CN116198138A - 一种含有疏水纹理内表面的硅胶血管模型的制作方法 - Google Patents
一种含有疏水纹理内表面的硅胶血管模型的制作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116198138A CN116198138A CN202310182034.6A CN202310182034A CN116198138A CN 116198138 A CN116198138 A CN 116198138A CN 202310182034 A CN202310182034 A CN 202310182034A CN 116198138 A CN116198138 A CN 116198138A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silica gel
- water
- blood vessel
- feathers
- model
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 58
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 56
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 title claims abstract description 49
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 title claims abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 36
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 52
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 claims description 35
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 34
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 32
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 13
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 10
- 230000002792 vascular Effects 0.000 claims description 10
- 241001137251 Corvidae Species 0.000 claims description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 4
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 claims description 4
- 241000271566 Aves Species 0.000 claims description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 3
- 108010025899 gelatin film Proteins 0.000 claims description 3
- 229920005669 high impact polystyrene Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004797 high-impact polystyrene Substances 0.000 claims description 3
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims 1
- 239000002473 artificial blood Substances 0.000 abstract description 13
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 abstract description 11
- 239000008280 blood Substances 0.000 abstract description 11
- 208000007536 Thrombosis Diseases 0.000 abstract description 8
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 abstract description 6
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 14
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 14
- 239000003146 anticoagulant agent Substances 0.000 description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 7
- 239000000306 component Substances 0.000 description 6
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 229940127219 anticoagulant drug Drugs 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 239000002195 soluble material Substances 0.000 description 4
- HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N Heparin Chemical compound OC1C(NC(=O)C)C(O)OC(COS(O)(=O)=O)C1OC1C(OS(O)(=O)=O)C(O)C(OC2C(C(OS(O)(=O)=O)C(OC3C(C(O)C(O)C(O3)C(O)=O)OS(O)(=O)=O)C(CO)O2)NS(O)(=O)=O)C(C(O)=O)O1 HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 3
- 239000012503 blood component Substances 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 229960002897 heparin Drugs 0.000 description 3
- 229920000669 heparin Polymers 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229920006268 silicone film Polymers 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000003075 superhydrophobic effect Effects 0.000 description 3
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000009123 Fibrin Human genes 0.000 description 2
- 108010073385 Fibrin Proteins 0.000 description 2
- BWGVNKXGVNDBDI-UHFFFAOYSA-N Fibrin monomer Chemical compound CNC(=O)CNC(=O)CN BWGVNKXGVNDBDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 230000002785 anti-thrombosis Effects 0.000 description 2
- 230000010100 anticoagulation Effects 0.000 description 2
- 239000012237 artificial material Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 2
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229950003499 fibrin Drugs 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- XMGQYMWWDOXHJM-UHFFFAOYSA-N limonene Chemical compound CC(=C)C1CCC(C)=CC1 XMGQYMWWDOXHJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 230000009885 systemic effect Effects 0.000 description 2
- 210000004026 tunica intima Anatomy 0.000 description 2
- 241000251730 Chondrichthyes Species 0.000 description 1
- 235000011201 Ginkgo Nutrition 0.000 description 1
- 235000008100 Ginkgo biloba Nutrition 0.000 description 1
- 244000194101 Ginkgo biloba Species 0.000 description 1
- 206010018910 Haemolysis Diseases 0.000 description 1
- 208000002682 Hyperkalemia Diseases 0.000 description 1
- 206010020751 Hypersensitivity Diseases 0.000 description 1
- 206010051602 Laziness Diseases 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- 206010051077 Post procedural haemorrhage Diseases 0.000 description 1
- 208000024248 Vascular System injury Diseases 0.000 description 1
- 208000012339 Vascular injury Diseases 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 208000026935 allergic disease Diseases 0.000 description 1
- 230000003872 anastomosis Effects 0.000 description 1
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 1
- 230000003143 atherosclerotic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000023555 blood coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 230000001684 chronic effect Effects 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000024203 complement activation Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000008717 functional decline Effects 0.000 description 1
