核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及核殼結(jié)構(gòu)制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備。本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備包括：包括滴液裝置和生成裝置，生成裝置包括至少一個生成單元，生成單元具有作用表面，作用表面為疏水性表面，滴液裝置用于將核材液體和/或殼材液體滴入生成單元中，作用表面使核材液體單獨成型為球狀體或者使核材液體與生成單元中已成型的球狀體結(jié)合進一步成型為球狀體，殼材液體包覆于生成單元中已成型的球狀體上形成殼層并在生成單元中進一步形成球狀體。本實用新型巧妙地利用作用表面的疏水性特點對滴入生成單元中的核材液體進行成型處理，能夠?qū)崿F(xiàn)對核殼結(jié)構(gòu)成型形狀的有效控制，保證核殼結(jié)構(gòu)具有更好的球形度。
【專利說明】
核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及核殼結(jié)構(gòu)制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]核殼結(jié)構(gòu)是指成膜材料將固體、液體或氣體等材料囊于其中所形成的直徑I?ΙΟΟΟμπι的微小球狀結(jié)構(gòu)，其中，核殼結(jié)構(gòu)內(nèi)部裝載的材料稱為核材(或稱芯材)，而外部包囊的壁膜則稱為殼材(或稱為壁材)。生物磚(又稱生物墨汁)是一種應(yīng)用于生物打印(如3D生物打印領(lǐng)域)、組織工程、再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的核殼結(jié)構(gòu)，由于生物打印技術(shù)產(chǎn)生的生物組織和器官均要求具有一定的生物學(xué)功能，因此，作為生物打印材料的生物磚通常以包含細(xì)胞的膠原溶液作為核材液體，而且，由于生物組織和器官的結(jié)構(gòu)均非常精細(xì)，因此，生物磚的粒徑比一般的核殼結(jié)構(gòu)更小，通常需要控制在10?200μπι之間，并且尺寸精度要求非常高。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中仍采用傳統(tǒng)的生化室實驗室手動制備工藝來制備核殼結(jié)構(gòu)，其中最常用的制備方法是銳孔法。銳孔法通常將核材液體和殼材液體溶解于同一溶液中，然后通過對盛裝有核殼混合溶液的滴管或注射器等滴液裝置施加振動或電壓脈沖將核殼混合溶液滴入固化劑中，核殼混合溶液在固化劑中迅速固化從而形成核殼結(jié)構(gòu)。
[0004]相應(yīng)地，現(xiàn)有的核殼結(jié)構(gòu)制備儀器，通常也是基于銳孔法來制備核殼結(jié)構(gòu)的，其包括振動(或脈沖)施加裝置、滴液裝置和設(shè)置在滴液裝置下方的反應(yīng)容器，反應(yīng)容器中盛放有固化劑，滴液裝置則在振動(或脈沖)施加裝置的作用下將核殼混合溶液滴入反應(yīng)容器中，滴入反應(yīng)容器中的核殼混合溶液在固化劑的作用下固化形成核殼結(jié)構(gòu)，其中，振動(或脈沖)施加裝置通過對滴液裝置內(nèi)的溶液的流動通道部位施加一定頻率和一定振幅的振蕩來使溶液射流斷裂形成預(yù)設(shè)粒徑大小的液滴。
[0005]發(fā)明人經(jīng)過分析研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的核殼結(jié)構(gòu)制備方法和制備儀器存在以下幾方面的問題:
[0006](I)難以控制核殼結(jié)構(gòu)的成型形狀?；诂F(xiàn)有技術(shù)制備核殼結(jié)構(gòu)時，核殼混合溶液直接滴入固化劑中進行固化，核層的形狀及殼層的形狀均是在固化過程中依靠各自自身的化學(xué)反應(yīng)來形成的，而未對核層和殼層的成型形狀加以控制，因此，核層及殼層的成型形狀難以得到有效控制，核層和殼層的成型形狀隨機性較大，核層的球形度較差，包覆于核層上的殼層的球形度也較差，以致于最終形成的核殼結(jié)構(gòu)的成型效果并不理想。而且，由于核層的形狀是依靠自身化學(xué)反應(yīng)形成的，這也就要求核材液體自身具有易于成型為球狀的特點，從而使得現(xiàn)有技術(shù)中可用核材液體的選擇范圍受到限制，一些不易成型為球狀的材料則難以利用現(xiàn)有技術(shù)制備形成符合要求的核殼結(jié)構(gòu)，而這也就導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)難以實現(xiàn)某些核殼結(jié)構(gòu)的制備，以致于會阻礙某些特定技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展，例如，膠原需要在特定條件下才能成型，基于現(xiàn)有技術(shù)難以利用膠原直接制成核殼結(jié)構(gòu)。。
[0007](2)振動或脈沖分液容易影響核殼結(jié)構(gòu)的性能?，F(xiàn)有技術(shù)中通過振動法或脈沖法進行分液，由于振動或電壓脈沖會影響核材液體和殼材液體的性能，因此，通過振動法進行分液會影響核殼結(jié)構(gòu)的性能，尤其對于有特殊性能要求的核殼結(jié)構(gòu)，例如核材帶有具有生物活性的細(xì)胞的核殼結(jié)構(gòu)，振動或脈沖分液法的不利影響更加突出。
[0008](3)制備得到的核殼結(jié)構(gòu)的粒徑較大?，F(xiàn)有技術(shù)采用滴管或注射器進行滴加，每次滴加量較多，液滴尺寸較大，而由于核殼結(jié)構(gòu)的粒徑與溶液滴加量直接相關(guān)，因此，所制備得到的核殼結(jié)構(gòu)的粒徑也較大，通常在500μπι以上，而正如前所述，某些技術(shù)領(lǐng)域要求核殼結(jié)構(gòu)具有更小的粒徑尺寸，例如，生物打印技術(shù)領(lǐng)域要求生物磚的粒徑控制在1?200μπι之間，可見，現(xiàn)有技術(shù)難以滿足生物打印等技術(shù)領(lǐng)域?qū)藲そY(jié)構(gòu)粒徑的要求。
[0009](4)制備得到的核殼結(jié)構(gòu)的尺寸誤差較大，難以保證核殼結(jié)構(gòu)的尺寸精度?，F(xiàn)有技術(shù)中采用滴管或注射器來實現(xiàn)核材液體及殼材液體的吸取和滴加，一方面，由于滴管和注射器均無法精確且實時地反應(yīng)其所吸取的溶液量，因此，難以保證滴管和注射器每次吸取的溶液滿足制備要求；另一方面，滴管和注射器也難以控制每次滴加量的精度，因此，現(xiàn)有技術(shù)難以保證核殼結(jié)構(gòu)的尺寸精度，這不僅會造成每次滴加時實際滴加量與預(yù)設(shè)滴加量不同，單一核殼結(jié)構(gòu)的實際粒徑與預(yù)設(shè)粒徑誤差較大，而且也會造成難以保證多次、重復(fù)分量滴定過程的精準(zhǔn)性，既無法保證不同次滴加量的一致性，滿足某些情況下對不同核殼結(jié)構(gòu)粒徑的一致性要求，也難以保證不同次滴加量按照預(yù)設(shè)差異進行變化，滿足某些情況下對粒徑的差異性要求，例如，基于現(xiàn)有技術(shù)就難以制得具有多層不同厚度殼層的核殼結(jié)構(gòu)。
[0010]可見，現(xiàn)有的核殼結(jié)構(gòu)制備方法和制備儀器難以滿足包括生物磚等核殼結(jié)構(gòu)的制備要求，存在成型形狀不佳、粒徑較大、尺寸精度較差、效率較低等缺陷，而且還存在容易損害生物磚細(xì)胞活性的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0011]本實用新型所要解決的一個技術(shù)問題是:現(xiàn)有的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備難以控制核殼結(jié)構(gòu)的成型形狀。
[0012]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其包括滴液裝置和生成裝置，生成裝置包括至少一個生成單元，生成單元具有作用表面，作用表面為疏水性表面，滴液裝置用于將核材液體和/或殼材液體滴入生成單元中，作用表面使核材液體單獨成型為球狀體或者使核材液體與生成單元中已成型的球狀體結(jié)合進一步成型為球狀體，殼材液體包覆于生成單元中已成型的球狀體上形成殼層并在生成單元中進一步形成球狀體。
[0013]可選地，作用表面為平面，或者，作用表面包括下凹曲面部。
[0014]可選地，生成單元為平板，作用表面為平板的板面;或者，生成單元為頂端開口的腔室，腔室的底壁為平面或者包括下凹曲面部，作用表面為腔室的底壁。
[0015]可選地，下凹曲面部呈U型或球冠型。
[0016]可選地，生成裝置包括至少兩個生成單元，至少兩個生成單元彼此隔離地設(shè)置于生成裝置上。
[0017]可選地，核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還包括晃動裝置，晃動裝置用于在核材液體或殼材液體包覆生成單元中已成型的球狀體的過程中使生成單元產(chǎn)生能使核材液體或殼材液體均勻包覆于生成單元中已成型的球狀體上的晃動。
[0018]可選地，生成裝置還包括排液結(jié)構(gòu)，排液結(jié)構(gòu)用于排出形成核殼結(jié)構(gòu)后生成單元中的剩余液體。
[0019]可選地，生成單元為頂端開口的腔室，腔室的底壁為作用表面，其中，排液結(jié)構(gòu)設(shè)置在腔室的底壁上;或者，排液結(jié)構(gòu)設(shè)置在腔室的側(cè)壁上。
[0020]可選地，排液結(jié)構(gòu)設(shè)置在腔室的側(cè)壁上，且核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還包括傾斜控制裝置，傾斜控制裝置用于在排出形成核殼結(jié)構(gòu)后生成單元中的剩余液體時控制生成單元向著腔室的設(shè)有排液結(jié)構(gòu)的側(cè)壁一側(cè)傾斜。
[0021 ]可選地，排液結(jié)構(gòu)包括與生成單元連通的排液孔。
[0022]可選地，排液結(jié)構(gòu)還包括對排液孔進行封堵的封堵件，封堵件與排液孔可拆卸地連接。
[0023]可選地，滴液裝置包括分液裝置和至少一個吸頭，吸頭能夠吸取核材液體和/或殼材液體，分液裝置包括壓縮空氣充入部和至少一個用于安裝吸頭的吸頭安裝部，壓縮空氣充入部通過吸頭安裝部向吸頭內(nèi)充入壓縮空氣以將吸頭內(nèi)的核材液體或殼材液體分散成預(yù)設(shè)粒徑的液滴滴入生成單元中。
