一种具有微通道结构的材料及其制备方法和应用

本发明涉及生物医学工程，特别涉及一种具有微通道结构的材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、生物组织再生材料是一类专门设计用于引导和促进人体组织再生的医用材料，它们能够模拟天然组织的功能和结构，或者作为支架来帮助患者自身的细胞生长并最终形成新的健康组织。

2、生物材料血管化一直是生物医学领域关注的难题。通过模拟微血管结构制备的材料用于生物体能有效促进组织液递送和组织化再生。多孔结构设计有利于促进生物组织再生材料内部水氧交换，但相比而言，直接在材料内部构建通畅的仿微血管结构来模拟生物体环境更有利于促进细胞的浸透、组织液的交换和免疫细胞的递送。

3、当前，通常有研究者尝试采用牺牲法构建微通道系统，但当前牺牲法制备微通道技术还在探索阶段，并未受到普遍认可；也有研究者采用3d打印法构建微通道，但3d打印的精度有限制，通常难以精细到几十微米级，且过于庞大的微血管网络使打印的时间和技术成本巨大。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提出一种具有微通道结构的材料及其制备方法和应用，旨在提供一种能制备出精细度较高且较通畅的微通道的方法。

2、为实现上述目的，本发明提出一种具有微通道结构的材料的制备方法，包括以下步骤：

3、s10、获取刺激响应纤维，所述刺激响应纤维在受到刺激后会产生热量；

4、s20、将所述刺激响应纤维和液态主体材料混合，降低温度至低于熔点使其凝固，得固体混合物；

5、s30、刺激所述固体混合物，使所述刺激响应纤维产生热量，局部熔化固体混合物，使至少部分局部熔化的固体混合物所形成的液体互相连通，并延伸至所述固体混合物表面；所述液体包括液态主体材料；

6、s40、去除所述液体，得具有微通道结构的材料。

7、在一实施方式中，所述刺激响应纤维的直径为20nm～2mm；和/或，

8、所述刺激响应纤维的长度大于0.1mm；和/或，

9、所述刺激响应纤维和主体材料溶液混合后，所述刺激响应纤维在所述主体材料中的累加长度密度为5m/ml～300m/ml。

10、在一实施方式中，所述刺激响应纤维包括光热纤维、声热纤维、电热纤维、电磁场热响应纤维中的任一种；和/或，

11、所述主体材料包括可交联材料和不可交联高分子材料中的任一种。

12、在一实施方式中，步骤s10包括：

13、获取刺激响应材料，将所述刺激响应材料制成刺激响应纤维；

14、其中，所述将刺激响应材料制成刺激响应纤维的方法包括静电纺丝技术、3d打印技术、熔融纺丝技术、静电直写技术、以及模具法技术中的任一种。

15、在一实施方式中，所述液态主体材料为可交联材料溶液时，步骤s40包括：

16、去除所述液体中的溶剂，使所述液体中的溶质附着于所述微通道结构的通道内壁上，然后使可交联材料发生交联反应固化，同时所述固体颗粒和可交联材料发生交联反应固化形成通道壁，得具有微通道结构的材料。

17、在一实施方式中，步骤s40包括：

18、在压力低于760mm汞柱条件下，所述液体中的气体膨胀，溶剂沸腾并转变为气态，从所述固体混合物中溢出，以使所述液体中的溶质析出为固体颗粒，固体颗粒附着到通道内壁，然后使可交联材料发生交联反应固化，同时所述固体颗粒和可交联材料发生交联反应固化形成通道壁；和/或，

19、将所述局部熔化的固体混合物浸泡在醇试剂中，醇试剂至少部分替换所述溶剂，以使所述液体中的溶质析出为固体颗粒，固体颗粒附着到通道内壁，然后使可交联材料发生交联反应固化，同时所述固体颗粒和可交联材料发生交联反应固化形成通道壁；所述溶质不溶于所述醇试剂。

