CN209741316U - 一种同轴静电纺丝三维打印生物支架的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于三维生物打印技术领域，尤其为一种同轴静电纺丝三维打印生物支架的装置，包括支架，所述支架的顶部固定连接有进料装置，所述进料装置的底部设置有同轴静电纺丝喷头，所述同轴静电纺丝喷头的外部设置有温控装置，所述支架的右侧设置有温湿度控制系统和高压静电发生器。本实用新型通过设置同轴静电纺丝喷头、进料装置、温控装置、移动台、接收装置、高压静电发生器、运动控制系统和温湿度控制系统，此装置将同轴静电纺丝技术与三维打印相结合，可以提高三维打印的精度，可在静电纺丝纤维中的核层携载药物、细胞因子、基因以及纳米粒子，有利于三维打印生物支架的精度的提高以及功能化。

Description

一种同轴静电纺丝三维打印生物支架的装置

技术领域

本实用新型属于三维生物打印技术领域，具体涉及一种同轴静电纺丝三维打印生物支架的装置。

背景技术

三维生物打印技术通过逐层打印堆叠的方式快速制备生物支架的技术，可以将生物材料打印成为预先设计的三维结构体。目前三维打印的主要技术有熔融沉积快速成型、光固化成型、选择性激光烧结等方式，其中在三维打印支架中应用较广的是FDM的方式。通过将生物材料加热熔融再从喷嘴挤出，按照预设熔丝运动的轨迹和沉积速度，即可快速得到三维打印支架。但由于受到喷头直径的限制以及纤维挤出后的膨胀效应，使得挤出的纤维直径较粗，导致以此堆积而成的三维结构精确度较差，不能满足微/纳米结构的打印要求。

同轴静电纺丝技术能够获得具有核壳结构的微/纳米纤维材料，可以通过核层材料提高力学强度，或者通过在核层携载药物、生物活性因子等，使得材料更具有功能化的特点，实用性较强。同轴静电纺丝技术能提高三维打印的精度，获得具有核壳结构微/纳米纤维且更利于生物体相容性的三维结构。静电纺丝纤维的固化是靠静电牵伸作用，带电纺丝液在电场中的运动中溶剂挥发以及射流预冷迅速固化，药物、生物活性因子在固化过程中较少受到影响，将同轴静电纺丝技术与三维打印相结合，可以提高三维打印的精度，可在静电纺丝纤维中的核层携载药物、细胞因子、基因以及纳米粒子等，有利于三维打印支架的精度的提高以及功能化。

实用新型内容

为解决上述背景技术中提出的问题。本实用新型提供了一种同轴静电纺丝三维打印生物支架的装置，具有能够提高三维打印精度的特点。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种同轴静电纺丝三维打印生物支架的装置，包括支架，所述支架的顶部固定连接有进料装置，所述进料装置的底部设置有同轴静电纺丝喷头，所述同轴静电纺丝喷头的外部设置有温控装置，所述支架的右侧设置有温湿度控制系统和高压静电发生器，所述高压静电发生器位于温湿度控制系统的下方，所述同轴静电纺丝喷头与高压静电发生器连接，所述支架的内部设置有移动台和接收装置，且接收装置的底部与移动台的顶部通过连接杆固定连接，所述移动台的输入端通过导线电连接有运动控制系统，所述运动控制系统位于支架的左侧。

优选的，所述同轴静电纺丝喷头由内外两层同轴管道组成，内外两层管道分别通过高弹性硅胶软管与内层和外层流体进料装置相连接。

优选的，所述进料装置的内部设置有料筒，且料筒的外部设置有温控装置。

优选的，所述同轴静电纺丝喷头可以添加多组。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过设置同轴静电纺丝喷头、进料装置、温控装置、移动台、接收装置、高压静电发生器、运动控制系统和温湿度控制系统，此装置将同轴静电纺丝技术与三维打印相结合，可以提高三维打印的精度，可在静电纺丝纤维中的核层携载药物、细胞因子、基因以及纳米粒子，有利于三维打印生物支架的精度的提高以及功能化。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型正视的结构示意图；

图2为本实用新型同轴静电纺丝喷头放大的剖面结构示意图。

图中：1、同轴静电纺丝喷头；2、进料装置；3、温控装置；4、移动台；5、接收装置；6、高压静电发生器；7、运动控制系统；8、温湿度控制系统；9、支架。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