[0024]可選地，吸頭的內(nèi)壁至少用于滴加核材液體和/或殼材液體的滴加端的部分為疏水性表面。
[0025]可選地，滴液裝置還包括吸取量檢測部，吸取量檢測部用于檢測吸頭所吸取的核材液體或殼材液體的吸取量。
[0026]可選地，核材液體和/或殼材液體的吸取量可調(diào)節(jié)。
[0027]可選地，滴液裝置包括至少兩個吸頭，至少兩個吸頭中至少有一個用于吸取核材液體，至少兩個吸頭中至少有一個用于吸取殼材液體。
[0028]可選地，分液裝置包括至少兩個吸頭安裝部，至少兩個吸頭安裝部之間的距離可以調(diào)節(jié)。
[0029]可選地，吸頭可拆卸地安裝于吸頭安裝部上。
[0030]可選地，核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還包括吸頭存放模塊，吸頭存放模塊用于存放吸頭。
[0031]可選地，核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還包括位移驅(qū)動裝置，位移驅(qū)動裝置用于控制滴液裝置與生成單元的相對運動。
[0032]可選地，核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還包括儲液裝置，儲液裝置至少包括第一儲液空間和第二儲液空間，第一儲液空間用于儲存核材液體，第二儲液空間用于儲存殼材液體。
[0033]可選地，儲液裝置還包括第三儲液空間，第三儲液空間用于儲存清洗液;和/或，儲液裝置還包括第四儲液空間，第四儲液空間用于儲存固化劑。
[0034]可選地，核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還包括溫控模塊，溫控模塊用于控制核材液體和/或殼材液體的溫度。
[0035]可選地，溫控模塊包括第一溫控模塊，第一溫控模塊用于控制生成單元的溫度以使生成單元的溫度能夠與核材液體和/或殼材液體所需要的溫度保持一致;和/或，核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還包括儲液裝置，儲液裝置至少包括第一儲液空間和第二儲液空間，第一儲液空間用于儲存核材液體，第二儲液空間用于儲存殼材液體，溫控模塊包括第二溫控模塊，第二溫控模塊用于控制儲液裝置的溫度以使儲液裝置的溫度能夠與核材液體和/或殼材液體所需要的溫度保持一致。
[0036]可選地，核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還包括材料預(yù)處理裝置，材料預(yù)處理裝置用于對核材液體和/或殼材液體進行能使核材液體或殼材液體與生成單元中已成型的球狀體結(jié)合的預(yù)處理。
[0037]可選地，材料預(yù)處理裝置通過使核材液體和/或殼材液體與生成單元中已成型的球狀體帶上相反電荷。
[0038]可選地，核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備為生物活性微球制備設(shè)備。
[0039]可選地，疏水性表面為超疏水性表面。
[0040]本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其利用作用表面的疏水性特點對滴入生成單元中的核材液體進行成型處理，使核材液體成型為球狀體，不僅能夠保證核層的球形度，而且也便于殼材液體更加均勻地對球狀體進行包裹，并使得殼材液體能夠?qū)η驙铙w進行完整地包裹，從而保證最終制得的核殼結(jié)構(gòu)具有更好的球形度?？梢姡緦嵱眯滦偷暮藲そY(jié)構(gòu)制備設(shè)備，通過利用作用表面的疏水性特點控制球狀體的球形度，能夠?qū)崿F(xiàn)對核殼結(jié)構(gòu)成型形狀的控制，使得核殼結(jié)構(gòu)具有更好的球形度。
[0041]通過以下參照附圖對本實用新型的示例性實施例進行詳細(xì)描述，本實用新型的其它特征及其優(yōu)點將會變得清楚。
【附圖說明】
[0042]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0043]圖1a示出液滴滴入親水性表面上的成型形狀示意圖。
[0044]圖1b示出液滴滴入疏水性表面上的成型形狀示意圖。
[0045]圖2示出本實用新型第一實施例的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046]圖3示出圖2所示實施例中作為生成裝置的孔板的俯視圖。
[0047]圖4示出底壁為U型時的盲孔的結(jié)構(gòu)示意圖，并示出通過基于該盲孔滴加不同容量待反應(yīng)液形成不同預(yù)設(shè)粒徑球狀體的過程的示意圖。
[0048]圖5示出底壁為平面時的盲孔的結(jié)構(gòu)示意圖，并示出基于該盲孔通過滴加不同容量待反應(yīng)液形成不同預(yù)設(shè)粒徑球狀體的過程的示意圖。
[0049]圖6示出具有單層核層和雙層殼層的核殼結(jié)構(gòu)。
[0050]圖7示出具有雙層核層和單層殼層的核殼結(jié)構(gòu)。
[0051 ]圖8示出具有雙層核層和雙層殼層的核殼結(jié)構(gòu)。
[0052]圖中:
[0053]1、滴液裝置;11、分液裝置;12、吸頭；
[0054]2、孔板;21、盲孔;211、作用表面；
[0055]3、吸頭存放模塊；
[0056]43、XYZ 運動模組；
[0057]51、第一溫控模塊;511、均熱板;52、第二溫控模塊；
[0058]6、儲液裝置;61、第一儲液空間;62、第二儲液空間；
[0059]7、底座;71、第一底板;72、第二底板；
[0060]8、支撐架；
[0061]9、控制裝置。
【具體實施方式】
[0062]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本實用新型及其應(yīng)用或使用的任何限制?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有開展創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0063]對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為授權(quán)說明書的一部分。
[0064]在本實用新型的描述中，需要理解的是，方位詞如“前、后、上、下、左、右”、“橫向、豎向、垂直、水平”和“頂、底”等所指示的方位或位置關(guān)系通常是基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，在未作相反說明的情況下，這些方位詞并不指示和暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位或者以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型保護范圍的限制;方位詞“內(nèi)、外”是指相對于各部件本身的輪廓的內(nèi)外。
[0065]在本實用新型的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等詞語來限定零部件，僅僅是為了便于對相應(yīng)零部件進行區(qū)別，如沒有另行聲明，上述詞語并沒有特殊含義，因此不能理解為對本實用新型保護范圍的限制。
[0066]在本實用新型的描述中，“核殼結(jié)構(gòu)”是指利用成膜材料將固體、液體或氣體包囊于其中所形成的結(jié)構(gòu)，其中，用于形成核層的材料稱為核材，而用于形成外部包囊的殼層的材料稱為殼材。
[0067]如本文中所使用的，術(shù)語“生物磚”用于指通過本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備構(gòu)建的一種基本單元，其可用于多個領(lǐng)域，例如生物打印(如3D生物打印)、組織工程、再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。優(yōu)選地，本實用新型的生物磚可以具有的結(jié)構(gòu)和組成為:包含細(xì)胞的核層，其中，細(xì)胞能夠進行生長、增殖、分化或迀移，核層由生物可降解材料制成，并且為細(xì)胞的生命活動提供所需的物質(zhì);和，封裝核層的殼層，殼層位于外側(cè)，由生物可降解材料制成，并且為內(nèi)部的核層和細(xì)胞提供力學(xué)保護，這種優(yōu)選結(jié)構(gòu)的生物磚可以作為生物3D打印的基礎(chǔ)單元?；诒緦嵱眯滦偷暮藲そY(jié)構(gòu)制備方法所制備的核殼結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為生物活性微球。
[0068]在本實用新型的某些實施方式中，生物磚的核層包裹一種或多種細(xì)胞，諸如一個或多個細(xì)胞，例如 1-1O6 個細(xì)胞，例如 1-105、1-104、1-5000、1-2000、10-900、20-800、30-700、40-600、50-500、60-400、70-300、80-200、10-100 個細(xì)胞。
[0069]在某些優(yōu)選的實施方式中，本實用新型的設(shè)備所制備的核殼結(jié)構(gòu)(例如生物磚)為固體或半固體。在某些其他優(yōu)選的實施方式中，本實用新型的設(shè)備所制備的核殼結(jié)構(gòu)(例如生物磚)為凝膠態(tài)，例如，本實用新型的設(shè)備所制備的核殼結(jié)構(gòu)(例如生物磚)的核層和/或殼層可以為凝膠態(tài)。在某些優(yōu)選的實施方式中，本實用新型的設(shè)備所制備的核殼結(jié)構(gòu)(例如生物磚)包含水凝膠。在某些優(yōu)選的實施方式中，水凝膠包含海藻酸鹽、瓊脂糖、明膠、殼聚糖或其它水溶性或親水性聚合物。
[0070]圖2-5分別示出了本實用新型兩個實施例的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖2-5，本實用新型所提供的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，包括滴液裝置I和生成裝置，其中，生成裝置包括至少一個生成單元，生成單元具有作用表面211，作用表面211為疏水性表面，滴液裝置I用于將核材液體和/或殼材液體滴入生成單元中，且作用表面211使核材液體單獨成型為球狀體或者使核材液體與生成單元中已成型的球狀體結(jié)合進一步成型為球狀體，殼材液體包覆于生成單元中已成型的球狀體上形成殼層以在生成單元中進一步形成球狀體。