- 230000008588 hemolysis Effects 0.000 description 1
- 230000005660 hydrophilic surface Effects 0.000 description 1
- 230000009610 hypersensitivity Effects 0.000 description 1
- 208000006575 hypertriglyceridemia Diseases 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 210000000265 leukocyte Anatomy 0.000 description 1
- 229940087305 limonene Drugs 0.000 description 1
- 235000001510 limonene Nutrition 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 230000001453 nonthrombogenic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000003362 replicative effect Effects 0.000 description 1
- 235000015170 shellfish Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000002174 soft lithography Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 206010043554 thrombocytopenia Diseases 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C69/00—Combinations of shaping techniques not provided for in a single one of main groups B29C39/00 - B29C67/00, e.g. associations of moulding and joining techniques; Apparatus therefore
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
- B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
- B29C33/3842—Manufacturing moulds, e.g. shaping the mould surface by machining
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
- B29C33/42—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the shape of the moulding surface, e.g. ribs or grooves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
- B29C33/44—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles
- B29C33/52—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with means for, or specially constructed to facilitate, the removal of articles, e.g. of undercut articles soluble or fusible
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C39/00—Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor
- B29C39/02—Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor for making articles of definite length, i.e. discrete articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C39/00—Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor
- B29C39/22—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C39/36—Removing moulded articles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
- B29L2031/00—Other particular articles
- B29L2031/753—Medical equipment; Accessories therefor
- B29L2031/7532—Artificial members, protheses
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
本发明属于外科医疗模拟器材技术领域，提供了一种含有疏水纹理内表面的硅胶血管模型的制作方法，以疏水性生物表面为基础，利用3D打印技术和复刻法，制作带有仿生纹理的硅胶薄膜，再利用3D打印的可溶性浇筑容器通过嵌入硅胶膜、浇筑、高温固化、水箱溶解得到含有内表面疏水纹理的硅胶血管模型。本发明适用于个性化定制不同仿生微结构或纹理表面，可以改善人工血管的血液相容性，能够较好实现血管厚度的均匀性和可控性，且此方法制作的人工血管透明性高，可用于模拟观察血栓形成情况。
