CN106237944B - 核壳结构制备方法和核壳结构制备设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及核壳结构制备技术领域，特别涉及一种核壳结构制备方法和核壳结构制备设备。本发明的核壳结构制备方法包括：核材液体滴定步骤：将核材液体滴入具有作用表面的生成单元中，作用表面为疏水性表面以使核材液体在作用表面的作用下单独成型为球状体或在作用表面的作用下与生成单元中已成型的球状体结合进一步成型为球状体；和壳材液体滴定步骤：将壳材液体滴入生成单元中，以使壳材液体包覆于生成单元中已成型的球状体上形成壳层以在生成单元中进一步形成球状体。本发明巧妙地利用作用表面的疏水性特点对滴入生成单元中的核材液体进行成型处理，能够实现对核壳结构成型形状的有效控制，保证核壳结构具有更好的球形度。

Description

核壳结构制备方法和核壳结构制备设备

技术领域

本发明涉及核壳结构制备技术领域，特别涉及一种核壳结构制备方法和核壳结构制备设备。

背景技术

核壳结构是指成膜材料将固体、液体或气体等材料囊于其中所形成的直径1～1000μm的微小球状结构，其中，核壳结构内部装载的材料称为核材(或称芯材)，而外部包囊的壁膜则称为壳材(或称为壁材)。生物砖(又称生物墨汁)是一种应用于生物打印(如3D生物打印领域)、组织工程、再生医学等领域的核壳结构，由于生物打印技术产生的生物组织和器官均要求具有一定的生物学功能，因此，作为生物打印材料的生物砖通常以包含细胞的胶原溶液作为核材液体，而且，由于生物组织和器官的结构均非常精细，因此，生物砖的粒径比一般的核壳结构更小，通常需要控制在10～200μm之间，并且尺寸精度要求非常高。

现有技术中仍采用传统的生化室实验室手动制备工艺来制备核壳结构，其中最常用的制备方法是锐孔法。锐孔法通常将核材液体和壳材液体溶解于同一溶液中，然后通过对盛装有核壳混合溶液的滴管或注射器等滴液装置施加振动或电压脉冲将核壳混合溶液滴入固化剂中，核壳混合溶液在固化剂中迅速固化从而形成核壳结构。

相应地，现有的核壳结构制备仪器，通常也是基于锐孔法来制备核壳结构的，其包括振动(或脉冲)施加装置、滴液装置和设置在滴液装置下方的反应容器，反应容器中盛放有固化剂，滴液装置则在振动(或脉冲)施加装置的作用下将核壳混合溶液滴入反应容器中，滴入反应容器中的核壳混合溶液在固化剂的作用下固化形成核壳结构，其中，振动(或脉冲)施加装置通过对滴液装置内的溶液的流动通道部位施加一定频率和一定振幅的振荡来使溶液射流断裂形成预设粒径大小的液滴。

发明人经过分析研究发现，现有的核壳结构制备方法和制备仪器存在以下几方面的问题：

(1)难以控制核壳结构的成型形状。基于现有技术制备核壳结构时，核壳混合溶液直接滴入固化剂中进行固化，核层的形状及壳层的形状均是在固化过程中依靠各自自身的化学反应来形成的，而未对核层和壳层的成型形状加以控制，因此，核层及壳层的成型形状难以得到有效控制，核层和壳层的成型形状随机性较大，核层的球形度较差，包覆于核层上的壳层的球形度也较差，以致于最终形成的核壳结构的成型效果并不理想。而且，由于核层的形状是依靠自身化学反应形成的，这也就要求核材液体自身具有易于成型为球状的特点，从而使得现有技术中可用核材液体的选择范围受到限制，一些不易成型为球状的材料则难以利用现有技术制备形成符合要求的核壳结构，而这也就导致现有技术难以实现某些核壳结构的制备，以致于会阻碍某些特定技术领域的发展，例如，胶原需要在特定条件下才能成型，基于现有技术难以利用胶原直接制成核壳结构。。