[0071]本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備巧妙地利用了疏水性表面的特點，將生成單元的作用表面211設(shè)置為疏水性表面，使得被滴液裝置I先滴入生成單元中的核材液體能夠成型為球狀或橢球狀，形成具有良好球形度的球狀體，便于后滴入生成單元中的殼溶液均勻且可預(yù)期地對其進行包裹，并使得殼材液體能夠?qū)η驙铙w進行完整地包裹，形成具有較好球形度的核殼結(jié)構(gòu)。可見，本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，通過利用作用表面211的疏水性特點控制球狀體的球形度，能夠?qū)崿F(xiàn)對核殼結(jié)構(gòu)成型形狀的控制，使得核殼結(jié)構(gòu)具有更好的球形度。而且，在殼材液體于作用表面211上對球狀體進行包裹的情況下，作用表面211也能對殼材液體起到一定的成型作用，從而能夠進一步改善核殼結(jié)構(gòu)的球形度。
[0072]本實用新型的作用表面可以為平面，例如，生成單元為平板，作用表面211為該平板的板面;或者，生成單元為頂端開口的腔室(如為一燒杯)，且該腔室的底壁為平面，作用表面211為該腔室的底壁。在這種情況下，核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備利用作用表面211的疏水性或超疏水性特點控制核殼結(jié)構(gòu)的成型形狀。
[0073]但優(yōu)選地，本實用新型的作用表面211包括下凹曲面部，例如，生成單元為頂端開口的腔室(如為一燒杯)，且該腔室的底壁包括下凹曲面部，作用表面211為該腔室的底壁。由于下凹曲面部可以產(chǎn)生使核材液體和殼材液體向中心匯聚的導(dǎo)向作用，這樣不僅能夠使核材液體和殼材液體更容易成型為球狀或橢球狀，使核殼結(jié)構(gòu)具有更好的球形度，而且，使殼材液體向中心匯聚還可以使得核材液體和/或殼材液體更快速且充分地包覆于球狀體上，提高包裹效率，并進一步改善包裹效果?？梢?，在這種情況下，核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備不僅可以利用作用表面211的疏水性特點控制核殼結(jié)構(gòu)的成型形狀，而且還可以利用下凹曲面部的匯聚導(dǎo)向作用進一步改善核殼結(jié)構(gòu)的球形度，并進一步提高核材液體和/或殼材液體對球狀體的包裹效率。更優(yōu)選地，下凹曲面部呈U型或者球冠型。
[0074]本實用新型的生成單元可以為一個或至少兩個，但為了進一步提高制備效率，生成單元優(yōu)選為至少兩個，這至少兩個生成單元彼此隔離地設(shè)置于生成裝置上，這樣核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備可以同時完成多個核殼結(jié)構(gòu)的制備，從而能夠節(jié)約制備時間，提尚制備效率。此夕卜，各個生成單元彼此隔離，還能夠保證各個核殼結(jié)構(gòu)制備過程的獨立性，一方面，相對于同時在同一生成單元中制備多個核殼結(jié)構(gòu)的情況，由于各個核殼結(jié)構(gòu)的制備不再相互干擾，因此可以保證每個核殼結(jié)構(gòu)的性能不受其他核殼結(jié)構(gòu)的影響；另一方面，各個核殼結(jié)構(gòu)制備過程相互獨立，如圖4和圖5所示，也便于通過控制各個生成單元中滴加量的不同來實現(xiàn)不同粒徑核殼結(jié)構(gòu)的同時制備，甚至，可以通過在各個生成單元中滴加不同的核材液體或者殼材液體來實現(xiàn)不同種類核殼結(jié)構(gòu)的同時制備，從而使得本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備能夠滿足更多樣的制備需求;再一方面，由于各個生成單元彼此隔離，因此，即使晃動生成裝置，也不會造成各個生成單元的相互干擾，從而使得可以通過在殼材液體包覆球狀體的過程中晃動生成單元來使殼材液體更加均勻地包覆于球狀體上，這種晃動可以由操作人員手動晃動，但優(yōu)選地，可以在本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備中設(shè)置晃動裝置，通過該晃動裝置來實現(xiàn)所需的晃動，也即該晃動裝置用于在殼材液體包覆球狀體過程中使生成單元產(chǎn)生能使殼材液體均勻包覆于球狀體上的晃動，以進一步改善核殼結(jié)構(gòu)的成型效果。
[0075]核殼結(jié)構(gòu)制備完成后生成單元中仍有可能存在殘余液體，例如多余的殼材液體、清洗液或者固化劑等，當(dāng)然可以利用海綿或其他類似的吸水物質(zhì)將殘余液體排出，但為了使得殘余液體能夠被更干凈的排出且使得對這些殘余液體的處理更加方便，本實用新型優(yōu)選通過設(shè)置排液結(jié)構(gòu)將殘余液體排出，作為一種實施方式，排液結(jié)構(gòu)包括與生成單元連通的排液孔，更進一步地，排液結(jié)構(gòu)還包括對排液孔進行封堵的封堵件，封堵件與排液孔可拆卸地連接，這樣當(dāng)核殼結(jié)構(gòu)制備完成后需要對剩余液體進行處理時，只需將封堵件從排液孔上拆下使剩余液體從排液孔流出即可，而當(dāng)剩余液體排除干凈后重新將封堵件封堵與排液孔上，又可以保證核殼結(jié)構(gòu)制備過程的順利進行，方便且易于實現(xiàn)。當(dāng)生成單元為前述的頂端開口的腔室，且作用表面211為該腔室的底壁時，排液結(jié)構(gòu)可以設(shè)置在該腔室的底壁上，或者，排液結(jié)構(gòu)也可以設(shè)置在該腔室的側(cè)壁上，在這種情況下，可以設(shè)置傾斜控制裝置，該傾斜控制裝置用于在需要排出形成核殼結(jié)構(gòu)后生成單元中的剩余液體時控制生成單元向著腔室的設(shè)有排液結(jié)構(gòu)的側(cè)壁一側(cè)傾斜，這樣既能夠保證多余溶液的方便排出，又可以避免因設(shè)置排液結(jié)構(gòu)而影響核殼結(jié)構(gòu)的制備，尤其可以避免排液結(jié)構(gòu)影響核材液體在作用表面211上的成型效果。
[0076]為了避免現(xiàn)有技術(shù)中采用振動或脈沖施加裝置進行分液所造成的損害核殼結(jié)構(gòu)性能的問題，本實用新型的滴液裝置I可以包括分液裝置11和至少一個吸頭12，吸頭12能夠吸取核材液體和/或殼材液體，分液裝置11包括壓縮空氣充入部和至少一個用于安裝吸頭12的吸頭安裝部，壓縮空氣充入部通過吸頭安裝部向吸頭12內(nèi)充入壓縮空氣以將吸頭12內(nèi)的核材液體或殼材液體分散成預(yù)設(shè)粒徑的液滴滴入生成單元中。該滴液裝置I的分液裝置11通過壓縮空氣將核材液體或殼材液體分散成預(yù)設(shè)粒徑的液滴，實現(xiàn)壓縮空氣分液方法，由于無須利用現(xiàn)有技術(shù)中的振動或脈沖施加裝置對核材液體和殼材液體施加振動，因此，可以有效避免因振動分液方式所造成的損害核殼結(jié)構(gòu)性能的問題，尤其對于內(nèi)部含有細(xì)胞的膠原等核材液體，壓縮空氣分液方式可以顯著降低對細(xì)胞活性的損害，滿足生物打印等領(lǐng)域?qū)藲そY(jié)構(gòu)的生物活性的要求。而且，通過采用具有壓縮空氣充入部的分液裝置11，本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備能夠制得粒徑更小的核殼結(jié)構(gòu)，可以滿足生物打印領(lǐng)域?qū)α降囊螅夷軌驕?zhǔn)確且實時地控制吸取的溶液量，并能夠較為精確地控制每次滴加量的精度，有效減小尺寸誤差，既能夠滿足對粒徑的一致性要求，也能夠滿足對粒徑的差異性要求。
[0077]本實用新型的滴液裝置I，包括至少一個吸頭12，也即滴液裝置I可以包括一個吸頭12或者至少兩個吸頭12。其中，對于滴液裝置I只包括一個吸頭12的情況，該吸頭12既用于吸取核材液體，又用于吸取殼材液體，也即其需要先后吸取核材液體和殼材液體，在這種情況下，為了避免核材液體與殼材液體的相互干擾，在完成核材液體滴定之后以及開始吸取殼材液體之前，需要通過清洗吸頭12等方式對吸頭12內(nèi)殘余的核材液體進行清除，這不僅會導(dǎo)致制備過程較為復(fù)雜，也會導(dǎo)致制備效率較低。為了解決該問題，本實用新型的滴液裝置I優(yōu)選包括至少兩個吸頭12，這至少兩個吸頭12中至少有一個用于吸取核材液體，且這至少兩個吸頭12中至少有一個用于吸取殼材液體，也即使用不同的吸頭12分別對核材液體和殼材液體進行吸取，從而能夠有效避免核材液體和殼材液體的相互干擾，并使得在完成核材液體滴定之后以及開始吸取殼材液體之前的吸頭12清洗步驟可以省略，進而能夠有效簡化利用該核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備制備核殼結(jié)構(gòu)的操作步驟，提高制備效率。更優(yōu)選地，滴液裝置I包括多個吸頭12，其中一部分吸頭12用于吸取核材液體，同時另外一部分吸頭12用于吸取殼材液體，而且當(dāng)制備過程中還需要使用清洗液等其他溶液時，還可以利用單獨的一部分吸頭12用于吸取清洗液等其他溶液，這樣既使得每種溶液都由專門的吸頭12進行吸取，避免不同溶液之間的相互干擾，又可以減少制備過程中吸頭12的清洗頻率，提高制備效率。
[0078]為了使得吸頭12的吸取量更加精準(zhǔn)，本實用新型的滴液裝置I還包括吸取量檢測部，該吸取量檢測部能夠檢測吸頭12所吸取的核材液體或殼材液體的量，這樣可以保證所吸取的溶液劑量符合制備要求，以免因吸取量過少或過多而影響核殼結(jié)構(gòu)制備過程的順利進行。本實施例中，核材液體和/或殼材液體的吸取量，可根據(jù)吸取量檢測部反饋調(diào)節(jié)。為了制得粒徑更小的核殼結(jié)構(gòu)，本實用新型的吸頭12還可以采用內(nèi)徑為130μπι的長毛細(xì)玻璃管或鋼針等槍頭結(jié)構(gòu)，基于這種槍頭結(jié)構(gòu)的吸頭12，可以實現(xiàn)數(shù)十nl級液滴的滴加，生成粒徑更小的核殼結(jié)構(gòu)，例如，采用0.Ιμ?的微量進樣針最小能滴定0.05μ1的液量(SGE，錐型)，生成粒徑大小為300um左右的核殼結(jié)構(gòu)?？梢?，基于本實用新型的滴液裝置I，能夠制得粒徑更小的核殼結(jié)構(gòu)，可以滿足生物打印領(lǐng)域?qū)α降囊?，且能夠?zhǔn)確且實時地控制吸取的溶液量，并能夠較為精確地控制每次滴加量的精度，有效減小尺寸誤差，既能夠滿足對粒徑的一致性要求，也能夠滿足對粒徑的差異性要求。