Description
技术领域
本发明属于外科医疗模拟器材技术领域，一种含有内表面疏水纹理的硅胶血管的制作方法。
背景技术
自从20世纪早期提出血管吻合术以来，血管的修复和替换一直是治疗急性血管损伤和慢性动脉粥样硬化疾病的关键。直到现在，血管置换和修复是临床上非常常见的外科手术，工程动脉替代品的临床需求巨大。然而，在许多此类手术中，如果不进行全身抗凝，当流动血液中的纤维蛋白和血小板粘附在这些人工材料的表面时，就会形成血栓，这些人工血管可能会因血栓形成而迅速闭塞。因此，需要联合使用可溶性抗凝血药物，如肝素，这大大降低了人工血管的安全性，并阻碍了其有效性。肝素通过术后出血、血小板减少、高甘油三酯血症、高钾血症和高敏感性导致发病率和死亡率，在一些患者人群中禁用肝素，并且大多数不良临床事件导致的药物相关死亡都是由于全身抗凝。因此特别是对于小口径或低流量动脉旁路应用，需要合适的非血栓管腔表面，该表面应防止血液凝固接触活化、血小板粘附和活化以及动脉系统中的血栓形成，同时其面临的免疫接受、必要的组织力学、低血栓形成性和即时可用性等同样巨大的挑战，使得工程动脉的广泛临床应用非常困难。
生物材料的血液相容性是指生物材料表面抑制血栓形成和生物材料对血液的溶血现象、血小板功能降低、白细胞暂时性减少、功能下降以及补体激活等血液生理功能的影响。植入式人工血管，挽救了无数生命，这些人工血管会因为流动血液中的纤维蛋白和血小板粘附在这些人造材料的表面形成血栓而闭塞。提高材料表面的血液相容性是生物材料研究领域中至关重要的环节，而对生物材料进行表面改性又是这一环节中的关键。材料与生物体之间的接触是通过材料表面与生物体相互接触的，所以为了获得一个具有良好血液相容性的材料对材料进行表面改性是非常重要的。材料表面结构与成分、表面形貌、表面能、亲疏水性、荷电性等都能影响材料与生物体的相互作用，通过表面改性处理改变材料表面特征，材料与血液之间的相互作用也会被改变。表面的疏水性及自由能对血液成分的吸附、变性等有密切联系，通过对传统材料进行表面化学处理、表面物理改性和生物改性，提高材料表面疏水性，使表面自由能降低到接近血管内膜的表面自由能值，从而提高材料的血液相容性，研究制备能够满足人们需要的生物医用材料。
改善材料的生物相容性，特别是血液相容性的途径主要通过改变材料的表面性质实现的，而改变材料表面的润湿性能就是其中的有效途径之一。一般地，具有强疏水性和强亲水性表面的材料都具有较好的血液相容性。当材料表面的疏水性增强时，由于对血液成分的吸附能力下降而具有较好的血液相容性。另外，材料表面的疏水性以及自由能对血液成分的吸附、变性等有密切联系。提高材料表面的疏水性可以降低表面自由能，使表面自由能降低到接近血管内膜的表面自由能值，可取得良好的抗血栓性能。材料表面的润湿性能是由表面的化学组成和微观几何结构共同决定的。超疏水表面的获得一般通过降低表面自由能和在疏水材料表面上构建合适的粗糙结构来实现。材料表面的化学组成决定其表面自由能，因此对材料的润湿性有重要影响。然而对于固体光滑表面，即使具有最低的表面自由能表面，它与水的接触角也只能达到110度左右，要实现高接触角超疏水表面，必须考虑在疏水材料表面上构建合适的粗糙结构。
目前，在人工血管内侧制备纹理或者微结构的技术难度大，存在效率低、效果差的问题，因此，这里我们介绍一种含有疏水纹理内表面的硅胶血管的制作方法。这种制作方法过程相对简单，可适用于制作小口径血管以及不同壁厚的硅胶血管模型，可以个性化定制血管内侧的仿生微结构，通过复刻具有疏水纹理内表面的硅胶血管提高血液相容性，可用于实验来模拟观察人工血管的血栓形成情况，为临床血管置换手术治疗提供理论依据。
专利申请：抗血栓、促组织再生的三层仿生人工血管及其制备方法，申请号CN202210888742.7。其主要问题在于三层仿生人工血管的血管内层使用了抗凝剂，这可能会产生抗凝剂脱落或凝血功能异常等副作用。
专利申请：具微纳仿生内膜结构的静电纺丝人工血管的制备方法，申请号CN201210287469.9。该方法制备的人工血管具有仿血管内膜取向排列微结构，使得该人工血管的血液相容性达到临床抗凝血性能的要求，但该制备方法制作人工血管成本高，操作复杂，制作不同微结构表面的难度大。
专利申请：一种内表面带有微结构的人工血管的制备装置及制备方法，申请号CN202210738869.0。其主要问题在于对于制作的血管尺寸要求较高，对于小口径的血管制作难度大，制作带有微结构柱片的具体操作不详，制作个性化微结构难度大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种含有内表面纹理或者微结构的硅胶血管的制作方法，该方法可以制作出内壁含有疏水纹理的硅胶血管模型，对于个性化纹理或者微结构血管模型具有一定的通用性。解决了现有方法需要特殊的加工设备或复杂的工艺过程的问题。本专利的整体制作流程简单，不需要借助任何特殊的加工设备，提高了该方法的适用性。
本发明的技术方案：
一种含有疏水纹理内表面的硅胶血管模型的制作方法，由于自然界中动物的羽毛、植物叶子的表面等大多具有润湿性不同的纹理特征。公开的实验数据表明，鸟类的羽毛如喜鹊羽毛、天鹅的羽毛，植物叶片如银杏叶、荷叶，海洋生物表面如鲨鱼皮、贝类的纹理均具有较高的疏水性，本专利主要以喜鹊羽毛纹理为例，使用复刻法，将具有疏水性羽毛纹理复刻到硅胶表面，使用其他纹理表面的复刻方法相同。利用3D打印机对于复刻法模具进行基于可溶性材料的打印制作，并且配置加入一定比例固化剂的硅胶。在模具中加满硅胶，将羽毛平整的粘到平板上倒盖在模具上，等到硅胶完全浸润羽毛后，将模具加热使硅胶固化，再将其水浴溶解，取下羽毛后得到含有羽毛纹理的硅胶膜片。
利用3D打印机对于浇筑模具进行基于可溶性材料的打印制作，将打印出来的模型进行表面光滑处理，去除逐层打印带来的阶梯形问题。将硅胶膜有纹理的一面包裹住轴柱后嵌入浇筑容器，从入口处缓慢浇入硅胶，使硅胶沿着硅胶膜两侧边接缝处流下，到硅胶不再下沉时，将模具加热使硅胶固化，再将其水浴溶解，得到有内表面纹理的硅胶血管模型。
对于个性化微结构的血管模型制作，需要首先获个性化的微结构模型，然后利用本专利提供的方法将微结构复刻在硅胶血管内壁。其中，微结构模型可以通过机械微加工、软光刻、光刻蚀等工艺制作而成，且现有技术方法较为成熟。