(2)振动或脉冲分液容易影响核壳结构的性能。现有技术中通过振动法或脉冲法进行分液，由于振动或电压脉冲会影响核材液体和壳材液体的性能，因此，通过振动法进行分液会影响核壳结构的性能，尤其对于有特殊性能要求的核壳结构，例如核材带有具有生物活性的细胞的核壳结构，振动或脉冲分液法的不利影响更加突出。

(3)制备得到的核壳结构的粒径较大。现有技术采用滴管或注射器进行滴加，每次滴加量较多，液滴尺寸较大，而由于核壳结构的粒径与溶液滴加量直接相关，因此，所制备得到的核壳结构的粒径也较大，通常在500μm以上，而正如前所述，某些技术领域要求核壳结构具有更小的粒径尺寸，例如，生物打印技术领域要求生物砖的粒径控制在10～200μm之间，可见，现有技术难以满足生物打印等技术领域对核壳结构粒径的要求。

(4)制备得到的核壳结构的尺寸误差较大，难以保证核壳结构的尺寸精度。现有技术中采用滴管或注射器来实现核材液体及壳材液体的吸取和滴加，一方面，由于滴管和注射器均无法精确且实时地反应其所吸取的溶液量，因此，难以保证滴管和注射器每次吸取的溶液满足制备要求；另一方面，滴管和注射器也难以控制每次滴加量的精度，因此，现有技术难以保证核壳结构的尺寸精度，这不仅会造成每次滴加时实际滴加量与预设滴加量不同，单一核壳结构的实际粒径与预设粒径误差较大，而且也会造成难以保证多次、重复分量滴定过程的精准性，既无法保证不同次滴加量的一致性，满足某些情况下对不同核壳结构粒径的一致性要求，也难以保证不同次滴加量按照预设差异进行变化，满足某些情况下对粒径的差异性要求，例如，基于现有技术就难以制得具有多层不同厚度壳层的核壳结构。

可见，现有的核壳结构制备方法和制备仪器难以满足包括生物砖等核壳结构的制备要求，存在成型形状不佳、粒径较大、尺寸精度较差、效率较低等缺陷，而且还存在容易损害生物砖细胞活性的问题。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是：现有的核壳结构制备方法难以控制核壳结构的成型形状。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种核壳结构制备方法和核壳结构制备设备。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种核壳结构制备方法，其包括以下步骤：

核材液体滴定步骤：将核材液体滴入具有作用表面的生成单元中，作用表面为疏水性表面以使核材液体在作用表面的作用下单独成型为球状体或在作用表面的作用下与生成单元中已成型的球状体结合进一步成型为球状体；和，