[0079]而且，與作用表面211類似地，吸頭12的內(nèi)壁至少用于滴加核材液體和/或殼材液體的滴加端的部分也可以設(shè)置為疏水性表面，也即吸頭12的整個內(nèi)壁或者僅吸頭12的滴定端的內(nèi)壁可以設(shè)置為疏水性表面，通過這種設(shè)置，可以有效避免滴定時液體對吸頭12內(nèi)壁的粘掛，使得滴定過程更容易實現(xiàn)，提高滴定效率，而且還可以防止核材液體和殼材液體在吸頭12內(nèi)的不必要的殘留，進一步保證滴液裝置I的靈敏度。
[0080]此外，為了方便吸頭12的更換和清洗，在本實用新型中，吸頭12可拆卸地安裝于吸頭安裝部上，這樣當(dāng)需要對吸頭12進行更換或清洗時，可以方便地將吸頭12取下。基于此，本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還可以包括吸頭存放模塊3，吸頭存放模塊3用于存放吸頭12，由于將吸頭12統(tǒng)一存放于該吸頭存放模塊3上，因此能夠方便吸頭12的集中管理，并保證吸頭12的有序取放，尤其對于滴液裝置I包括多個吸頭12的情況，可以在吸頭存放模塊3上劃分不同的存放區(qū)域，以實現(xiàn)用于存放吸取核材液體的吸頭12、用于吸取殼材液體的吸頭12以及用于吸取清洗液或固化劑的吸頭12的分區(qū)域存放，有效避免具有不同用途的吸頭12相互混淆。
[0081]本實用新型的分液裝置11可以只包括一個吸頭安裝部或者包括至少兩個吸頭安裝部，其中優(yōu)選地，分液裝置11包括至少兩個吸頭安裝部，這樣能夠同時對多個生成單元進行滴加，保證能夠同時制備多個核殼結(jié)構(gòu)，使得制備效率得以有效提高;進一步地，這至少兩個吸頭安裝部設(shè)置為彼此之間的距離可以調(diào)節(jié)，這樣可以滿足不同生成單元之間的不同間隔要求，提高滴定效率，保證滴定效果。
[0082]為了便于吸頭12吸取相應(yīng)的液體，本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還可以包括儲液裝置6，且由于本實用新型至少需要用到核材液體和殼材液體，該儲液裝置6至少包括第一儲液空間61和第二儲液空間62，其中，第一儲液空間61用于儲存核材液體，第二儲液空間62用于儲存殼材液體，其中第一儲液空間61和第二儲液空間62的數(shù)量可以根據(jù)核殼結(jié)構(gòu)的核層以及殼層的種類和數(shù)量進行增減?；诖?，當(dāng)需要吸取核材液體時，只需控制吸頭12移動至第一儲液空間61處進行吸取即可，而當(dāng)需要吸取殼材液體時，則控制吸頭12移動至第二儲液空間62處進行吸取，由于針對不同的溶液設(shè)有不同的儲液空間，因此可以有效避免不同溶液的混淆，使得吸頭12的吸取更加方便快捷。當(dāng)然，當(dāng)制備過程還需要用到固化劑和/或清洗液時，儲液裝置6還可以包括第三儲液空間和/或第四儲液空間，其中，第三儲液空間用于儲存清洗液，第四儲液空間則用于儲存固化劑。本實用新型的儲液裝置6可以包括多個獨立的容器，其中每一個容器成為一個獨立的儲液空間；或者，儲液裝置6也可以為一個具有多個儲液空間的整體，例如可以為一個多孔材料試劑盒，其中每個孔為一個儲液空間。
[0083]此外，本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還可以包括溫控模塊，溫控模塊用于控制核材液體和/或殼材液體的溫度，例如，溫控模塊可以包括第一溫控模塊51，該第一溫控模塊51用于控制生成單元的溫度以使生成單元的溫度能夠與核材液體和/或殼材液體所需要的溫度保持一致;再例如，當(dāng)核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備中設(shè)有前述儲液裝置6時，溫控模塊可以包括第二溫控模塊52，該第二溫控模塊52用于控制儲液裝置6的溫度以使儲液裝置6的溫度能夠與核材液體和/或殼材液體所需要的溫度保持一致。
[0084]為了使殼材液體和/或殼材液體更好地包覆于球狀體上，本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還可以包括材料預(yù)處理裝置，該材料預(yù)處理裝置用于對核材液體和/或殼材液體進行能使核材液體或殼材液體與生成單元中已成型的球狀體結(jié)合的預(yù)處理，經(jīng)過材料預(yù)處理裝置的預(yù)處理，殼材液體和/或殼材液體能夠更好地結(jié)合于生成單元中已成型的球狀體表面，對球狀體進行包覆。核材液體或殼材液體與球狀體的結(jié)合，可以通過使材液體或殼材液體與球狀體帶上相反電荷等方式來實現(xiàn)?；诖耍鳛椴牧项A(yù)處理裝置的一種實施方式，材料預(yù)處理裝置可以通過使核材液體或殼材液體與生成單元中已成型的球狀體帶上相反電荷，這樣殼材液體和/或殼材液體能夠在相反電荷之間相互吸引力的作用下吸附于球狀體上，結(jié)構(gòu)簡單，且易于實現(xiàn)。
[0085]在本實用新型中，核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還可以包括位移驅(qū)動裝置，該位移驅(qū)動裝置用于控制滴液裝置I與生成單元的相對運動，這樣可以保證滴液裝置I能夠?qū)崿F(xiàn)對生成單元的準(zhǔn)確滴定。
[0086]基于本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，可以以以下核殼結(jié)構(gòu)制備方法制備核殼結(jié)構(gòu)，該核殼結(jié)構(gòu)制備方法包括以下幾個步驟:
[0087]核材液體滴定步驟:將核材液體滴入具有作用表面211的生成單元中，作用表面211為疏水性表面以使核材液體在作用表面211的作用下單獨成型為球狀體或在作用表面211的作用下與生成單元中已成型的球狀體結(jié)合進一步成型為球狀體;和
[0088]殼材液體滴定步驟:將殼材液體滴入生成單元中，以使殼材液體包覆于生成單元中已成型的球狀體上形成殼層并在生成單元中進一步形成球狀體殼材液體滴定步驟。
[0089]液體滴入固體表面后，經(jīng)過固-液-氣三相交點處的氣-液界面的切線與固液交界線之間的夾角為接觸角，接觸角越大，則固體表面的疏水性越強，滴入該固體表面的液體也就更容易形成球體。依據(jù)接觸角的不同，可以將固體表面分為親水性表面、疏水性表面和超疏水性表面，其中，親水性表面是指接觸角小于90°的固體表面，如圖1a所示，當(dāng)液體滴入親水性表面時，其無法成型為球狀，而是“隊”在固體表面上，呈扁平狀;疏水性表面是指接觸角大于90°的固體表面，超疏水性表面則是指接觸角大于150°且滾動角小于10°的固體表面，如圖1b所示，當(dāng)液體滴至疏水性表面上時，其成型為球狀或橢球狀。
[0090]不同于現(xiàn)有技術(shù)中的銳孔法，本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備方法巧妙地利用作用表面211的疏水性特點對滴入生成單元中的核材液體進行成型處理，使核材液體成型為球狀體，不僅能夠保證核層的球形度，而且也便于殼材液體更加均勻地對球狀體進行包裹，從而保證最終制得的核殼結(jié)構(gòu)具有更好的球形度，可見，相對于現(xiàn)有技術(shù)中直接將核殼混合溶液滴入固化劑中并依靠固化過程中自發(fā)的化學(xué)反應(yīng)來成型的方式，本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備方法能夠?qū)崿F(xiàn)對核殼結(jié)構(gòu)的成型形狀的有效控制，保證核殼結(jié)構(gòu)具有較好的球形度。[0091 ]本實用新型的球狀體不僅指球體，也包括橢球體、也可以包括接近球體或橢球體的其它類球體。基于本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備方法，可以制備具有單層核層和單層殼層的核殼結(jié)構(gòu)，這種情況下，在核材液體滴定步驟中，核材液體在作用表面211的作用下單獨成型為球狀體，形成單層核層;且在殼材液體滴定步驟中，殼材液體對單層的核層(單層的核層即為此種情況下生成單元中已成型的球狀體)進行包裹，形成單層殼層，并最終形成具有單層核層和單層殼層的核殼結(jié)構(gòu)。而且，基于本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備方法，還可以制備具有多層核層的核殼結(jié)構(gòu)，這類核殼結(jié)構(gòu)具有至少兩層核層，這種情況下，在本實用新型的核材液體滴定步驟中，核材液體在作用表面211的作用下與生成單元中已成型的球狀體結(jié)合進一步成型為球狀體，此處生成單元中已成型的球狀體可以為已形成的至少一層核層;或者為已形成的具有至少一層殼層的核殼結(jié)合物。類似地，基于本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備方法，也可以制備具有多層殼層的核殼結(jié)構(gòu)，這類核殼結(jié)構(gòu)具有至少兩層殼層，這種情況下，殼材液體滴定步驟中，殼材液體包覆的對象(也即生成單元中已成型的球狀體)可以為已形成的具有至少一層殼層的核殼結(jié)合物。
[0092]為了得到多層核層，基于本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備的核殼結(jié)構(gòu)制備方法，可以在殼材液體滴定步驟之前，重復(fù)核材液體滴定步驟至少兩次，這樣可以形成具有至少兩層核層的球狀體，其中各層核層可以為相同或不同的核材;類似地，為了得到多層殼層，本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備方法，可以在核材液體滴定步驟之后，重復(fù)殼材液體滴定步驟至少兩次，這樣可以形成具有至少兩層殼層的球狀體，其中各層殼層可以為相同或不同的殼材。
[0093]圖6-8示例性地示出了基于本發(fā)明核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備和方法所能夠制備得到的具有多層核層和/或多層殼層的核殼結(jié)構(gòu)，其中，圖6示出了具有單層核層和雙層殼層的核殼結(jié)構(gòu)，其由內(nèi)至外依次為第一核層Al、第一殼層BI和第二殼層B2;圖7示出了具有雙層核層和單層殼層的核殼結(jié)構(gòu)，其由內(nèi)至外依次為第一核層Al、第二核層A2和第一殼層BI;而圖8則示出了具有雙層核層和雙層殼層的核殼結(jié)構(gòu)，其由內(nèi)至外依次為第一核層Al、第二核層A2、第一殼層BI和第二殼層B2。