请参阅图1-2，本实用新型提供以下技术方案：一种同轴静电纺丝三维打印生物支架9的装置，包括支架9，所述支架9的顶部固定连接有进料装置2，所述进料装置2的底部设置有同轴静电纺丝喷头1，所述同轴静电纺丝喷头1的外部设置有温控装置3，所述支架9的右侧设置有温湿度控制系统8和高压静电发生器6，所述高压静电发生器6位于温湿度控制系统8的下方，所述同轴静电纺丝喷头1与高压静电发生器6连接，所述支架9的内部设置有移动台4和接收装置5，且接收装置5的底部与移动台4的顶部通过连接杆固定连接，所述移动台4的输入端通过导线电连接有运动控制系统7，所述运动控制系统7位于支架9的左侧，本实用新型通过设置同轴静电纺丝喷头1、进料装置2、温控装置3、移动台4、接收装置5、高压静电发生器6、运动控制系统7和温湿度控制系统8，此装置将同轴静电纺丝技术与三维打印相结合，可以提高三维打印的精度，可在静电纺丝纤维中的核层携载药物、细胞因子、基因以及纳米粒子，有利于三维打印生物支架9的精度的提高以及功能化。

具体的，所述同轴静电纺丝喷头1由内外两层同轴管道组成，内外两层管道分别通过高弹性硅胶软管与内层和外层流体进料装置2相连接，通过使用高弹性硅胶软管从而能够防止外漏。

具体的，所述进料装置2的内部设置有料筒，且料筒的外部设置有温控装置3，通过控制温控装置3来保持整个纺丝过程的外部环境。

具体的，所述同轴静电纺丝喷头1可以添加多组，通过添加多组能够满足不同材料可同时打印的需求，提高纺丝效率。

本实用新型的工作原理及使用流程：本实用新型首先对装置进行安装，将核壳两种纺丝溶液装入进样装置，核溶液中可以添加药物、生物活性因子等，进样装置与料筒加热装置安装在一起，同轴静电纺丝喷头1置于料筒上，同轴静电纺丝喷头1外安装喷头温控装置3，同轴静电纺丝喷头1与电源线相连接，从而对纺丝参数进行设定，控制整个装置的温度和湿度来保持整个纺丝过程的外部环境稳定，调节移动台4来控制纺丝距离，调节高压静电发生器6的电压使得纺丝溶液能形成稳定的射流，调节进样装置的流速，控制纺丝的速度，进而开始同轴静电纺丝三维支架9的打印，开启高压静电发生器6和进料装置2，在高压静电的作用下使得纺丝射流处于半固化状态并不断堆积到接收装置5上，从而获得同轴静电纺丝三维打印生物支架9。

将15％的聚己内酯在六氟异丙醇溶液作为壳溶液，20％的聚乙烯醇在六氟异丙醇溶液作为核溶液，在核溶液中添加环丙沙星药物占聚乙烯醇质量的1-10％，将溶液分别注入核壳两个进样装置内，调整推注速率为0.5mm/min；将交流高压电源的两端分别与针头和接收装置5相接，调整交流高压电源电压为5-25kV；调整接收装置5和针头的距离为5-15cm，使被推注出的液滴在高压电场的作用下得到牵伸，形成微/纳米纤维；调节整个装置的温/湿度在4℃，20％，保持整个纺丝过程的外部环境稳定；调节移动台4的运动轨迹，使得微纳米纤维按照预先设计的三维结构在移动的接收装置5上沉积。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种同轴静电纺丝三维打印生物支架(9)的装置，包括支架(9)，其特征在于：所述支架(9)的顶部固定连接有进料装置(2)，所述进料装置(2)的底部设置有同轴静电纺丝喷头(1)，所述同轴静电纺丝喷头(1)的外部设置有温控装置(3)，所述支架(9)的右侧设置有温湿度控制系统(8)和高压静电发生器(6)，所述高压静电发生器(6)位于温湿度控制系统(8)的下方，所述同轴静电纺丝喷头(1)与高压静电发生器(6)连接，所述支架(9)的内部设置有移动台(4)和接收装置(5)，且接收装置(5)的底部与移动台(4)的顶部通过连接杆固定连接，所述移动台(4)的输入端通过导线电连接有运动控制系统(7)，所述运动控制系统(7)位于支架(9)的左侧。

2.根据权利要求1所述的一种同轴静电纺丝三维打印生物支架(9)的装置，其特征在于：所述同轴静电纺丝喷头(1)由内外两层同轴管道组成，内外两层管道分别通过高弹性硅胶软管与内层和外层流体进料装置(2)相连接。

3.根据权利要求1所述的一种同轴静电纺丝三维打印生物支架(9)的装置，其特征在于：所述进料装置(2)的内部设置有料筒，且料筒的外部设置有温控装置(3)。

4.根据权利要求2所述的一种同轴静电纺丝三维打印生物支架(9)的装置，其特征在于：所述同轴静电纺丝喷头(1)可以添加多组。