壳材液体滴定步骤：将壳材液体滴入生成单元中以使壳材液体包覆于生成单元中已成型的球状体上形成壳层并在生成单元中进一步形成球状体。

可选地，在壳材液体滴定步骤中，壳材液体在作用表面上对生成单元中已成型的球状体进行包覆以进一步形成球状体。

可选地，核壳结构制备方法还包括预处理步骤，预处理步骤对核材液体和/或壳材液体进行使核材液体或壳材液体能够与生成单元中已成型的球状体结合的预处理。

可选地，在预处理步骤中，让核材液体和/或壳材液体与生成单元中已成型的球状体带有不同的电荷来使核材液体或壳材液体与生成单元中已成型的球状体结合。

可选地，在预处理步骤中，还包括对核材液体或壳材液体的pH值进行调节的步骤。

可选地，在对核材液体的pH值进行调节的步骤中，将核材液体的pH值调节至6-10。

可选地，核壳结构制备方法还包括：

核材液体固化步骤：设置在核材液体滴定步骤和壳材液体滴定步骤之间，对在核材液体滴定步骤中形成的球状体进行固化处理；

和/或，

壳材液体固化步骤：设置在壳材液体滴定步骤之后，对在壳材液体滴定步骤中形成的壳层进行固化处理。

可选地，固化处理包括滴入固化剂实现固化或者包括控制温度实现固化。

可选地，固化处理包括控制温度实现固化，控制温度为20-40°，时间为5-180分钟。

可选地，重复核材液体滴定步骤至少两次以形成具有至少两层核层的球状体；和/或，重复壳材液体滴定步骤至少两次以形成具有至少两层壳层的球状体。

可选地，核壳结构制备方法还包括壳液滴定量确定步骤：对壳材液体滴定步骤中壳材液体的滴加量进行确定。

可选地，核壳结构制备方法还包括余液清除步骤：对壳材液体滴定步骤之后生成单元中残余的液体进行清除。

可选地，在余液清除步骤中，首先向生成单元中滴加清洗液对生成单元中残余的壳材液体进行清洗，然后将清洗液和残余的壳材液体一起排出至生成单元之外。

可选地，壳材液体滴定步骤包括：在壳材液体包覆于生成单元中已成型的球状体的过程中晃动生成单元使壳材液体均匀包覆于生成单元中已成型的球状体上。

可选地，核壳结构制备方法还包括对核材液体和壳材液体进行温度控制。

可选地，在核材液体滴定步骤中，利用压缩空气将核材液体分散成预设粒径的液滴滴入生成单元中；和/或，在壳材液体滴定步骤中，利用压缩空气将壳材液体分散成预设粒径的液滴滴入生成单元中。

可选地，疏水性表面为超疏水性表面。

本发明第二方面提供一种核壳结构制备设备，其包括滴液装置和生成装置，生成装置包括至少一个生成单元，生成单元具有作用表面，作用表面为疏水性表面，滴液装置用于将核材液体和/或壳材液体滴入生成单元中，作用表面使核材液体单独成型为球状体或者使核材液体与生成单元中已成型的球状体结合进一步成型为球状体，壳材液体包覆于生成单元中已成型的球状体上形成壳层并在生成单元中进一步形成球状体。

可选地，作用表面为平面，或者，作用表面包括下凹曲面部。

可选地，生成单元为平板，作用表面为平板的板面；或者，生成单元为顶端开口的腔室，腔室的底壁为平面或者包括下凹曲面部，作用表面为腔室的底壁。

可选地，下凹曲面部呈U型或球冠型。

可选地，生成装置包括至少两个生成单元，至少两个生成单元彼此隔离地设置于生成装置上。

可选地，核壳结构制备设备还包括晃动装置，晃动装置用于在核材液体或壳材液体包覆生成单元中已成型的球状体的过程中使生成单元产生能使核材液体或壳材液体均匀包覆于生成单元中已成型的球状体上的晃动。

可选地，生成装置还包括排液结构，排液结构用于排出形成核壳结构后生成单元中的剩余液体。

可选地，生成单元为顶端开口的腔室，腔室的底壁为作用表面，其中，排液结构设置在腔室的底壁上；或者，排液结构设置在腔室的侧壁上。

可选地，排液结构设置在腔室的侧壁上，且核壳结构制备设备还包括倾斜控制装置，倾斜控制装置用于在排出形成核壳结构后生成单元中的剩余液体时控制生成单元向着腔室的设有排液结构的侧壁一侧倾斜。

可选地，排液结构包括与生成单元连通的排液孔。

可选地，排液结构还包括对排液孔进行封堵的封堵件，封堵件与排液孔可拆卸地连接。

可选地，滴液装置包括分液装置和至少一个吸头，吸头能够吸取核材液体和/或壳材液体，分液装置包括压缩空气充入部和至少一个用于安装吸头的吸头安装部，压缩空气充入部通过吸头安装部向吸头内充入压缩空气以将吸头内的核材液体或壳材液体分散成预设粒径的液滴滴入生成单元中。