[0094]此外，不限于圖6-8所示的，本發(fā)明的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備和方法還可以制備得到核層和殼層交替排布的具有多層核層和/或多層殼層的核殼結(jié)構(gòu)。例如，可以先向生成單元中滴入核材液體，核材液體在作用表面211的作用下形成第一層核層，再滴入殼材液體對第一層核層進行包覆形成第一層殼層，然后繼續(xù)滴入核材液體包覆于第一層殼層上形成第二層核層，再繼續(xù)滴入殼材液體包覆于第二層核層上形成第二層殼層，依此重復(fù)，從而制備得到核層和殼層交替排布的具有多層核層和多層殼層的核殼結(jié)構(gòu)。
[0095]可見，基于本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備和核殼結(jié)構(gòu)制備方法，不僅能夠制備具有單層核層和單層殼層的核殼結(jié)構(gòu)，而且還可以制備具有多層核層和/或多層殼層的核殼結(jié)構(gòu)，從而能夠滿足實際中對各類核殼結(jié)構(gòu)的需求。
[0096]此外，由于基于本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備和方法，核層和殼層的成型不再依賴于自身的化學(xué)反應(yīng)，因此，其不僅適用于易于成型的核材液體，也適用于不易成型的核材液體，從而本實用新型能夠有效擴大可用核材液體的選擇范圍，使得生物磚等核殼結(jié)構(gòu)的制備不再受到核材液體自身成型性能的限制，對于生物打印等技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的意義。
[0097]在本實用新型中，疏水性表面優(yōu)選為超疏水性表面，這樣作用表面211能夠進一步改善核材液體所形成的球狀體的球形度，并最終進一步改善所制得的核殼結(jié)構(gòu)的球形度。
[0098]在本實用新型的殼材液體滴定步驟中，殼材液體對球狀體的包覆優(yōu)選在作用表面211上進行，這樣作用表面211也能夠?qū)げ囊后w起到一定的成型作用，一方面能使殼材液體對生成單元中已成型的球狀體的包裹更加充分且均勻，另一方面也能改善所形成的殼層的球形度，從而能夠進一步改善最終制得的核殼結(jié)構(gòu)的球形度。
[0099]在本實用新型的核材液體滴定步驟中，可以利用壓縮空氣將核材液體分散成預(yù)設(shè)粒徑的液滴滴入生成單元中；而在本實用新型的殼材液體滴定步驟中，也可以利用壓縮空氣將殼材液體分散成預(yù)設(shè)粒徑的液滴滴入生成單元中。采用壓縮空氣分液法，由于無須對核材液體和殼材液體施加振動，對核材液體和殼材液體的性能影響較小，因此能夠有效解決現(xiàn)有技術(shù)中采用振動或脈沖施加裝置進行分液所造成的損害核殼結(jié)構(gòu)性能的問題，尤其對于內(nèi)部含有細(xì)胞的膠原等核材液體，壓縮空氣分液方式可以顯著降低對細(xì)胞活性的損害，滿足生物打印領(lǐng)域?qū)藲そY(jié)構(gòu)的生物活性的要求。而且，通過采用壓縮空氣分液方式，本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備方法能夠制得粒徑更小的核殼結(jié)構(gòu)，可以滿足生物打印領(lǐng)域?qū)α降囊螅夷軌驕?zhǔn)確且實時地控制吸取的溶液量，并能夠較為精確地控制每次滴加量的精度，有效減小尺寸誤差，既能夠滿足對粒徑的一致性要求，也能夠滿足對粒徑的差異性要求。
[0100]為了使得殼材液體更容易地包覆于球狀體上，在核材液體滴定步驟之前，本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備方法還可以包括預(yù)處理步驟，該預(yù)處理步驟使核材液體或殼材液體能夠與生成單元中已成型的球狀體結(jié)合。在該預(yù)處理步驟中，可以讓核材液體或殼材液體與生成單元中已成型的球狀體帶上不同的電荷來使核材液體或殼材液體能夠利用靜電吸附作用與生成單元中已成型的球狀體彼此結(jié)合。且為了進一步改善靜電吸附效果，在該預(yù)處理步驟中，還包括對核材液體或殼材液體的PH值進行調(diào)節(jié)的步驟，通過對核材液體或殼材液體的PH值進行調(diào)節(jié)，可以使得核材液體或殼材液體中參與靜電吸附的電荷更多，靜電吸附的反應(yīng)更為劇烈，核材液體或殼材液體對整個球狀體的包覆更加充分。當(dāng)然，除靜電吸附方式外，該預(yù)處理步驟也可以采用其他方式來使核材液體或殼材液體與生成單元中已成型的球狀體彼此結(jié)合，此處的結(jié)合可以是殼材液體或核材液體的全部物質(zhì)與生成單元中已成型的球狀體相結(jié)合，也可以是殼材液體或核材液體中的部分物質(zhì)與生成單元中已成型的球狀體相結(jié)合。
[0101]需要說明的是，本實用新型殼材液體滴定步驟中殼材液體的滴加量可以通過預(yù)先計算的方式來確定，以實現(xiàn)對殼材液體的按需定量滴定，基于此，在本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備方法中可以設(shè)置殼液滴定量確定步驟，具體地，可以依據(jù)核層的體積、厚度和電荷量等參數(shù)進行提前預(yù)估和確定殼材液體的滴加量，以使得所滴加的殼材液體量恰好滿足使用要求。但作為一種可替代實施方式，在本實用新型的殼材液體滴定步驟中，也可以先向生成單元中滴入過量的殼材液體，之后再通過余液清除步驟將殼材液體滴定步驟之后生成單元中的殘余液體排出，這樣可以有效避免因核層的體積、厚度和電荷量等參數(shù)不易確定或者所確定的參數(shù)容易存在偏差等原因造成的所確定的殼材液體的滴加量仍不準(zhǔn)確的問題，保證殼材液體滴加量能夠滿足使用要求。優(yōu)選地，在該余液清洗步驟中，首先向生成單元中滴加清洗液對生成單元中殘余的殼材液體進行清洗，利用該清洗液去除殼材液體中多余的帶電物質(zhì)，以避免多余的帶電殼材液體在球狀體表面形成非均勾結(jié)構(gòu)或凸起結(jié)構(gòu)，影響核殼結(jié)構(gòu)的成型形狀及理化性能，然后將清洗液和殘余的殼材液體(即未與球狀體結(jié)合的、多余的殼材液體)一起排出至生成單元之外。
[0102]而且，為了使殼材液體更均勻地包覆于球狀體上，在本實用新型的殼材液體滴定步驟中，可以在殼材液體包覆于球狀體的過程中晃動生成單元，通過這種晃動來使殼材液體均勻包覆于生成單元中的球狀體上。此處的晃動可以手動施加，也可以通過晃動裝置施加。此外，由于核殼結(jié)構(gòu)制備所用到的一些液體對溫度有一定的要求，例如內(nèi)部含有細(xì)胞的生物磚的核材液體要求溫度能夠保證其內(nèi)部細(xì)胞的活性，因此，為了滿足核殼結(jié)構(gòu)對溫度的要求，本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備方法可以在制備過程中對核材液體和/或殼材液體的溫度進行控制。
[0103]本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備方法還可以包括核材液體固化步驟和/或殼材液體固化步驟，其中，核材液體固化步驟設(shè)置在核材液體滴定步驟和殼材液體滴定步驟之間，對在核材液體滴定步驟中形成的球狀體進行固化處理;殼材液體固化步驟設(shè)置在殼材液體滴定步驟之后，對在殼材液體滴定步驟中形成的殼層進行固化處理，也即核材液體固化步驟和殼材液體固化步驟分別用于對核層和殼層進行固化處理，由于固化后的核層和殼層的液體流動性得以減弱，因此這樣能使核層和殼層更加穩(wěn)定，也能夠進一步保證核層和殼層的成型效果。本實用新型的固化處理可以通過向生成單元中滴入固化劑來實現(xiàn)固化，即固化劑固化方式，但由于本實用新型中不再依靠滴入固化劑中的化學(xué)反應(yīng)來實現(xiàn)成型，因此，本實用新型的固化處理也不再局限于固化劑固化方式，而還可以通過控制溫度來實現(xiàn)固化，即溫控固化方式?？梢?，相對于現(xiàn)有技術(shù)中的銳孔法，本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備方法可用的固化方式更加多樣和靈活。
[0104]下面結(jié)合圖2-圖4所示的實施例對本實用新型的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備和核殼結(jié)構(gòu)制備方法進行進一步地說明，該實施例所示的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備為生物磚(生物活性微球)制備設(shè)備。
[0105]如圖2所示，在該實施例中，生物磚制備設(shè)備包括滴液裝置1、生成裝置、吸頭存放模塊3、位移驅(qū)動裝置、儲液裝置6、底座7和連接于底座7上的支撐架8。
[0106]儲液裝置6用于儲存待反應(yīng)的核材液體和殼材液體以及制備過程中需要的其他液體，例如清洗液。如圖2所示，在該實施例中，儲液裝置6為一個集成有第一儲液空間61、第二儲液空間62和第三儲液空間的材料試劑盒，其中，第一儲液空間61中儲存待反應(yīng)的核材液體，第二儲液空間62中儲存待反應(yīng)的殼材液體，第三儲液空間儲存清洗液。為了制備得到生物磚，核材液體和殼材液體均為具有較好的流動性具備生物相容性的液體(如溶液和凝膠等)，其中，在該實施例中，核材液體為包含細(xì)胞的膠原溶液(細(xì)胞個數(shù)可以為I?16個)，殼材液體則為聚賴氨酸和/或海藻酸鈉溶液。聚賴氨酸溶液的制備步驟可以為:聚賴氨酸(Sigma，Mnl50，000?300，000)溶于PH7.2的含氨基酸和葡萄糖的培養(yǎng)基(DMEM高糖培養(yǎng)基)中，得到濃度為0.05%的聚賴氨酸溶液。海藻酸鈉溶液的制備步驟可以為:將海藻酸鈉溶于DMEM高糖培養(yǎng)基中，得到濃度為0.03 %的海藻酸鈉溶液。該實施例中的膠原溶液、聚賴氨酸溶液和海藻酸鈉溶液均為溫敏性溶液，易于實現(xiàn)溫控固化，且采用溫控固化還能夠避免固化劑固化方式對細(xì)胞活性的損害，因此，該實施例采用溫控固化方式對核層和殼層進行固化，所以，儲液裝置6中無須設(shè)置用于儲存固化劑的第四儲液空間。
[0107]滴液裝置I用于吸取液體并將所吸取液體以預(yù)設(shè)粒徑滴定至生成裝置上的生成單元中。如圖2所示，在該實施例中，滴液裝置I包括分液裝置11和多個吸頭12，其中，分液裝置11包括多個用于安裝吸頭12的吸頭安裝部(圖中只示出一個)，多個吸頭安裝部之間的距離可以調(diào)節(jié)，也即該實施例中的滴液裝置I為多通道間距可調(diào)式滴液裝置，可以同時完成對多個生成單元的滴定，且能夠滿足生成單元間不同的間距要求，滴定效率高，此外，還可以通過設(shè)定各個通道的滴定量實現(xiàn)同時制備多個具有不同粒徑的生物磚，能夠高效地制備不同粒徑的生物磚，更有利于滿足實際中對生物磚的差異性要求。在該實施例中，分液裝置11還包括壓縮空氣充入部，該壓縮空氣充入部通過吸頭安裝部向安裝于其上的吸頭12內(nèi)充入壓縮空氣，吸頭12內(nèi)的液體在壓縮空氣的作用下被分散成預(yù)設(shè)粒徑的液滴并被滴入生成單元中，由于采用壓縮空氣分液，因此相對于現(xiàn)有的振動分液方式，能夠顯著降低對核材液體中細(xì)胞的活性的損害，滿足生物磚的生物特性要求，尤其對于生物磚這種粒徑極小的核殼結(jié)構(gòu)，這種優(yōu)勢更加明顯。
