[发明专利]一种电纺射流定向涂层装置及利用定向涂层装置制备高分子管材的工艺

说明书

本发明公开了一种电纺射流定向涂层装置及利用定向涂层装置制备高分子管材的工艺。该装置包括：微量注射泵、金属接收装置和高压电源；所述微量注射泵与注射器相连，注射器通过聚四氟乙烯管与金属射流喷头相连，金属射流喷头外围设置有电场屏蔽管，金属射流喷头和电场屏蔽管均通过导线与高压电源的相同电极相连；所述金属接收装置与金属射流喷头尖端的垂直距离小于射流发生鞭动处与金属射流喷头尖端的垂直距离，金属接收装置与高压电源的接地线相连。利用本发明的装置制备的管材厚度均匀，可精确控制。

技术领域

本发明涉及一种电纺射流定向涂层装置及利用定向涂层装置制备高分子管材的工艺，属于医用生物材料和组织工程领域。

背景技术

高分子管材广泛应用于生物医药领域，如引流管、神经导管等，特别是可降解医用高分子管材，能够在体内降解为生理惰性的小分子化合物，进而被机体代谢、吸收或排泄，当其用作植入型医疗器械、药物缓控释装置、组织工程支架等临床应用时，植入后缓慢降解，无须二次手术取出，可减轻病人痛苦，简化治疗程序。医用高分子管材的临床要求较高，管材的内径、壁厚等尺寸精密度、微观形态的均一程度、管材高分子的分子量及分子量分布等会直接影响到临床效果，这就对管材的加工技术提出了很高的要求。透明高分子管材常用的制备方法有挤出、热塑、模压等成型方法，加工过程中，需经过加热、加压、剪切等工艺以实现加工的顺利实施，这势必会使可生物降解高分子发生不可逆的降解反应，破坏可生物降解高分子的初始结构、使高分子的分子量降低、分子量分布变宽，进而对高分子的理化学性能产生一些不利影响，难以保证管材产品的质量。

近年来，提拉成膜法(Dip-coating)被用于制备可降解透明管材，如中国专利文献CN 038075504 A，采用提拉成膜法制备聚(丙交酯-己内酯)共聚物透明管材，用于神经修复导管；又如中国专利文献CN 2003801081557 A采用提拉成膜法制备用于医学应用的生物可降解引流管。提拉成膜法制备透明管材的一般方法是：配置高分子溶液，然后将玻璃棒等成管模具浸入预先制备的高分子溶液中，然后以精确控制的均匀速度将模具平稳地从高分子溶液中提拉出来，在粘度和重力作用下棒状模具表面形成一层均匀的液膜，然后将棒状模具水平放置、旋转，附着在模具表面的高分子膜层中溶剂迅速挥发而形成一层高分子膜；多次重复这一浸入、提拉、蒸发过程，就会在棒状模具表面获得需要厚度的高分子膜，脱膜后获得透明高分子管材。提拉成膜法制备可降解管材透明度高、避免了高温加工过程，但工艺较复杂，制管的周期较长，管壁的厚度也难以精确控制(如Neurolac内径4mm的神经导管管壁控制范围为0.6-0.75mm)。另外模具浸入的储液槽中的高分子溶液在浸涂过程中逐渐减少，需要定期补充，这会造成储液槽中前期残存的高分子长期存在，会使高分子因降解而引起分子量降低及分子量分布变宽，而且储液槽中粘度较高的高分子溶液中的气泡难以去除，可能造成所制备的高分子管材内存有气泡，增加了管材的制备难度。

静电纺丝技术常用于聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝，制备高分子纳米纤维。在电场作用下，针头处的液滴会由球形变为圆锥形(即“泰勒锥”)，并从圆锥尖端延展得到纤维细丝，生产出纳米级直径的聚合物细丝。但静电纺丝射流因电荷相互排斥和空气动力学因素造成射流鞭动，难以将微纤丝定向接收在接收器的特定部位。中国专利文献CN 101363137 A公开了一种制备定向排列纳米纤维的静电纺丝装置，包括高压电源、注射器、推动注射器的注射泵和收集装置；所述收集装置为开放式纤维收集器，它由执行单元和控制单元两部分组成：执行单元为开放式滚筒，控制单元包括驱动电机和转速控制器，电机通过联轴器带动滚筒转动；该发明通过收集装置的高速旋转，来获得定向排列的纳米纤维，但仍受射流鞭动的影响，定向程度有待提高。目前，静电纺丝技术在制备高分子管材中也有应用，如中国专利文献CN 103432630 A公开了一种双网交织复合神经导管的制备方法，该制备方法以可降解化学高分子材料为原料，通过静电纺丝设备制成中空纤维网管，然后浸没于亲水性生物高分子溶液中，经冷冻干燥、pH值处理、干燥后，得到双网交织复合神经导管；但采用该发明的方法制备的管材厚度不均匀，内径、壁厚等尺寸不易控制，具有一定的应用局限性。

发明内容