可选地，吸头的内壁至少用于滴加核材液体和/或壳材液体的滴加端的部分为疏水性表面。

可选地，滴液装置还包括吸取量检测部，吸取量检测部用于检测吸头所吸取的核材液体或壳材液体的吸取量。

可选地，核材液体和/或壳材液体的吸取量可调节。

可选地，滴液装置包括至少两个吸头，至少两个吸头中至少有一个用于吸取核材液体，至少两个吸头中至少有一个用于吸取壳材液体。

可选地，分液装置包括至少两个吸头安装部，至少两个吸头安装部之间的距离可以调节。

可选地，吸头可拆卸地安装于吸头安装部上。

可选地，核壳结构制备设备还包括吸头存放模块，吸头存放模块用于存放吸头。

可选地，核壳结构制备设备还包括位移驱动装置，位移驱动装置用于控制滴液装置与生成单元的相对运动。

可选地，核壳结构制备设备还包括储液装置，储液装置至少包括第一储液空间和第二储液空间，第一储液空间用于储存核材液体，第二储液空间用于储存壳材液体。

可选地，储液装置还包括第三储液空间，第三储液空间用于储存清洗液；和/或，储液装置还包括第四储液空间，第四储液空间用于储存固化剂。

可选地，核壳结构制备设备还包括温控模块，温控模块用于控制核材液体和/或壳材液体的温度。

可选地，温控模块包括第一温控模块，第一温控模块用于控制生成单元的温度以使生成单元的温度能够与核材液体和/或壳材液体所需要的温度保持一致；和/或，核壳结构制备设备还包括储液装置，储液装置至少包括第一储液空间和第二储液空间，第一储液空间用于储存核材液体，第二储液空间用于储存壳材液体，温控模块包括第二温控模块，第二温控模块用于控制储液装置的温度以使储液装置的温度能够与核材液体和/或壳材液体所需要的温度保持一致。

可选地，核壳结构制备设备还包括材料预处理装置，材料预处理装置用于对核材液体和/或壳材液体进行能使核材液体或壳材液体与生成单元中已成型的球状体结合的预处理。

可选地，材料预处理装置通过使核材液体和/或壳材液体与生成单元中已成型的球状体带上相反电荷。

可选地，核壳结构制备设备为生物活性微球制备设备。

可选地，疏水性表面为超疏水性表面。

本发明的核壳结构制备方法，不同于现有技术中的锐孔法，其利用作用表面的疏水性特点对滴入生成单元中的核材液体进行成型处理，使核材液体成型为球状体，不仅能够保证核层的球形度，而且也便于壳材液体更加均匀地对球状体进行包裹，并使得壳材液体能够对球状体进行完整地包裹，从而保证最终制得的核壳结构具有更好的球形度，可见，相对于现有技术中直接将核壳混合溶液滴入固化剂中并依靠固化过程中自发的化学反应来成型的方式，本发明的核壳结构制备方法能够实现对核壳结构的成型形状的有效控制，保证核壳结构具有较好的球形度。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1a示出液滴滴入亲水性表面上的成型形状示意图。

图1b示出液滴滴入疏水性表面上的成型形状示意图。

图2示出本发明第一实施例的核壳结构制备设备的结构示意图。

图3示出图2所示实施例中作为生成装置的孔板的俯视图。

图4示出底壁为U型时的盲孔的结构示意图，并示出通过基于该盲孔滴加不同容量待反应液形成不同预设粒径球状体的过程的示意图。

图5示出底壁为平面时的盲孔的结构示意图，并示出基于该盲孔通过滴加不同容量待反应液形成不同预设粒径球状体的过程的示意图。

图6示出具有单层核层和双层壳层的核壳结构。

图7示出具有双层核层和单层壳层的核壳结构。

图8示出具有双层核层和双层壳层的核壳结构。

图中：

1、滴液装置；11、分液装置；12、吸头；

2、孔板；21、盲孔；211、作用表面；

3、吸头存放模块；

43、XYZ运动模组；

51、第一温控模块；511、均热板；52、第二温控模块；

6、储液装置；61、第一储液空间；62、第二储液空间；

7、底座；71、第一底板；72、第二底板；

8、支撑架；

9、控制装置。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，“核壳结构”是指利用成膜材料将固体、液体或气体包囊于其中所形成的结构，其中，用于形成核层的材料称为核材，而用于形成外部包囊的壳层的材料称为壳材。