[0108]如圖2所示，在該實施例中，滴液裝置I為電子式滴液裝置，其包括吸取量檢測部，該吸取量檢測部能夠?qū)崟r檢測并顯示吸頭12所吸取的核材液體或殼材液體的量，以保證所吸取的溶液劑量符合制備要求，以免因吸取量過少或過多而影響核殼結(jié)構(gòu)制備過程的順利進行?？梢姡捎迷搶嵤├牡我貉b置I，操作更簡便，有利于實現(xiàn)生物磚的自動化制備，顯著提高制備效率;此外，采用該實施例的滴液裝置I，更容易實現(xiàn)對滴定量的控制，且可以按需對核材液體和/或殼材液體進行單次或多次定量滴定，可以按需調(diào)整核層和/或殼層的數(shù)量和厚度，從而可以實現(xiàn)對生物磚粒徑的控制，例如圖4所示的，可以通過向各個生成單元中滴加不同的核材液體和殼材液體劑量，來得到不同粒徑的核層或殼層;而且電子式滴液裝置相對于現(xiàn)有的毛細(xì)管或注射器，滴定精度更高，尺寸誤差更小，從而能夠制備得到尺寸精度更高的生物磚，也為制備具有多層不同厚度殼層的生物磚提供了基礎(chǔ)。
[0109]在該實施例中，吸頭12的內(nèi)壁設(shè)置為超疏水性表面，以避免溶液對吸頭12內(nèi)壁的粘掛，而且，吸頭12與吸頭安裝部可拆卸連接，例如可以采用輕觸式拆卸方式，便于吸頭12的更換和清洗。
[0110]吸頭存放模塊3用于存放從吸頭安裝部上拆卸下來的吸頭12以及尚未使用的吸頭12。如圖2所示，在該實例中，吸頭存放模塊3為一托盤，該托盤上設(shè)有多個存放孔位，吸頭12存放于存放孔位中，每一個存放孔位的形狀與吸頭12的形狀相適應(yīng)，且多個存放孔位呈陣列狀分布于托盤上。為了便于使用，吸頭存放模塊3上劃分有第一存放區(qū)域、第二存放區(qū)域和第三存放區(qū)域，其中，存放于第一存放區(qū)域的吸頭12專門用于吸取核材液體，存放于第二存放區(qū)域的吸頭12專門用于吸取殼材液體，存放于第三存放區(qū)域的吸頭12則專門用于吸取清洗液，這樣可以有效避免具有不同用途的吸頭12相互混淆。
[0111]生成裝置用于接收由滴液裝置I滴加的液體并為核材液體和殼材液體的交聯(lián)反應(yīng)提供反應(yīng)空間。如圖3所示，在該實施例中，生成裝置為一孔板2，該孔板2上設(shè)有多個(例如可以為48個、96個或384個)作為生成單元的盲孔21，每個盲孔21的底壁為每個盲孔21的作用表面211，在該實施例中，作用表面211為超疏水性表面，這樣當(dāng)核材液體和殼材液體先后滴入該盲孔21中后，核材液體會在作用表面211的超疏水性特點的作用下形成球狀體，且便于殼材液體更加均勻且充分地包覆于生成單元中已成型的球狀體外周，從而保證制備得到的生物磚具有較好的球形度，實現(xiàn)對生物磚成型形狀的控制。由于對于生物磚而言，殼層包裹的完整性會嚴(yán)重影響核層內(nèi)的細(xì)胞的存活率，若外部的殼層包裹得不充分或者不完整，細(xì)胞容易從殼層的缺口或縫隙中溢出，以致于細(xì)胞因無法得到殼層的有效保護而容易受到損傷，存活率降低，而該實施例通過設(shè)置超疏水性的作用表面211，使得殼層能夠均勻且充分地包覆于球狀體上，因此，該實施例能夠有效提高細(xì)胞的存活率，最終改善生物磚的性會K。
[0112]為了更清楚地示出對作用表面211進行超疏水處理后的效果，圖4中對照示出了液滴滴入未經(jīng)處理和經(jīng)過處理后的盲孔21的底壁時的成型形狀，如圖4所示，左側(cè)第一個盲孔21的底壁未經(jīng)超疏水處理，液體滴入盲孔21中后，液滴形狀呈扁平型;左側(cè)第二個起至右側(cè)的幾個盲孔21均經(jīng)過超疏水處理，液體滴入盲孔21中后，液滴形狀呈球形。該實施例中作用表面211的超疏水性可以通過對盲孔21的底壁進行超疏水處理得到，也可以利用超疏水性材料制作孔板21，這樣各個盲孔21以及每個盲孔21的各個部分也均具有超疏水性，該方式也能夠?qū)崿F(xiàn)本實用新型的目的。其中，通過對盲孔21的底壁進行超疏水處理得到超疏水性的作用表面211的優(yōu)選方式為，在超凈室內(nèi)將孔板21用丙酮、無水乙醇、去離子水等浸洗或擦洗除塵，然后用浸泡或噴槍噴涂等方式將超疏水涂料(經(jīng)各種全氟化處理得到的涂層或納米疏水層等滿足生物相容性的材料)涂布至盲孔21的內(nèi)壁，之后置于恒溫箱內(nèi)加熱并晾干。
[0113]由圖3可知，在該實施例中，多個盲孔21彼此間隔設(shè)置，從而使得不同的生成單元彼此獨立，這一方面有利于同時對多個核殼機構(gòu)進行制備，有效提高制備效率，另一方面也可以有效避免相鄰兩個盲孔21的液滴匯聚成大液滴，保證核殼結(jié)構(gòu)具有較小的粒徑。而且，如圖3所示，這些盲孔21呈陣列狀排布，也即這些盲孔21沿著孔板2的長度L方向和寬度B方向彼此間隔均勻地分布，這樣設(shè)置更便于控制滴液裝置I完成對不同盲孔21的滴定。
[0114]如圖4所示，在該實施例中，每個盲孔21的底壁均呈U型，也即在該實施例中作用表面211呈U型，利用這種U型結(jié)構(gòu)的中心匯聚作用，可以使得核材液體更容易成型為球狀體，使核層具有更好的球形度，而且可以使得殼材液體更快速且充分地包覆于球狀體上，進一步改善包裹效果，提尚包裹效率。
[0115]在該實施例中，每個盲孔21的側(cè)壁上設(shè)有排液結(jié)構(gòu)(圖中未不出)，排液結(jié)構(gòu)包括排液孔和對排液孔進行封堵的封堵件，封堵件與排液孔可拆卸地連接，可以使得排液孔能夠按需啟閉，既能夠保證生物磚的正常制備，又能夠方便地將盲孔21內(nèi)的殘余液體排出；同時，生物磚制備設(shè)備還包括傾斜控制裝置，傾斜控制裝置設(shè)置在孔板2的下方，其用于在需要排出形成生物磚后盲孔21內(nèi)的剩余液體時控制孔板2向著盲孔21的設(shè)有排液孔的側(cè)壁一側(cè)傾斜，從而能夠?qū)⒚た?1內(nèi)的殘余液體排出，且設(shè)置在盲孔21側(cè)壁上的排液結(jié)構(gòu)不會影響生物磚的正常制備，尤其不會影響核材液體在盲孔21的底壁(作用表面211)上的成型效果。而且，為了防止在排出殘余液體的過程中誤將生物磚排出，可以將排液孔的孔徑大小設(shè)置為小于核材液體所形成的球狀體的粒徑，排液孔的孔徑小于核材液體所形成的球狀體的粒徑，則其一定小于生物磚的粒徑，因此，能夠避免生物磚的誤排出。封堵件并不是必須的，在不設(shè)置封堵件的情況下，高于排液孔的液體可以隨時排出。
[0116]如圖2所示，在該實施例中，孔板2相對于底座7不可移動地安裝于底座7上的第一底板71上，儲液裝置6相對于底座7不可移動地安裝于底座7上的第二底板72上，吸頭存放模塊3相對于底座7不可移動地安裝于底座7上，滴液裝置I則通過位移驅(qū)動裝置連接于支撐架8上，位移驅(qū)動裝置包括XYZ運動模組43，XYZ運動模組43安裝于支撐架8上，滴液裝置I與XYZ運動模組43連接，XYZ運動模組43用于驅(qū)動滴液裝置I沿著X軸、Y軸和Z軸方向運動?？梢姡谠搶嵤├?，孔板2、儲液裝置6和吸頭存放模塊3均不動，滴液裝置I則能夠在位移驅(qū)動裝置的驅(qū)動下作三維運動，從而滴液裝置I能夠相對于孔板2、儲液裝置6和吸頭存放模塊3產(chǎn)生X軸、Y軸和Z軸三個方向的相對運動，進而使得滴液裝置I能夠準(zhǔn)確地實現(xiàn)對溶液的吸取和對孔板2的滴定。
[0117]由圖2可知，在該實施例中，生物磚制備設(shè)備還包括溫控模塊。溫控模塊用于控制核材液體和殼材液體的溫度。如圖2所不，在該實施例中，溫控模塊包括第一溫控模塊51和第二溫控模塊52，其中，第一溫控模塊51設(shè)置于第一安裝板71與孔板2之間，其用于控制生成單元的溫度，一方面使生成單元的溫度能夠保證核材液體中細(xì)胞的活性，另一方面當(dāng)需要對核層和/或殼層進行固化時，還可以通過該第一溫控模塊51控制生成單元的溫度達(dá)到核材液體和/或殼材液體的固化溫度，實現(xiàn)溫控固化;第二溫控模塊52設(shè)置于儲液裝置6與第二底板72之間，其用于控制儲液裝置6的溫度，以使儲液裝置6的溫度能夠保持待反應(yīng)核材液體中的細(xì)胞的活性?？梢姡搶嵤├械臏乜啬K既能夠保證核材液體中的細(xì)胞在制備過程中保持良好的活性，最終制備得到具有生物活性的生物磚，又能夠?qū)崿F(xiàn)溫控固化，使得核層和殼層更加穩(wěn)定，并進一步保證核層和殼層的成型效果。
[0118]具體地，在該實施例中，第一溫控模塊51包括作為溫控裝置的半導(dǎo)體制冷片、溫度控制器和散熱裝置，其中，半導(dǎo)體制冷片用于在溫度控制器的控制下對孔板2進行加熱或冷卻，其設(shè)置于孔板2的底部，散熱裝置用于實現(xiàn)半導(dǎo)體制冷片與環(huán)境之間的熱傳遞，其設(shè)置在半導(dǎo)體制冷片的底部，更具體地，半導(dǎo)體制冷片具有控溫段和非控溫段，控溫端朝向孔板2設(shè)置，非控溫端朝向散熱裝置設(shè)置;而且，為了保證傳熱均勻，在該實施例中，孔板2與半導(dǎo)體制冷片之間還設(shè)有均熱板511，該均熱板511能夠?qū)崿F(xiàn)半導(dǎo)體制冷片與孔板2之間的均勻熱傳遞。第二溫控模塊52的結(jié)構(gòu)可以與第一溫控模塊51的結(jié)構(gòu)相同或不同，為了使得結(jié)構(gòu)更加簡單，該實施例的第二溫控模塊52的結(jié)構(gòu)與第一溫控模塊51的結(jié)構(gòu)相同，此處不再贅述。
[0119]而且，由圖2可知，在該實施例中，生物磚制備設(shè)備還包括控制裝置9，該控制裝置9不僅能夠通過控制位移驅(qū)動裝置來控制滴液裝置I的位移，還能夠通過控制第一溫控模塊51和第二溫控模塊52來控制孔板2和儲液裝置6的溫度與核材液體和殼材液體所需的溫度保持一致。
[0120]此外，在該實施例中，生物磚制備設(shè)備還包括材料預(yù)處理裝置(圖中未示出)和晃動裝置(圖中未示出)，其中，該材料預(yù)處理裝置連接于儲液裝置6上，具體連接于第一儲液空間61和第二儲液空間62上，用于使核材液體或殼材液體帶上與生成單元中已成型的球狀體相反的電荷，以便于核材液體或殼材液體包覆于生成單元中已成型的球狀體上，也即在該實施例中，核材液體或殼材液體通過靜電吸附方式包覆于生成單元中已成型的球狀體上;晃動裝置設(shè)置于孔板2的下方，其用于在核材液體或殼材液體包覆球狀體的過程中對孔板2施加晃動，以使核材液體或殼材液體更加均勻且充分地包覆于球狀體上，從而制得更加完整和均勻的生物磚，進一步改善生物磚的理化性能。
