管3(包括第一内层溶液管3-1和第二内层溶液管3-2)的进口通过聚乙烯管与内层溶液注射器8的出口相连，所述内层溶液注射器8夹持在所述内层溶液注射泵9上，通过内层溶液注射泵9推进内层溶液注射器8，进而将内层溶液注射到内层溶液管4中。
所述外层溶液管2和多通道溶液管1同轴放置，且所述多通道溶液管1的出液管口位于外层溶液管2内部。所述内层溶液管3的出液管口位于所述多通道溶液管1内部。
通过外层溶液注射器4将外层溶液(包括7.89wt％的氯化钠、12.1wt％的磷酸二氢钠、4.14wt％的磷酸氢二钠、6.86wt％的乙磺酸、20wt％的聚乙二醇、5wt％的磷脂、5wt％的蛋白和余量的水)通入外层溶液管2，进给速度为3mL/h；通过第一通道溶液注射器5-1将第一通道溶液(5mg/mL的胶原蛋白溶液，溶剂为5g/mL的乙酸溶液)通入第一通道1-1内，进给速度为0.3mL/h，第一通道溶液流动时的雷诺数小于2000；通过第二通道溶液注射器5-2将第二通道溶液(5mg/mL的胶原蛋白溶液，溶剂为5g/mL的乙酸溶液)通入第二通道1-2内，进给速度为0.3mL/h，第二通道溶液流动时的雷诺数小于2000；通过内层溶液注射器8将内层溶液(浓度为5wt％的聚乙烯醇溶液)通入第一内层溶液管3-1和第二内层溶液管3-2中，外层溶液和多通道溶液接触后形成纤维内核，在所述纤维内核的外层仍然附着有外层溶液，附着有外层溶液的纤维内核在所述外层溶液管的出液管口挤出，纤维内核上附着的外层溶液固化形成纤维。经自然风干后，得到中空的核壳结构的纤维，其结构如图6中的图a所示。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种微流控纺丝装置，包括：
外层溶液管；
设置在所述外层溶液管内部的多通道溶液管；
所述外层溶液管和多通道溶液管同轴放置；所述多通道溶液管的出液管口位于外层溶液管内部；
所述外层溶液管的进口与外层溶液注射器相连，所述多通道溶液管的进口与多通道溶液注射器相连；
设置在所述多通道溶液管内部的内层溶液管；所述内层溶液管的进口与内层溶液注射器的出口相连；
所述外层溶液管的出液管口设置为锥形；所述多通道溶液管的出液管口设置为锥形；
所述外层溶液管中的外层溶液包括7.89 wt%的氯化钠、12.1 wt%的磷酸二氢钠、4.14wt%的磷酸氢二钠、6.86 wt%的乙磺酸、20 wt%的聚乙二醇、5wt%的磷脂、5wt%的蛋白和余量的水；
所述多通道溶液管中的多通道溶液为胶原蛋白溶液。
2.根据权利要求1所述的微流控纺丝装置，其特征在于，所述外层溶液管的进口通过外层溶液导管与外层溶液注射器的出口相连，所述多通道溶液管的进口通过多通道溶液导管与多通道溶液注射器的出口相连。
3.根据权利要求1所述的微流控纺丝装置，其特征在于，还包括外层溶液注射泵和多通道溶液注射泵；
所述外层溶液注射泵与所述外层溶液注射器相连，用于推进外层溶液注射器；
所述多通道溶液注射泵与所述多通道溶液注射器相连，用于推进多通道溶液注射器。
4.根据权利要求1所述的微流控纺丝装置，其特征在于，所述内层溶液管的出液管口设置为锥形。
5.根据权利要求1所述的微流控纺丝装置，其特征在于，还包括内层溶液注射泵；
所述内层溶液注射泵与所述内层溶液注射器相连，用于推进内层溶液注射器。
6.根据权利要求1所述的微流控纺丝装置，其特征在于，所述内层溶液管的进口通过内层溶液导管与所述内层溶液注射器的出口相连。
7.一种在权利要求1所述微流控纺丝装置上进行微流控纺丝的方法，包括以下步骤：
通过外层溶液注射器将外层溶液通入外层溶液管，控制所述外层溶液注射器的进给速度为3~50 mL/h；通过多通道溶液注射器将多通道溶液通入多通道溶液管，控制所述多通道溶液注射器的进给速度为0.3~5 mL/h；所述外层溶液和所述多通道溶液接触后形成纤维，所述纤维从外层溶液管的出液管口挤出。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述多通道溶液管内部设置有内层溶液管；
通过内层溶液注射器将聚乙烯醇溶液通入内层溶液管，控制所述内层溶液注射器的进给速度为3~50 mL/h。
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