具体步骤如下：
步骤1：将清洗过的喜鹊羽毛裁剪成规则形状，将羽毛背面固定在亚克力板上；
步骤2：利用3D打印机，使用可溶解打印耗材，打印出方形容器、轴柱和浇筑容器；
步骤3：用水或者打印材料溶解剂溶液均匀地涂拭在所打印器件表面，用于去除打印器件表面的粗糙纹理，经过多次涂拭后烘干，得到表面光滑的打印器件；
步骤4：配置双组份硅胶AB混合溶液，将双组份硅胶AB混合溶液和固化剂按照一定比例混合，得到硅胶溶液；利用真空泵去除因搅拌混入的气泡，得清澈透明的硅胶混合液。
步骤5：将硅胶混合液倒满方形容器直至溢出，把粘有羽毛的亚克力板倒盖在方形容器上，并用重物压盖；
步骤6：将步骤5得到的整体模型烘干，硅胶固化之后，取下亚克力板及羽毛，将整体模型浸没在水中，待方形容器完全溶解后，得到含有羽毛纹理的硅胶膜；
步骤7：将硅胶膜有纹理的那一面包裹住轴柱后嵌入浇筑容器，从浇筑容器的入口处缓慢注入硅胶混合液，直至入口处硅胶混合液不再下沉；
步骤8：将步骤5得到的硅胶血管模型整体烘干，硅胶固化之后，将整个硅胶血管模型浸没在水中，待浇筑容器和轴柱完全溶解后，得到含有内表面纹理的硅胶血管模型。
所述步骤1中，喜鹊羽毛可替换为其他鸟类的羽毛、植物叶片或海洋生物表面。
所述步骤2中，可溶解打印耗材为：PVA(聚乙烯醇)、水溶性石膏、HIPS(抗冲击聚苯乙烯)或ABS(丙烯腈丁苯乙烯)，其中PVA溶于水，HIPS溶于柠檬烯，ABS溶于丙酮等有机溶剂。
所述步骤3中，打印材料溶解剂溶液中PVA与水的质量比为1:10～1:5。
所述步骤4中，使用型号为7055的双组份硅胶，按照A：B＝1：1的质量比配置双组份硅胶AB混合溶液，加入双组份硅胶AB混合溶液总质量的1％的硫化剂，得到硅胶溶液；将其搅拌均匀后放入真空机中抽真空0.5-1小时，得到清澈透明的硅胶混合液。
所述步骤6中，固化条件为：于60℃-90℃恒温烘干箱内固化2小时以上。
所述步骤6中，溶解的过程为：将固化后的整体模型放入水箱中，直至方形容器完全溶解。为了加速方形容器溶解，可在水箱内注入60-100℃热水，每1-3小时更换一次热水，使用恒温烘箱控制水温为60-100℃，经过2-10次换水操作，直至方形容器完全溶解。
所述步骤8中，固化条件为：于60℃-90℃恒温烘干箱内固化6小时以上。
所述步骤8中，溶解的过程为：将固化后的硅胶血管模型放入水箱中，水箱内注入60-100℃热水，每1-3小时更换一次热水，使用恒温烘箱控制水温为60-100℃，进行溶解操作，经过10-25次换水操作，直至浇筑容器以及内部轴柱完全溶解。
本发明的有益成果：
(1)本方法制作硅胶血管成本低，过程简单，具有可重复性；
(2)本方法不采用抗凝剂，只是通过表面微结构的疏水性提高硅胶血管的血液相容性；
(3)本方法适用于个性化定制不同仿生微结构或纹理表面，可以制作不同管径和壁厚的血管模型；
(4)通过本方法制作的内壁具有纹理特征的硅胶血管模型，可以用于实验来模拟观察人工血管的血栓形成情况，为临床血管置换手术治疗提供理论依据。
附图说明
图1是粘有羽毛的亚克力板。
图2是3D打印机使用可溶性材料PVA打印的方形容器。
图3是带有羽毛纹理的硅胶膜。
图4是3D打印机使用可溶性材料PVA打印的浇筑容器和轴柱。
图5是带有包裹着轴柱的纹理硅胶膜的模具。
图6是内表面含有羽毛纹理的硅胶血管模型。
图7是带有包裹着轴柱的纹理硅胶膜的模具示意图。
图中，1是浇筑容器A；2是浇筑容器B；3是轴柱；4是嵌入模具的具有复刻纹理的硅胶膜；5是浇筑入口。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例进一步说明本发明，但不作为对本发明的限制。以下提供了本发明实施方案中所使用的具体材料及其来源。但是，应当理解的是，这些仅仅是示例性的，并不意图限制本发明，与如下试剂和仪器的类型、型号、品质、性质或功能相同或相似的材料均可以用于实施本发明。下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
以具有超疏水性的喜鹊羽毛为例，首先将喜鹊羽毛用清水清洗干净，室温晾干后，将羽毛裁剪成宽15mm，长50mm的较为规整形状。使用双面胶将羽毛背面粘在长80mm的正方形亚克力板上，如图1所示。
使用3D打印机打印模型，3D打印出深1.5mm宽20mm长50mm的PVA容器，如图2所示。用水均匀地涂拭在所打印器件表面，用于去除打印器件表面的粗糙纹理，经过4次涂拭后烘干，得到表面光滑的打印器件。模型制作使用型号为7055的双组份硅胶，按照A：B＝1：1的质量比配置硅胶并加入AB混合液总质量的1％的硫化剂，将其搅拌均匀后放入真空机中抽真空半小时，得到硅胶混合液。
将硅胶混合液倒满方形容器直至溢出，将粘有羽毛的亚克力板倒盖在加满硅胶的方形PVA容器上，用重物压盖，置于60℃恒温烘干箱内固化2h。待硅胶完全固化，取下亚克力板及羽毛，将表面有羽毛微结构的硅胶膜放入水箱中，水箱内注入热水，每三小时换一次热水，使用恒温烘箱控制水温为60℃，进行溶解操作，经过6小时，2次换水操作，可溶性PVA容器完全溶解，即可得到厚1.5mm带有羽毛纹理的硅胶膜，如图3所示。
利用3D打印机，打印出PVA材料的长70mm直径5mm的轴柱以及内直径8mm的浇筑容器，如图4所示。以质量比1：10的PVA材料和水配置成PVA水溶液，将PVA水溶液均匀地涂敷在模型表面，经过四次涂覆并烘干，使得整体模型表面更为光滑。将硅胶膜带有纹理的一侧表面包裹轴柱后嵌入浇筑容器，如图5所示，从入口处缓慢注入硅胶，直至入口处硅胶不再下沉后，将整个模具置于60℃恒温烘干箱内固化6h。
将硅胶固化后的PVA浇筑容器模型放入水箱中，水箱内注入热水，每三小时换一次热水，使用恒温烘箱控制水温为60℃，进行溶解操作，经过48小时，16次换水操作，可溶性容器以及内部轴柱完全溶解，即可得到带有羽毛纹理的硅胶血管模型，如图6所示。
与现有的人工硅胶血管相比，本发明制备过程十分简单，并且加工设备的依懒性不高，可实现内表面微结构的个性化定制以及厚度可控的血管模型制作。