[0121]基于該實施例的生物磚制備設(shè)備，制備具有單層核層和單層殼層的核殼結(jié)構(gòu)的生物磚制備方法如下:
[0122]預(yù)處理步驟:利用材料預(yù)處理裝置對第一儲液空間61內(nèi)的核材液體以及第二儲液空間62內(nèi)的殼材液體帶上相反電荷；
[0123 ]核材液體滴定步驟:利用滴液裝置I吸取第一儲液空間61內(nèi)的核材液體，并利用滴液裝置I將所吸取的核材液體分散成預(yù)設(shè)粒徑的液滴滴入孔板2上的盲孔21中，使滴入盲孔21中的核材液體在盲孔21的底壁(作用表面211)的作用下成型為球狀體，形成核層；
[0124]核材液體固化步驟:通過第一溫控模塊51控制孔板2的溫度至盲孔21的溫度達(dá)到核材液體的固化溫度，實現(xiàn)對核材液體滴定步驟中所形成的球狀體的固化處理；
[0125]殼材液體滴定步驟:利用滴液裝置I吸取第二儲液空間62內(nèi)的殼材液體，并利用滴液裝置I將所吸取的殼材液體分散成預(yù)設(shè)粒徑的液滴滴入孔板2上的盲孔21中，使得滴入盲孔21中的殼材液體在作用表面211的作用下對核層進行包覆，且在該包覆過程中通過晃動裝置晃動孔板21使得殼材液體均勻地包覆于核層上并與核層發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，形成殼層；
[0126]殼材液體固化步驟:通過第一溫控模塊51控制孔板2的溫度至盲孔21的溫度達(dá)到殼材液體的固化溫度，實現(xiàn)對殼材液體滴定步驟中所形成的殼層的固化處理；
[0127]余液清除步驟:利用滴液裝置I吸取第三儲液空間內(nèi)的清洗液并將清洗液滴入具有殘余殼材液體的盲孔21中，對盲孔21中的殘余殼材液體進行清洗，并將清洗液和殘余的殼材液體一起排出至盲孔21之外。
[0128]經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，為了得到更好的靜電吸附效果，在上述預(yù)處理步驟中，還可以對核材液體的PH值進行調(diào)節(jié)，例如可以將核材液體的PH值調(diào)節(jié)至6-10 (優(yōu)選調(diào)節(jié)至7.6)，在該PH值條件下，包含細(xì)胞的膠原溶液中參與靜電結(jié)合的電荷量更多，且靜電結(jié)合的反應(yīng)更為劇烈，從而可以得到更好的靜電吸附效果；而且，在核材液體固化步驟和殼材液體固化步驟中，固化處理的溫度可以控制為20-40° (優(yōu)選控制為37°)，固化時間可以設(shè)定為5-180分鐘(固化時間可以根據(jù)材料需要在該范圍內(nèi)選定，優(yōu)選設(shè)定為30分鐘)，在該固化處理條件下，能夠得到較好的固化后的核層和殼層，且能夠保證核層內(nèi)的細(xì)胞具有較好的生物活性。
[0129]基于上述各步驟，可以制得具有單層核層和單層殼層的生物磚，而為了得到多層核層，只需在殼材液體滴定步驟之前，依次重復(fù)核材液體固化步驟之前的各步驟至少兩次，這樣可以形成至少兩層核層，此處的“在殼材液體滴定步驟之前”是指尚未實施殼材液體滴定步驟時，而“核材液體固化步驟以前的各步驟”是指包括核材液體固化步驟在內(nèi)的各步驟;而為了得到多層殼層，也只需在殼材液體固化步驟之后，依次重復(fù)殼材液體滴定步驟至殼材液體固化步驟之間的各步驟至少兩次，這樣可以形成至少兩層殼層，此處的“在殼材液體固化步驟之后”是指已經(jīng)實施殼材液體固化步驟之后，而“殼材液體滴定步驟至殼材液體固化步驟的各步驟”是指包括殼材液體滴定步驟和殼材液體固化步驟在內(nèi)的各步驟。可見，基于該實施例的生物磚制備方法，不僅能夠制備具有單層核層和單層殼層的生物磚，而且還可以制備具有多層核層和/或多層殼層的生物磚，從而能夠滿足實際中對各類核殼結(jié)構(gòu)的需求。例如，基于該生物磚制備方法可以制備包括一層核層和三層殼層的生物磚結(jié)構(gòu)，一層核層為包含細(xì)胞的膠原溶液，三層殼層分別為包覆于核層外周且由內(nèi)而外依次排列的聚賴氨酸層、海藻酸鈉層和聚賴氨酸層，其中，膠原溶液所帶的電荷與聚賴氨酸層所帶的電荷相反，海藻酸鈉層與聚賴氨酸層所帶的電荷相反，以保證各層之間的相互吸附。
[0130]此外，在前述各步驟中可以利用溫控模塊對所述核材液體和所述殼材液體進行溫度控制，具體地，在上述預(yù)處理步驟中，可以利用第二溫控模塊52控制儲液裝置6中的核材液體和殼材液體的溫度，以保證待反應(yīng)的核材液體和殼材液體能夠保持較好的生物活性；而在核材液體滴定步驟和殼材液體滴定步驟中，可以利用第二溫控模塊52對盲孔21中的核材液體和殼材液體進行溫度控制，以使盲孔21中的核材液體和殼材液體能夠保持較好的生物活性。
[0131]為了更清楚地示出該實施例生物磚制備設(shè)備的使用方法，以下結(jié)合上述生物磚制備方法中的各步驟將該實施例的生物磚制備設(shè)備的操作步驟具體說明如下。
[0132]在實施核材液體滴定步驟中的核材液體吸取步驟時，該實施例生物磚制備設(shè)備的操作步驟為:首先設(shè)定滴液裝置I的溶液吸取量、滴加量和分液速度等參數(shù);然后由XYZ運動模組43驅(qū)動分液裝置11移動至吸頭存放模塊3的第一存放區(qū)域上方，將存放于第一存放區(qū)域的吸頭12安裝于分液裝置11的吸頭安裝部上;再移動滴液裝置I至儲液空間6的第一儲液空間61上方，并由XYZ運動模組43驅(qū)動吸頭12沿著Z軸向下運動至伸入第一儲液空間61內(nèi)吸取核材液體，完成對核材液體的吸取。其中，在吸頭12對核材液體進行實際吸取采樣之前，還可以預(yù)先通過兩次吸液和排液對吸頭12進行潤洗，而在對核材液體進行正式吸取采樣之時，可以使吸頭12與豎直方向呈20°夾角地伸入第一儲液空間61內(nèi)，且可以實時觀察滴液裝置I所顯示的核材液體的吸取信息，在吸取信息達(dá)到預(yù)設(shè)溶液吸取量后，將吸頭12從第一儲液空間61中移出。
[0133]在實施核材液體滴定步驟中的核材液體滴入步驟時，該實施例生物磚制備設(shè)備的操作步驟為:將滴液裝置I移動至孔板21的待滴定的盲孔21的上方，使得吸頭12與盲孔21對準(zhǔn)，并將滴液裝置I設(shè)置為分液模式，然后通過向吸頭12內(nèi)沖入壓縮空氣將吸頭12內(nèi)的核材液體分散成預(yù)設(shè)粒徑的液滴滴入不同的盲孔21中，完成對核材液體的滴入。
[0134]在實施殼材液體滴定步驟中的殼材液體吸取步驟時，該實施例生物磚制備設(shè)備的操作步驟為:首先將滴液裝置I移離孔板21上方，進行吹液，將吸頭12內(nèi)殘余的核材液體排凈;然后重新設(shè)定溶液吸取量、滴入量和分液速度，將滴液裝置I移動至吸頭存放模塊3的第一存放區(qū)域上方，拆下吸頭12并放置于第一存放區(qū)域的存放孔位中；再將分液裝置11移動至吸頭存放模塊3的第二存放區(qū)域上方，將存放于第二存放區(qū)域的吸頭12安裝于吸頭安裝部上；最后將滴液裝置I移動至儲液空間6的第二儲液空間62上方，并降下吸頭12至伸入第二儲液空間62內(nèi)吸取殼材液體，完成對殼材液體的吸取。
[0135]在實施殼材液體滴定步驟中的殼材液體滴入步驟時，該實施例生物磚制備設(shè)備的操作步驟為:將滴液裝置I移動至孔板21的核材液體滴定步驟中所滴定的盲孔21的上方，使得吸頭12與盲孔21對準(zhǔn)，并將滴液裝置I設(shè)置為分液模式，然后通過向吸頭12內(nèi)沖入壓縮空氣將吸頭12內(nèi)的殼材液體分散成預(yù)設(shè)粒徑的液滴滴入不同的盲孔21中，完成對殼材液體的滴入。
[0136]在實施余液清除步驟時，該實施例生物磚制備設(shè)備的操作步驟為:將滴液裝置I移離孔板21上方，進行吹液，將吸頭12內(nèi)殘余的殼材液體排凈;將滴液裝置I移動至吸頭存放模塊3的第二存放區(qū)域上方，拆下吸頭12并放置于第二存放區(qū)域的存放孔位中；再將分液裝置11移動至吸頭存放模塊3的第三存放區(qū)域上方，將存放于第三存放區(qū)域的吸頭12安裝于吸頭安裝部上；之后將滴液裝置I移動至儲液空間6的第三儲液空間上方，并降下吸頭12至伸入第三儲液空間內(nèi)吸取清洗液，完成對清洗液的吸取;再然后將滴液裝置I移動至殼材液體滴定步驟中所滴定的盲孔21的上方，使得吸頭12與盲孔21對準(zhǔn)，并將滴液裝置I設(shè)置為分液模式，通過向吸頭12內(nèi)沖入壓縮空氣將吸頭12內(nèi)的殼材液體分散成預(yù)設(shè)粒徑的液滴滴入各盲孔21中，完成對清洗液的滴入;最后利用傾斜控制裝置使孔板2向著設(shè)有排液結(jié)構(gòu)的側(cè)壁一側(cè)傾斜，并打開排液孔上的封堵件，使得清洗液與殘余的殼材液體從排液孔排出至盲孔21之外。
[0137]需要說明的是，由于核材液體固化步驟和殼材液體固化步驟均需要一定的反應(yīng)時間，因此，上述實施殼材液體滴定步驟和實施余液清除步驟時的操作步驟可以充分利用這些反應(yīng)時間來進行，而無須再占用額外的時間，所以，采用該實施例的生物磚制備方法能夠顯者的節(jié)約制備時間，提尚制備效率。
[0138]可見，該實施例的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備具有以下有益效果:
[0139 ] (I)利用作用表面211的超疏水性特點使核材液體成型為球狀體，并使殼材液體能夠更加均勻且充分地包覆于核層上，能夠?qū)崿F(xiàn)對生物磚成型形狀的控制，可以有效提高生物磚的球形度；
[0140](2)作用表面211設(shè)置在孔板2上盲孔21內(nèi)，相比于單純的平面構(gòu)型的超疏水板，不僅制備效率能夠顯著提高，而且借助孔板2上各盲孔21的孔壁將相鄰兩個盲孔21內(nèi)的生物磚制備過程進行隔離，能夠保證各生物磚制備過程的獨立性，且便于在生物磚的制備過程中，通過晃動孔板2來使其殼材液體更加充分且均勻地包裹，進一步提升殼材液體包裹的完整性和均勻性，有利于進一步改善生物磚的理化性能；
[0141](3)滴液裝置I采用壓縮空氣分液方式，可以有效減小對生物磚核層內(nèi)的細(xì)胞活性的損傷，保證所制得的生物磚能夠滿足生物打印領(lǐng)域?qū)ζ渖锾匦缘囊螅?br>[0142](4)通過電子式滴液裝置將核材液體和殼材液體分別精確地滴定于作用表面211上，能夠制備得到粒徑更小、尺寸精度更高的生物磚，且有利于控制核層和殼層各自的厚度，能夠?qū)崿F(xiàn)核層和殼層尺寸的按需單獨控制和調(diào)整，不僅重復(fù)性好，而且可以實現(xiàn)差異化調(diào)整；
[0143](5)通過溫控的方式實現(xiàn)核層和殼層的固化成形，更有利于保持生物磚內(nèi)部細(xì)胞的生物活性；
