基于层流与3D打印技术的凝胶纤维制备

论文摘要

纤维作为载体具有许多优点,纤维一般较为细长,容易弯曲,即使在折叠卷曲的情况下,也不会损坏其结构。利用这些材料特性,可以将纤维交错编织,捆绑折叠后以后形成更加复杂的纤维网络,这些复杂的纤维网络结构可用于体外的三维细胞培养或者是更加复杂的体外三维组织的构建。众所周知,生物体许多的组织结构都呈现层层叠叠的纤维状。正因如此,纤维材料作为载体在构建仿生血管以及组织工程等领域都受到了极大的关注。基于微流控技术制备的纤维已经被用于模拟管状,多层管状或其它纤维状组织结构。3D打印是一种广泛应用于制备管状结构的新兴技术,为构造复杂的仿生组织提供了一个崭新的平台。不过3D打印技术在制备具有微通道的装载细胞的水凝胶时,一般需要精确堆叠以及单独制备各个分层的精细过程,而且打印所需的生物油墨造价十分高昂。因此进一步完善凝胶纤维的制备方法十分必要。本研究通过两种技术方法设计了不同的装置并用于制备不同尺寸的凝胶纤维,进一步完善了凝胶纤维的制备方法,也为体外构建多层血管组织提供了一个新的思路。本研究所取得的结果如下:1.设计并制作了一种微流控芯片装置,进一步优化调整芯片微管道内流体的组成、速度以及浓度,从而完成了对层流流速的探索,为后续制备凝胶纤维的实验提供了关键参数。2.基于微流控层流技术设计并制作了一种毛细管套组装置,通过调整优化各相流体的流速与浓度,成功的制备了从100μm到1000μm的多种尺寸的凝胶纤维以及中空凝胶纤维,进一步完善了微流控层流技术对凝胶纤维的可控制备。3.基于3D打印技术,设置了一系列可重复利用的模具,该模具设计简单、无需亲疏水修饰且制作用时短。利用模具多次嵌套与剥离的方法,成功的制备了多层中空凝胶纤维。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略词表
• 第一章 文献综述
•   1.1 引言
•   1.2 凝胶纤维的概述
•     1.2.1 凝胶纤维的主要类型
•     1.2.2 凝胶纤维的特性
•   1.3 凝胶纤维的制备方法
•     1.3.1 基于微流控芯片层流技术的凝胶纤维制备
•     1.3.2 基于毛细管层流技术的凝胶纤维制备
•     1.3.3 基于3D打印技术的凝胶纤维制备
•     1.3.4 其他用于凝胶纤维制备的技术研究
•   1.4 凝胶纤维的应用研究
•     1.4.1 凝胶纤维在生物领域的应用研究
•     1.4.2 凝胶纤维在非生物领域的应用研究
•   1.5 总结和展望
•   1.6 本研究的目的和意义
• 第二章 微流控芯片层流条件的探究
•   2.1 引言
•   2.2 实验部分
•     2.2.1 主要仪器
•     2.2.2 主要试剂
•     2.2.3 微流控芯片的设计
•     2.2.4 微流控芯片模板的制备
•     2.2.5 微流控芯片的制备
•     2.2.6 实验方法
•     2.2.7 实验试剂配置
•     2.2.8 微流控芯片层流条件探究
•     2.2.9 实验设置
•     2.2.10 图像获取与分析
•   2.3 结果与讨论
•     2.3.1 微流控芯片设计的原理
•     2.3.2 微流控芯片流体流速模拟
•     2.3.3 不同流速对层流现象的影响
•     2.3.4 层流现象的表征
•     2.3.5 纤维制备与收集
•   2.4 本章小结
• 第三章 基于毛细管层流技术的凝胶纤维制备
•   3.1 引言
•   3.2 实验部分
•     3.2.1 主要仪器
•     3.2.2 主要试剂
•     3.2.3 实验试剂的配制
•     3.2.4 实验方法
•     3.2.5 细胞染色
•     3.2.6 实验设置
•     3.2.7 图像获取与分析
•   3.3 结果与讨论
•     3.3.1 实心凝胶纤维的探究
•     3.3.2 中空凝胶纤维的探究
•   3.4 本章小结
• 第四章 基于3D打印技术的凝胶纤维制备
•   4.1 引言
•   4.2 实验部分
•     4.2.1 主要仪器
•     4.2.2 主要试剂
•     4.2.3 实验试剂的配制
•     4.2.4 3D打印模具的设计
•     4.2.5 3D打印模具的制作
•     4.2.6 细胞染色
•     4.2.7 图像获取与分析
•   4.3 结果与讨论
•     4.3.1 不同凝聚时间对纤维长度的影响
•     4.3.2 不同层数凝胶纤维的制备及表征
•     4.3.3细胞实验
•   4.4 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 周玲童

导师: 王进义

关键词: 纤维,微流控芯片,层流,毛细管,打印

来源: 西北农林科技大学

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅰ辑

专业: 有机化工

单位: 西北农林科技大学

基金: 国家自然科学基金(No.21375106,No.21675126)

分类号: TQ342

总页数: 84

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