20、在一实施方式中，然后使可交联材料发生交联反应固化，同时所述固体颗粒和可交联材料发生交联反应固化形成通道壁，得具有微通道结构的材料包括：

21、在光照条件下，使可交联材料发生交联固化，同时所述固体颗粒和可交联材料发生交联反应固化形成通道壁，得具有微通道结构的材料。

22、本发明还提出一种具有微通道结构的材料，包括：

23、主体；以及，

24、微通道结构，所述微通道结构中至少一条通道贯通所述主体的表面向所述主体的内部延伸；

25、其中，所述微通道结构包括通道壁和空腔，所述空腔中包括刺激响应纤维。

26、在一实施方式中，所述通道壁的密度大于或等于主体的密度；和/或，

27、所述微通道的平均内径为10μm～100μm。

28、本发明还提供一种具有微通道结构的材料在制备仿生血管支架中的应用，所述具有微通道结构的材料的方法包括以下步骤：

29、s10、获取刺激响应纤维，所述刺激响应纤维在受到刺激后会产生热量；

30、s20、将所述刺激响应纤维和液态主体材料混合，降低温度至低于熔点使其凝固，得固体混合物；

31、s30、刺激所述固体混合物，使所述刺激响应纤维产生热量，局部熔化固体混合物，使至少部分局部熔化的固体混合物所形成的液体互相连通，并延伸至所述固体混合物表面；所述液体包括液态主体材料；

32、s40、去除所述液体，得具有微通道结构的材料。

33、本发明提出一种具有微通道结构的材料及其制备方法和应用，固体混合物中的刺激响应纤维在相应刺激下会产生热量，该热量会使与刺激响应纤维接触的固体混合物熔化产生液体，由于纤维呈丝状且互相纠缠接触，因此熔化后产生的液体相互连通，并延伸至固体混合物表面，提升了微通道的通畅性，能较好地控制通道的直径大小，增加了微通道的通路数目；去除液体后，得具有微通道结构的材料，所获得具有微通道结构的材料具有较多分支通道。

技术特征：

1.一种具有微通道结构的材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的具有微通道结构的材料的制备方法，其特征在于，所述刺激响应纤维的直径为20nm～2mm；和/或，

3.如权利要求1所述的具有微通道结构的材料的制备方法，其特征在于，所述刺激响应纤维包括光热纤维、声热纤维、电热纤维、电磁场热响应纤维中的任一种；和/或，

4.如权利要求1所述的具有微通道结构的材料的制备方法，其特征在于，步骤s10包括：

5.如权利要求3所述的具有微通道结构的材料的制备方法，其特征在于，所述液态主体材料为可交联材料溶液时，步骤s40包括：

6.如权利要求5所述的具有微通道结构的材料的制备方法，其特征在于，步骤s40包括：

7.如权利要求5所述的具有微通道结构的材料的制备方法，其特征在于，然后使可交联材料发生交联反应固化，同时所述固体颗粒和可交联材料发生交联反应固化形成通道壁，得具有微通道结构的材料包括：

8.一种根据权利要求1至7任一项所述的具有微通道结构的材料的制备方法所制备的具有微通道结构的材料，其特征在于，包括：

9.如权利要求8所述的具有微通道结构的材料，其特征在于，所述通道壁的密度大于或等于主体的密度；和/或，

10.一种具有微通道结构的材料在制备仿生血管支架中的应用，其特征在于，所述仿生血管支架包括如权利要求1至7任意一项所述的具有微通道结构的材料的制备方法所制备的具有微通道结构的材料或权利要求8至9任意一项所述的具有微通道结构的材料。

技术总结本发明公开了一种具有微通道结构的材料及其制备方法和应用，涉及生物医学工程技术领域，所述具有微通道结构的材料的制备方法包括获取刺激响应纤维，所述刺激响应纤维在受到刺激后会产生热量；将所述刺激响应纤维和液态主体材料混合，降低温度至低于熔点使其凝固，得固体混合物；刺激所述固体混合物，使所述刺激响应纤维产生热量，局部熔化固体混合物，使至少部分局部熔化的固体混合物所形成的液体互相连通，并延伸至所述固体混合物表面；所述液体包括液态主体材料；去除所述液体，得具有微通道结构的材料。由于纤维呈丝状且互相纠缠接触，熔化后产生的液体相互连通，提升了微通道的通畅性，能较好地控制通道的直径大小，增加了微通道的通路数目。技术研发人员：王江林,冯柯鑫受保护的技术使用者：华中科技大学技术研发日：技术公布日：2024/9/2