[0144](6)借助自動化機械控制技術(shù)，能夠快速制備生物磚，制備時間短，制備效率高，有利于實現(xiàn)生物磚的批量制備。
[0145]作為前述第一實施例的一種變型，本實用新型還提供了核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備的第二實施例，該第二實施例與前述第一實施例的不同之處在于以下幾點:(I)位移驅(qū)動裝置還包括XY運動模組，該XY運動模組設(shè)置在孔板2的下方且用于驅(qū)動孔板2在XY平面內(nèi)作二維運動，這樣在進行核材液體和殼材液體滴定時，除了可以利用XYZ運動模組43將滴液裝置I移動至孔板2上方，還可以利用該XY運動模組調(diào)整孔板2的位置，對孔板2的位置進行微調(diào)校準(zhǔn)，實現(xiàn)吸頭12與盲孔21更精確地對準(zhǔn)定位，該XY運動模組的運動精度可以為0.02mm,這樣既能滿足生物磚的制備要求，又不至于過多的增加設(shè)計和加工成本；(2)溫控模塊不再包括第二溫控模塊52; (3)如圖5所示，盲孔21的底壁為平面，也即作用表面211為平面；(4)排液結(jié)構(gòu)(圖中未示出)設(shè)于盲孔21的底壁上，且核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備不再包括傾斜控制裝置。該實施例的其他結(jié)構(gòu)與前述第一實施例基本相同，具體可以參照前述第一實施例的說明，此處不再贅述。
[0146]以上所述僅為本實用新型的示例性實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，包括滴液裝置(I)和生成裝置，所述生成裝置包括至少一個生成單元，所述生成單元具有作用表面(211)，所述作用表面(211)為疏水性表面，所述滴液裝置(I)用于將核材液體和/或殼材液體滴入所述生成單元中，所述作用表面(211)使所述核材液體單獨成型為球狀體或者使所述核材液體與所述生成單元中已成型的球狀體結(jié)合進一步成型為球狀體，所述殼材液體包覆于所述生成單元中已成型的球狀體上形成殼層并在所述生成單元中進一步形成球狀體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述作用表面(211)為平面，或者，所述作用表面(211)包括下凹曲面部。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述生成單元為平板，所述作用表面(211)為所述平板的板面;或者，所述生成單元為頂端開口的腔室，所述腔室的底壁為平面或者包括所述下凹曲面部，所述作用表面(211)為所述腔室的底壁。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述下凹曲面部呈U型或球冠型。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述生成裝置包括至少兩個所述生成單元，至少兩個所述生成單元彼此隔離地設(shè)置于所述生成裝置上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還包括晃動裝置，所述晃動裝置用于在所述核材液體或所述殼材液體包覆所述生成單元中已成型的球狀體的過程中使所述生成單元產(chǎn)生能使所述核材液體或所述殼材液體均勻包覆于所述生成單元中已成型的球狀體上的晃動。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述生成裝置還包括排液結(jié)構(gòu)，所述排液結(jié)構(gòu)用于排出形成所述核殼結(jié)構(gòu)后所述生成單元中的剩余液體。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述生成單元為頂端開口的腔室，所述腔室的底壁為所述作用表面(211)，其中，所述排液結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述腔室的底壁上;或者，所述排液結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述腔室的側(cè)壁上。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述排液結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述腔室的側(cè)壁上，所述核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還包括傾斜控制裝置，所述傾斜控制裝置用于在排出形成所述核殼結(jié)構(gòu)后所述生成單元中的剩余液體時控制所述生成單元向著所述腔室的設(shè)有所述排液結(jié)構(gòu)的側(cè)壁一側(cè)傾斜。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述排液結(jié)構(gòu)包括與所述生成單元連通的排液孔。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述排液結(jié)構(gòu)還包括對所述排液孔進行封堵的封堵件，所述封堵件與所述排液孔可拆卸地連接。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述滴液裝置(I)包括分液裝置(11)和至少一個吸頭(12)，所述吸頭(12)能夠吸取所述核材液體和/或所述殼材液體，所述分液裝置(I I)包括壓縮空氣充入部和至少一個用于安裝所述吸頭(12)的吸頭安裝部，所述壓縮空氣充入部通過所述吸頭安裝部向所述吸頭(12)內(nèi)充入壓縮空氣以將所述吸頭(12)內(nèi)的所述核材液體或所述殼材液體分散成預(yù)設(shè)粒徑的液滴滴入所述生成單元中。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述吸頭(12)的內(nèi)壁至少用于滴加所述核材液體和/或所述殼材液體的滴加端的部分為疏水性表面。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述滴液裝置(I)還包括吸取量檢測部，所述吸取量檢測部用于檢測所述吸頭(12)所吸取的所述核材液體或所述殼材液體的吸取量。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述核材液體和/或所述殼材液體的吸取量可調(diào)節(jié)。16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述滴液裝置(I)包括至少兩個所述吸頭(12)，至少兩個所述吸頭(12)中至少有一個用于吸取所述核材液體，至少兩個所述吸頭(12)中至少有一個用于吸取所述殼材液體。17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述分液裝置(11)包括至少兩個所述吸頭安裝部，至少兩個所述吸頭安裝部之間的距離可以調(diào)節(jié)。18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述吸頭(12)可拆卸地安裝于所述吸頭安裝部上。19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還包括吸頭存放模塊(3)，所述吸頭存放模塊(3)用于存放所述吸頭(12)。20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還包括位移驅(qū)動裝置，所述位移驅(qū)動裝置用于控制所述滴液裝置(I)與所述生成單元的相對運動。21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還包括儲液裝置(6)，所述儲液裝置(6)至少包括第一儲液空間(61)和第二儲液空間(62)，所述第一儲液空間(61)用于儲存所述核材液體，所述第二儲液空間(62)用于儲存所述殼材液體。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述儲液裝置(6)還包括第三儲液空間，所述第三儲液空間用于儲存清洗液;和/或，所述儲液裝置(6)還包括第四儲液空間，所述第四儲液空間用于儲存固化劑。23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還包括溫控模塊，所述溫控模塊用于控制所述核材液體和/或所述殼材液體的溫度。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述溫控模塊包括第一溫控模塊(51)，所述第一溫控模塊(51)用于控制所述生成單元的溫度以使所述生成單元的溫度能夠與所述核材液體和/或所述殼材液體所需要的溫度保持一致;和/或，所述核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還包括儲液裝置(6)，所述儲液裝置(6)至少包括第一儲液空間(61)和第二儲液空間(62)，所述第一儲液空間(61)用于儲存所述核材液體，所述第二儲液空間(62)用于儲存所述殼材液體，所述溫控模塊包括第二溫控模塊(52)，所述第二溫控模塊(52)用于控制所述儲液裝置(6)的溫度以使所述儲液裝置(6)的溫度能夠與所述核材液體和/或所述殼材液體所需要的溫度保持一致。25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備還包括材料預(yù)處理裝置，所述材料預(yù)處理裝置用于對所述核材液體和/或所述殼材液體進行能使所述核材液體或所述殼材液體與所述生成單元中已成型的球狀體結(jié)合的預(yù)處理。26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述材料預(yù)處理裝置通過使所述核材液體和/或所述殼材液體與所述生成單元中已成型的球狀體帶上相反電荷。27.根據(jù)權(quán)利要求1-26任一所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備為生物活性微球制備設(shè)備。28.根據(jù)權(quán)利要求1-26任一所述的核殼結(jié)構(gòu)制備設(shè)備，其特征在于，所述疏水性表面為超疏水性表面。
【文檔編號】B01J13/02GK205627904SQ201620283791
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月7日
【發(fā)明人】張雅雅, 左瀟, 溫學(xué)敏, 何俊軒, 李意軍
【申請人】四川藍(lán)光英諾生物科技股份有限公司