以上示例性实施方式所呈现的描述仅用以说明本发明的技术方案，并不想要成为毫无遗漏的，也不想要把本发明限制为所描述的精确形式。显然，本领域的普通技术人员根据上述示例做出很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员便于理解、实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的保护范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。
Claims (9)
1.一种含有疏水纹理内表面的硅胶血管模型的制作方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1：将清洗过的喜鹊羽毛裁剪成规则形状，将羽毛背面固定在亚克力板上；
步骤2：利用3D打印机，使用可溶解打印耗材，打印出方形容器、轴柱和浇筑容器；
步骤3：用水或者打印材料溶解剂溶液均匀地涂拭在所打印器件表面，用于去除打印器件表面的粗糙纹理，经过多次涂拭后烘干，得到表面光滑的打印器件；
步骤4：配置双组份硅胶AB混合溶液，将双组份硅胶AB混合溶液和固化剂按照一定比例混合，得到硅胶溶液；利用真空泵去除因搅拌混入的气泡，得清澈透明的硅胶混合液；
步骤5：将硅胶混合液倒满方形容器直至溢出，把粘有羽毛的亚克力板倒盖在方形容器上，并用重物压盖；
步骤6：将步骤5得到的整体模型烘干，硅胶固化之后，取下亚克力板及羽毛，将整体模型浸没在水中，待方形容器完全溶解后，得到含有羽毛纹理的硅胶膜；
步骤7：将硅胶膜有纹理的那一面包裹住轴柱后嵌入浇筑容器，从浇筑容器的入口处缓慢注入硅胶混合液，直至入口处硅胶混合液不再下沉；
步骤8：将步骤5得到的硅胶血管模型整体烘干，硅胶固化之后，将整个硅胶血管模型浸没在水中，待浇筑容器和轴柱完全溶解后，得到含有内表面纹理的硅胶血管模型。
2.根据权利要求1所述的一种含有疏水纹理内表面的硅胶血管模型的制作方法，其特征在于，所述步骤1中，喜鹊羽毛可替换为其他鸟类的羽毛、植物叶片或海洋生物表面。
3.根据权利要求1所述的一种含有疏水纹理内表面的硅胶血管模型的制作方法，其特征在于，所述步骤2中，可溶解打印耗材为：PVA、水溶性石膏、HIPS或ABS。
4.根据权利要求1所述的一种含有疏水纹理内表面的硅胶血管模型的制作方法，其特征在于，所述步骤3中，打印材料溶解剂溶液中PVA与水的质量比为1:10～1:5。
5.根据权利要求1所述的一种含有疏水纹理内表面的硅胶血管模型的制作方法，其特征在于，所述步骤4中，使用型号为7055的双组份硅胶，按照A：B＝1：1的质量比配置双组份硅胶AB混合溶液，加入双组份硅胶AB混合溶液总质量的1％的硫化剂，得到硅胶溶液；将其搅拌均匀后放入真空机中抽真空0.5-1小时，得到清澈透明的硅胶混合液。
6.根据权利要求1所述的一种含有疏水纹理内表面的硅胶血管模型的制作方法，其特征在于，所述步骤6中，固化条件为：于60℃-90℃恒温烘干箱内固化2小时以上。
7.根据权利要求1所述的一种含有疏水纹理内表面的硅胶血管模型的制作方法，其特征在于，所述步骤6中，溶解的过程为：将固化后的整体模型放入水箱中，直至方形容器完全溶解；为了加速方形容器溶解，可在水箱内注入60-100℃热水，每1-3小时更换一次热水，使用恒温烘箱控制水温为60-100℃，经过2-10次换水操作，直至方形容器完全溶解。
8.根据权利要求1所述的一种含有疏水纹理内表面的硅胶血管模型的制作方法，其特征在于，所述步骤8中，固化条件为：于60℃-90℃恒温烘干箱内固化6小时以上。
9.根据权利要求1所述的一种含有疏水纹理内表面的硅胶血管模型的制作方法，其特征在于，所述步骤8中，溶解的过程为：将固化后的硅胶血管模型放入水箱中，水箱内注入60-100℃热水，每1-3小时更换一次热水，使用恒温烘箱控制水温为60-100℃，进行溶解操作，经过10-25次换水操作，直至浇筑容器以及内部轴柱完全溶解。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310182034.6A CN116198138A (zh) | 2023-03-01 | 2023-03-01 | 一种含有疏水纹理内表面的硅胶血管模型的制作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310182034.6A CN116198138A (zh) | 2023-03-01 | 2023-03-01 | 一种含有疏水纹理内表面的硅胶血管模型的制作方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116198138A true CN116198138A (zh) | 2023-06-02 |
Family
ID=86516983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310182034.6A Pending CN116198138A (zh) | 2023-03-01 | 2023-03-01 | 一种含有疏水纹理内表面的硅胶血管模型的制作方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116198138A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6900055B1 (en) * | 1998-10-28 | 2005-05-31 | Cellon S.A. | Preparation of porous silicone rubber for growing cells or living tissue |
| US20110287203A1 (en) * | 2010-05-24 | 2011-11-24 | Integran Technologies Inc. | Articles with super-hydrophobic and/or self-cleaning surfaces and method of making same |
| CN109118921A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-01-01 | 大连理工大学 | 基于可溶材料的个性化透明硅胶模型的制作方法 |
| CN114767325A (zh) * | 2022-04-11 | 2022-07-22 | 江苏理工学院 | 一种表面具有微结构的人造血管及其制备方法 |