如本文中所使用的，术语“生物砖”用于指通过本发明的方法构建的一种基本单元，其可用于多个领域，例如生物打印(如3D生物打印)、组织工程、再生医学等领域。优选地，本发明的生物砖可以具有的结构和组成为：包含细胞的核层，其中，细胞能够进行生长、增殖、分化或迁移，核层由生物可降解材料制成，并且为细胞的生命活动提供所需的物质；和，封装核层的壳层，壳层位于外侧，由生物可降解材料制成，并且为内部的核层和细胞提供力学保护，这种优选结构的生物砖可以作为生物3D打印的基础单元。基于本发明的核壳结构制备方法所制备的核壳结构表现为生物活性微球。

在本发明的某些实施方式中，生物砖的核层包裹一种或多种细胞，诸如一个或多个细胞，例如1-10⁶个细胞,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个细胞。

在某些优选的实施方式中，本发明的方法所制备的核壳结构(例如生物砖)为固体或半固体。在某些其他优选的实施方式中，本发明的方法所制备的核壳结构(例如生物砖)为凝胶态，例如，本发明的方法所制备的核壳结构(例如生物砖)的核层和/或壳层可以为凝胶态。在某些优选的实施方式中，本发明的方法所制备的核壳结构(例如生物砖)包含水凝胶。在某些优选的实施方式中，水凝胶包含海藻酸盐、琼脂糖、明胶、壳聚糖或其它水溶性或亲水性聚合物。

本发明第一方面提供了一种核壳结构制备方法，其包括以下几个步骤：

核材液体滴定步骤：将核材液体滴入具有作用表面211的生成单元中，作用表面211为疏水性表面以使核材液体在作用表面211的作用下单独成型为球状体或在作用表面211的作用下与生成单元中已成型的球状体结合进一步成型为球状体；和

壳材液体滴定步骤：将壳材液体滴入生成单元中，以使壳材液体包覆于生成单元中已成型的球状体上形成壳层并在生成单元中进一步形成球状体壳材液体滴定步骤。

液体滴入固体表面后，经过固-液-气三相交点处的气-液界面的切线与固液交界线之间的夹角为接触角，接触角越大，则固体表面的疏水性越强，滴入该固体表面的液体也就更容易形成球体。依据接触角的不同，可以将固体表面分为亲水性表面、疏水性表面和超疏水性表面，其中，亲水性表面是指接触角小于90°的固体表面，如图1a所示，当液体滴入亲水性表面时，其无法成型为球状，而是“趴”在固体表面上，呈扁平状；疏水性表面是指接触角大于90°的固体表面，超疏水性表面则是指接触角大于150°且滚动角小于10°的固体表面，如图1b所示，当液体滴至疏水性表面上时，其成型为球状或椭球状。

不同于现有技术中的锐孔法，本发明的核壳结构制备方法巧妙地利用作用表面211的疏水性特点对滴入生成单元中的核材液体进行成型处理，使核材液体成型为球状体，不仅能够保证核层的球形度，而且也便于壳材液体更加均匀地对球状体进行包裹，并使得壳材液体能够对球状体进行完整地包裹，从而保证最终制得的核壳结构具有更好的球形度，可见，相对于现有技术中直接将核壳混合溶液滴入固化剂中并依靠固化过程中自发的化学反应来成型的方式，本发明的核壳结构制备方法能够实现对核壳结构的成型形状的有效控制，保证核壳结构具有较好的球形度。

本发明的球状体不仅指球体，也包括椭球体、也可以包括接近球体或椭球体的其它类球体。基于本发明的核壳结构制备方法，可以制备具有单层核层和单层壳层的核壳结构，这种情况下，在核材液体滴定步骤中，核材液体在作用表面211的作用下单独成型为球状体，形成单层核层；且在壳材液体滴定步骤中，壳材液体对单层的核层(单层的核层即为此种情况下生成单元中已成型的球状体)进行包裹，形成单层壳层，并最终形成具有单层核层和单层壳层的核壳结构。而且，基于本发明的核壳结构制备方法，还可以制备具有多层核层的核壳结构，这类核壳结构具有至少两层核层，这种情况下，在本发明的核材液体滴定步骤中，核材液体在作用表面211的作用下与生成单元中已成型的球状体结合进一步成型为球状体，此处生成单元中已成型的球状体可以为已形成的至少一层核层；或者为已形成的具有至少一层壳层的核壳结合物。类似地，基于本发明的核壳结构制备方法，也可以制备具有多层壳层的核壳结构，这类核壳结构具有至少两层壳层，这种情况下，壳材液体滴定步骤中，壳材液体包覆的对象(也即生成单元中已成型的球状体)可以为已形成的具有至少一层壳层的核壳结合物。

为了得到多层核层，本发明的核壳结构制备方法，可以在壳材液体滴定步骤之前，重复核材液体滴定步骤至少两次，这样可以形成具有至少两层核层的球状体，其中各层核层可以为相同或不同的核材；类似地，为了得到多层壳层，本发明的核壳结构制备方法，可以在核材液体滴定步骤之后，重复壳材液体滴定步骤至少两次，这样可以形成具有至少两层壳层的球状体，其中各层壳层可以为相同或不同的壳材。

可见，本发明的核壳结构制备方法，不仅能够制备具有单层核层和单层壳层的核壳结构，而且还可以制备具有多层核层和/或多层壳层的核壳结构，从而能够满足实际中对各类核壳结构的需求。

此外，由于基于本发明的核壳结构制备方法，核层和壳层的成型不再依赖于自身的化学反应，因此，其不仅适用于易于成型的核材液体，也适用于不易成型的核材液体，从而本发明能够有效扩大可用核材液体的选择范围，使得生物砖等核壳结构的制备不再受到核材液体自身成型性能的限制，对于生物打印等技术领域的发展具有重要的意义。

在本发明中，疏水性表面优选为超疏水性表面，这样作用表面211能够进一步改善核材液体所形成的球状体的球形度，并最终进一步改善所制得的核壳结构的球形度。

在本发明的壳材液体滴定步骤中，壳材液体对球状体的包覆优选在作用表面211上进行，这样作用表面211也能够对壳材液体起到一定的成型作用，一方面能使壳材液体对生成单元中已成型的球状体的包裹更加充分且均匀，另一方面也能改善所形成的壳层的球形度，从而能够进一步改善最终制得的核壳结构的球形度。

在本发明的核材液体滴定步骤中，可以利用压缩空气将核材液体分散成预设粒径的液滴滴入生成单元中；而在本发明的壳材液体滴定步骤中，也可以利用压缩空气将壳材液体分散成预设粒径的液滴滴入生成单元中。采用压缩空气分液法，由于无须对核材液体和壳材液体施加振动，对核材液体和壳材液体的性能影响较小，因此能够有效解决现有技术中采用振动或脉冲施加装置进行分液所造成的损害核壳结构性能的问题，尤其对于内部含有细胞的胶原等核材液体，压缩空气分液方式可以显著降低对细胞活性的损害，满足生物打印领域对核壳结构的生物活性的要求。而且，通过采用压缩空气分液方式，本发明的核壳结构制备方法能够制得粒径更小的核壳结构，可以满足生物打印领域对粒径的要求，且能够准确且实时地控制吸取的溶液量，并能够较为精确地控制每次滴加量的精度，有效减小尺寸误差，既能够满足对粒径的一致性要求，也能够满足对粒径的差异性要求。

为了使得壳材液体更容易地包覆于球状体上，在核材液体滴定步骤之前，本发明的核壳结构制备方法还可以包括预处理步骤，该预处理步骤使核材液体或壳材液体能够与生成单元中已成型的球状体结合。在该预处理步骤中，可以让核材液体或壳材液体与生成单元中已成型的球状体带上不同的电荷来使核材液体或壳材液体能够利用静电吸附作用与生成单元中已成型的球状体彼此结合。且为了进一步改善静电吸附效果，在该预处理步骤中，还包括对核材液体或壳材液体的pH值进行调节的步骤，通过对核材液体或壳材液体的pH值进行调节，可以使得核材液体或壳材液体中参与静电吸附的电荷更多，静电吸附的反应更为剧烈，核材液体或壳材液体对整个球状体的包覆更加充分。当然，除静电吸附方式外，该预处理步骤也可以采用其他方式来使核材液体或壳材液体与生成单元中已成型的球状体彼此结合，此处的结合可以是壳材液体或核材液体的全部物质与生成单元中已成型的球状体相结合，也可以是壳材液体或核材液体中的部分物质与生成单元中已成型的球状体相结合。

需要说明的是，本发明壳材液体滴定步骤中壳材液体的滴加量可以通过预先计算的方式来确定，以实现对壳材液体的按需定量滴定，基于此，在本发明的核壳结构制备方法中可以设置壳液滴定量确定步骤，具体地，可以依据核层的体积、厚度和电荷量等参数进行提前预估和确定壳材液体的滴加量，以使得所滴加的壳材液体量恰好满足使用要求。但作为一种可替代实施方式，在本发明的壳材液体滴定步骤中，也可以先向生成单元中滴入过量的壳材液体，之后再通过余液清除步骤将壳材液体滴定步骤之后生成单元中的残余液体排出，这样可以有效避免因核层的体积、厚度和电荷量等参数不易确定或者所确定的参数容易存在偏差等原因造成的所确定的壳材液体的滴加量仍不准确的问题，保证壳材液体滴加量能够满足使用要求。优选地，在该余液清洗步骤中，首先向生成单元中滴加清洗液对生成单元中残余的壳材液体进行清洗，利用该清洗液去除壳材液体中多余的带电物质，以避免多余的带电壳材液体在球状体表面形成非均匀结构或凸起结构，影响核壳结构的成型形状及理化性能，然后将清洗液和残余的壳材液体(即未与球状体结合的、多余的壳材液体)一起排出至生成单元之外。

而且，为了使壳材液体更均匀地包覆于球状体上，在本发明的壳材液体滴定步骤中，可以在壳材液体包覆于球状体的过程中晃动生成单元，通过这种晃动来使壳材液体均匀包覆于生成单元中的球状体上。此处的晃动可以手动施加，也可以通过晃动装置施加。此外，由于核壳结构制备所用到的一些液体对温度有一定的要求，例如内部含有细胞的生物砖的核材液体要求温度能够保证其内部细胞的活性，因此，为了满足核壳结构对温度的要求，本发明的核壳结构制备方法可以在制备过程中对核材液体和/或壳材液体的温度进行控制。

本发明的核壳结构制备方法还可以包括核材液体固化步骤和/或壳材液体固化步骤，其中，核材液体固化步骤设置在核材液体滴定步骤和壳材液体滴定步骤之间，对在核材液体滴定步骤中形成的球状体进行固化处理；壳材液体固化步骤设置在壳材液体滴定步骤之后，对在壳材液体滴定步骤中形成的壳层进行固化处理，也即核材液体固化步骤和壳材液体固化步骤分别用于对核层和壳层进行固化处理，由于固化后的核层和壳层的液体流动性得以减弱，因此这样能使核层和壳层更加稳定，也能够进一步保证核层和壳层的成型效果。本发明的固化处理可以通过向生成单元中滴入固化剂来实现固化，即固化剂固化方式，但由于本发明中不再依靠滴入固化剂中的化学反应来实现成型，因此，本发明的固化处理也不再局限于固化剂固化方式，而还可以通过控制温度来实现固化，即温控固化方式。可见，相对于现有技术中的锐孔法，本发明的核壳结构制备方法可用的固化方式更加多样和灵活。

根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种核壳结构制备设备。图2-5分别示出了本发明两个实施例的核壳结构制备设备的结构示意图。参照图2-5，本发明所提供的核壳结构制备设备，包括滴液装置1和生成装置，其中，生成装置包括至少一个生成单元，生成单元具有作用表面211，作用表面211为疏水性表面，滴液装置1用于将核材液体和/或壳材液体滴入生成单元中，且作用表面211使核材液体单独成型为球状体或者使核材液体与生成单元中已成型的球状体结合进一步成型为球状体，壳材液体包覆于生成单元中已成型的球状体上形成壳层以在生成单元中进一步形成球状体。

