[发明专利]一种水母触须启发的离散结构色微球植入纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种水母触须启发的离散结构色微球植入纤维及其制备方法和应用，制备方法为：步骤一、制备共流微流控芯片，包括内相毛细管和外相毛细管；步骤二、利用牺牲模板法制备得到离散的结构色水凝胶微球，并将其均匀分散在具有一定粘度的水溶液中，作为内相溶液；选取可快速固化的且具有弹性的水凝胶前体溶液作为外相溶液；将内相溶液和外相溶液同时分别通入共流微流控芯片的内相毛细管和外相毛细管中，得益于微通道中的层流状态，外相溶液可以实现对内相溶液的包裹，在紫外下实现固化，得到离散结构色微球植入纤维。本发明制备方法简单、易于操作、可实现大量生产，制得的微纤维具有可重复性、操作方便、结果可靠等优点。

技术领域

本发明属于生物材料领域，涉及一种微纤维，尤其涉及一种水母触须启发的离散结构色微球植入纤维及其制备方法和应用。

背景技术

触觉传感器可以实现对人体皮肤的模拟，并且已广泛应用于从电子皮肤到人机界面系统等各个领域。触觉传感器中最基本也是最重要的部分是传感部分，它可以将压力、温度、湿度等环境信息转换成电信号或光信号，便于监控。在各种传感器中，微纤维，特别是响应型微纤维，由于其灵活可控的特性，可以实现的对外界环境的监测能力越强。但是现有的微纤维只能对整个纤维感知到的物理或化学变化做出反应，在一定程度上缺乏空间识别能力，限制了其在实际触觉感知中的应用。因此，具有空间识别功能的新型柔性传感微纤维的研制仍是一个值得期待的课题。

而在生物界中，对于水母等生物有机体和其他动物来说，皮肤、肌肉的整合以及独立的中枢神经系统，能够以更高的空间分辨率和灵敏度有效地感知外部刺激。对现有的多种仿生材料进行考察后发现，由自组装光子晶体模板复制而成的反蛋白石水凝胶材料因其空间有序的晶格结构，可以呈现出明亮的结构颜色，特别是在不同的刺激条件下，材料的体积或形状发生变化时，其结构颜色或光子带隙光谱会发生位移。因此，反蛋白石水凝胶微球在生物条形码、光子学、传感器等方面具有重要的应用价值。

发明内容

为了解决传统微纤维传感器无法实现单点传感的缺点，本发明提供了一种水母触须启发的离散结构色微球植入纤维及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明提供一种水母触须启发的离散结构色微球植入纤维的制备方法，具有这样的特征：包括以下步骤：

步骤一、制备共流微流控芯片，包括内相毛细管和外相毛细管，内相毛细管的端部插入外相毛细管的端部，并与外相毛细管相连通；内相毛细管和外相毛细管的交接处插入通入外相毛细管的点胶针头，并利用环氧树脂进行封闭和固定；

步骤二、利用牺牲模板法制备得到离散的结构色水凝胶微球，并将其均匀分散在粘度为400-700cP的水溶液中，作为内相溶液；选取可快速固化的且具有弹性的水凝胶前体溶液作为外相溶液；将内相溶液和外相溶液同时分别通入共流微流控芯片的内相毛细管和外相毛细管中，得益于微通道中的层流状态，外相溶液可以实现对内相溶液的包裹，在紫外下实现固化，得到离散结构色微球植入纤维。

进一步，本发明提供一种水母触须启发的离散结构色微球植入纤维的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，通入内相溶液时，使植入的结构色水凝胶微球之间的距离保持一致。

进一步，本发明提供一种水母触须启发的离散结构色微球植入纤维的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，所述外相溶液为聚丙烯酰胺水凝胶前体溶液。

进一步，本发明提供一种水母触须启发的离散结构色微球植入纤维的制备方法，还可以具有这样的特征：其中，所述内相溶液中的水溶液为聚乙烯醇溶液。