| WO2023015575A1 (zh) * | 2021-08-13 | 2023-02-16 | 苏州大学 | 一种pdms可修复超疏水涂层及其制备方法 |
-
2023
- 2023-03-01 CN CN202310182034.6A patent/CN116198138A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6900055B1 (en) * | 1998-10-28 | 2005-05-31 | Cellon S.A. | Preparation of porous silicone rubber for growing cells or living tissue |
| US20110287203A1 (en) * | 2010-05-24 | 2011-11-24 | Integran Technologies Inc. | Articles with super-hydrophobic and/or self-cleaning surfaces and method of making same |
| CN109118921A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-01-01 | 大连理工大学 | 基于可溶材料的个性化透明硅胶模型的制作方法 |
| WO2023015575A1 (zh) * | 2021-08-13 | 2023-02-16 | 苏州大学 | 一种pdms可修复超疏水涂层及其制备方法 |
| CN114767325A (zh) * | 2022-04-11 | 2022-07-22 | 江苏理工学院 | 一种表面具有微结构的人造血管及其制备方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "樱桃叶片表面的特殊复合浸润性及仿生制备", 东北师大学报（自然科学版), vol. 48, no. 4, 31 December 2016 (2016-12-31), pages 122 - 124 * |
| 王筱宁;杨雨凡;徐佳盛;蔡静蕊;: "聚乙烯醇材料超疏水改性现状及发展趋势", 绿色包装, no. 05, 15 May 2019 (2019-05-15) * |
| 陈立;韩东;江雷;: "仿生血管界面材料的研究与构筑", 东南大学学报(医学版), no. 01, 25 February 2011 (2011-02-25) * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Razavi et al. | Silicone-based bioscaffolds for cellular therapies | |
| CN102501344B (zh) | 一种具有仿生周期结构的血液相容性材料表面的构建方法 | |
| Zhang et al. | Layer-by-layer assembly methods and their biomedical applications | |
| CN102923639B (zh) | 一种基于植物叶脉的仿生微流道系统精确成形方法 | |
| CN107320780B (zh) | 一种中空管结构的多层水凝胶及其制备方法与应用 | |
| CN105985925B (zh) | 一种全功能人工器官拟合体及其制备和培养方法 | |
| CN108149342B (zh) | 基于微流控技术的复合空腔微纤维的制备方法 | |
| JPH01271438A (ja) | 多孔性表面を有する中空エラストマー物体の製造方法 | |
| Tan et al. | Design and fabrication of a non-clogging scaffold composed of semi-permeable membrane | |
| CN1883420A (zh) | 一种仿生肝组织工程支架与接口及其成形工艺 | |
| Ching et al. | Biomimetic vasculatures by 3D‐printed porous molds | |
| CN107286359B (zh) | 一种异质多层结构的水凝胶及其制备方法 | |
| CN111921016A (zh) | 一种人工器官制造模具及人工器官制造方法 | |
| CN116198138A (zh) | 一种含有疏水纹理内表面的硅胶血管模型的制作方法 | |
| CN111471641B (zh) | 多片层单元水凝胶包被的仿生毛细血管网的3d打印制法 | |
| CN208130077U (zh) | 一种基于水凝胶的中空管结构 | |
| CN111733125B (zh) | 基于3d打印技术的浇筑成型仿生毛细血管网的制法 | |
| CN115558601B (zh) | 一种迷你哺乳动物模型及其应用 | |
| CN112608882B (zh) | 一种植有内皮细胞的硅胶血管模型的制作方法 | |
| Wang et al. | JSR photolithography based microvessel scaffold fabrication and cell seeding | |
| CN116966943A (zh) | 一种层级血管化微流控器官芯片及其制备方法 | |
| Qi et al. | A 3D bioprinted hydrogel multilevel arc vascular channel combined with an isomaltol core sacrificial process | |
| CN114767325A (zh) | 一种表面具有微结构的人造血管及其制备方法 | |
| CN113528337A (zh) | 一种用于器官制造和药物筛选的组合模具及其使用方法 | |
| JP2018010034A (ja) | 臓器モデルおよびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |