三维支架的制备装置及其制备方法_3

文档序号:8424896阅读:来源:国知局
' -Tetramethylethylenediamine,TEMED)。
[0076]图2C为图2B所示的气泡混合通道的部分示意图,请同时参考图2B及图2C所示。在本实施例中,气泡混合通道12的孔径Dl介于10 μ m至Imm之间,而本实施例的气泡混合通道12为圆形的管状结构,换言之,其直径介于ΙΟμπι至Imm之间。一般而言,刚形成的气泡B为圆形,若气泡混合信道12为线性的结构,则气泡B可保持为圆形,而本实施例的气泡混合通道12具有至少一个弯折部121,当气泡B在气泡混合通道12中流动并进入弯折部121时,将会受到压迫而变形,即为非圆形的结构。具体而言,气泡B的截面为封闭曲线,而封闭曲线的最小距离D2小于气泡混合通道12的孔径Dl。另外,气泡混合通道12的形状可控制气泡B的形状,具体而言,不规则的气泡混合信道12,即本实施例的具有弯折部121的气泡混合通道12,可形成较为扁长的气泡B。
[0077]且优选地,如图2Β所示,弯折部121设置于气泡混合信道12与凝结溶液信道13的连接处与气泡收集器14之间。详细而言,气泡混合通道12的其中一端与气泡产生器11的第一出口 114连接,而气泡混合通道12的另一端则为第二出口 122与气泡收集器14连接,其中,弯折部121设置于凝结溶液通道13的连接处与第二出口 122之间。弯折部121的设置除了可控制气泡B的形状之外,由于凝结溶液与胶体溶液接触后仍需要一段凝胶反应的时间,故弯折部121的设置还可通过延长气泡混合信道12的路径,以增加胶体溶液的气泡B与凝结溶液的产生凝胶反应时间。
[0078]如图2Β所示,在本实施例中,气泡混合通道12具有三个呈现U型的弯折部121,且弯折部12的弯折方向交错设置,然而,本发明不以此为限。具体而言,不以弯折部121的数量为限,其可视气泡混合通道12的长度或所欲形成的气泡B的形状而设计。当然,也不以气泡混合通道12的构型为限,如图3Α及图3Β所示,图3Α为图2Β所示的气泡混合信道的另一实施方式的示意图,图3Β为图2Β所示的气泡混合信道的又一实施方式的示意图。请先参考图3Α所示,气泡混合通道12a的弯折部121a为连通的结构,使气泡混合信道12a形成具有环形信道的结构。另请参考图3B所示,气泡混合通道12b的弯折部121b也可以为孔径较大的结构,使气泡B在弯折部121b短暂停留,以延长气泡B与凝结溶液相互混合的时间,本发明不以此为限。另外,由于弯折部121(121a、121b)的构型,也会影响气泡B与凝结溶液相互混合的程度,故也可依据所欲达成的混合程度,变换调整弯折部121 (121a、121b)的构型。
[0079]如图2A及图2B所示,简言之,胶体溶液的气泡B在第一出口 114形成,并在气泡混合通道12中流动,流经与凝结溶液通道13的连接处时,始与凝结溶液接触,开始产生凝胶反应,并经由弯折部121以改变气泡B的形状并使气泡B因凝胶反应而形成较为黏稠的胶体溶液后,再通过第二出口 122以进入气泡收集器14中进行气泡B的堆栈。其中,通过胶体溶液供应单元3调整胶体溶液的流量、气流供应单元2的调整气体流量,以及第一出口114的大小共同调整气泡B的大小。
[0080]图4A为图2A所示的气泡收集器的示意图,如图4A所示,本实施例的气泡收集器14具有下板141,下板141具有多个凹槽C,以容置气泡B。其中,在气泡产生器11产生的气泡B可经由气泡混合通道12,并在第二出口 122流入下板141的凹槽C中,以收集这些气泡B于凹槽C内,并使得这些气泡B可自动紧密排列,而气泡B的凝胶反应可在凹槽C中继续进行。因此,技术人员只要自行设计凹槽C的尺寸大小以及形状来收集气泡,即可得到与凹槽C尺寸形状相符合的三维支架。在本实施例中,以凹槽C尺寸形状为实验室常用的孔盘(well plate)的孔径尺寸,以方便后续实验(例如接合蛋白质或细胞接种)进行。本实施例的凹槽C为圆盘形,也可为椭圆形或多边形,本发明不局限于此。此外,凹槽C与相邻的另一凹槽C为相连通或不相连通。本实施例以相连通的凹槽C为例进行说明,请同时参考图2B及图4A所示,若下板141中的凹槽C为相连通,则气泡收集器14需有流入口 E,并可与图2B所示的第二出口 122相连接,使气泡B经由气泡混合通道12流出后,可通过流入口 E进入凹槽C中。另外,气泡B可经由相连通的凹槽C传送至每一凹槽C中,并在其中一个凹槽C有流出口 O,即可使多余的气泡从此流出口 O流出,操作上更为快速。当然,在其它实施例中,如图4B所示,图4B为图2A所示的气泡收集器的另一实施方式的示意图,各凹槽C之间也可不相连通,即各凹槽C有其独立的流入口 E及流出口 O。且优选地,气泡收集器14a还具有上板142a,上板142a与下板141a紧密连结且覆盖这些凹槽C,以达到降低污染风险的目的。
[0081]再次参考图2A及图2B所示,优选地,当气泡B在气泡收集器14内进行凝胶反应的同时,可将气泡收集器14置于高于室温的环境中,例如50°C?70°C,优选为60°C的环境中,使气泡B位于60°C左右的环境,以加速凝胶反应的进行。而待气泡B在气泡收集器14内完成凝胶反应后(在此所述的“完成凝胶反应”指将原本堆栈的多个气泡,优选是自动堆栈成紧密排列的多个气泡的气泡壁),由较为浓稠的胶体溶液的气泡B (即与凝结溶液接触,但仍未固化成胶体的阶段,即为弯折部121内或刚流入气泡收集器14的气泡B)固化形成一种三维的胶体结构(气泡B的堆栈)。接着,搭配图1所示,在步骤S40中,打通至少部分所述气泡B,以形成三维支架。在本实施例中,在真空环境下,以抽气移除这些气泡B内的气体。气泡B会因为压力差而破坏,使封闭气泡(closed-cell foam)变成开放气泡(open-cell foam)。详细而言,其作法可以将气泡B进行凝胶作用后所形成的固化的胶体结构(以下称固化结构)设置于真空环境中,由于外界环境的气体压力小于固化结构内气泡中气体的压力,故气体会自动从固化结构中释放出来,该固化结构即形成三维支架。
[0082]简言之,本实施例的三维支架的制备装置及制备方法,通过气泡产生器11先形成多个胶体溶液的气泡B后,再将这些气泡B通入气泡混合通道12,并在此与凝结溶液混合以开始产生凝胶反应。且气泡混合通道12与气泡收集器14连接,使这些开始产生凝胶反应的气泡B在气泡收集器14中堆栈,以形成三维的结构。待凝胶反应完全使气泡B形成固化结构后,再将固化结构的气泡B内部的气体排出,以形成三维支架。需注意的是,由于各气泡B皆是经由相同的气泡混合通道12后,再流入气泡收集器14中堆栈形成三维结构,故所形成的三维支架中每个孔洞的大小大致相同。
[0083]除此之外,如图所示,图5为本发明另一实施例的三维支架的制备方法,三维支架的制备方法还可包括:将这些三维支架浸置于蛋白质溶液中(步骤S50),其中,本实施例的步骤SlO至步骤S40相同,可参考前述,在此不加赘述。而在步骤S50中,即将步骤S40所形成的三维支架浸置于蛋白质溶液,且优选地,蛋白质溶液包括纤维连接蛋白,以将纤维连接蛋白接合于三维支架,使三维支架可模拟细胞外基质(extracellular matrix,ECM)以供细胞培养,达成研究上或医疗上的目的。当然在其它实施例中,蛋白质溶液也可以为其它蛋白质,本发明不局限于纤维连接蛋白。优选地,三维支架的制备方法还可包括步骤S42,将三维支架浸置于交联试剂中,使交联试剂先与三维支架连接后,再使纤维连接蛋白通过交联试剂的结构进而接合于三维支架。详细而言,由于单体分子(第一材料,本实施例以丙烯酰胺为例)为胶体溶液的主要成分,故交联试剂优选为具有异双官能基的物质,其一端可连结于单
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