本发明的核壳结构制备设备巧妙地利用了疏水性表面的特点，将生成单元的作用表面211设置为疏水性表面，使得被滴液装置1先滴入生成单元中的核材液体能够成型为球状或椭球状，形成具有良好球形度的球状体，便于后滴入生成单元中的壳溶液均匀且可预期地对其进行包裹，并使得壳材液体能够对球状体进行完整地包裹，形成具有较好球形度的核壳结构。可见，本发明的核壳结构制备设备，通过利用作用表面211的疏水性特点控制球状体的球形度，能够实现对核壳结构成型形状的控制，使得核壳结构具有更好的球形度。而且，在壳材液体于作用表面211上对球状体进行包裹的情况下，作用表面211也能对壳材液体起到一定的成型作用，从而能够进一步改善核壳结构的球形度。

本发明的作用表面可以为平面，例如，生成单元为平板，作用表面211为该平板的板面；或者，生成单元为顶端开口的腔室(如为一烧杯)，且该腔室的底壁为平面，作用表面211为该腔室的底壁。在这种情况下，核壳结构制备设备利用作用表面211的疏水性或超疏水性特点控制核壳结构的成型形状。

但优选地，本发明的作用表面211包括下凹曲面部，例如，生成单元为顶端开口的腔室(如为一烧杯)，且该腔室的底壁包括下凹曲面部，作用表面211为该腔室的底壁。由于下凹曲面部可以产生使核材液体和壳材液体向中心汇聚的导向作用，这样不仅能够使核材液体和壳材液体更容易成型为球状或椭球状，使核壳结构具有更好的球形度，而且，使壳材液体向中心汇聚还可以使得核材液体和/或壳材液体更快速且充分地包覆于球状体上，提高包裹效率，并进一步改善包裹效果。可见，在这种情况下，核壳结构制备设备不仅可以利用作用表面211的疏水性特点控制核壳结构的成型形状，而且还可以利用下凹曲面部的汇聚导向作用进一步改善核壳结构的球形度，并进一步提高核材液体和/或壳材液体对球状体的包裹效率。更优选地，下凹曲面部呈U型或者球冠型。

本发明的生成单元可以为一个或至少两个，但为了进一步提高制备效率，生成单元优选为至少两个，这至少两个生成单元彼此隔离地设置于生成装置上，这样核壳结构制备设备可以同时完成多个核壳结构的制备，从而能够节约制备时间，提高制备效率。此外，各个生成单元彼此隔离，还能够保证各个核壳结构制备过程的独立性，一方面，相对于同时在同一生成单元中制备多个核壳结构的情况，由于各个核壳结构的制备不再相互干扰，因此可以保证每个核壳结构的性能不受其他核壳结构的影响；另一方面，各个核壳结构制备过程相互独立，如图4和图5所示，也便于通过控制各个生成单元中滴加量的不同来实现不同粒径核壳结构的同时制备，甚至，可以通过在各个生成单元中滴加不同的核材液体或者壳材液体来实现不同种类核壳结构的同时制备，从而使得本发明的核壳结构制备设备能够满足更多样的制备需求；再一方面，由于各个生成单元彼此隔离，因此，即使晃动生成装置，也不会造成各个生成单元的相互干扰，从而使得可以通过在壳材液体包覆球状体的过程中晃动生成单元来使壳材液体更加均匀地包覆于球状体上，这种晃动可以由操作人员手动晃动，但优选地，可以在本发明的核壳结构制备设备中设置晃动装置，通过该晃动装置来实现所需的晃动，也即该晃动装置用于在壳材液体包覆球状体过程中使生成单元产生能使壳材液体均匀包覆于球状体上的晃动，以进一步改善核壳结构的成型效果。

核壳结构制备完成后生成单元中仍有可能存在残余液体，例如多余的壳材液体、清洗液或者固化剂等，当然可以利用海绵或其他类似的吸水物质将残余液体排出，但为了使得残余液体能够被更干净的排出且使得对这些残余液体的处理更加方便，本发明优选通过设置排液结构将残余液体排出，作为一种实施方式，排液结构包括与生成单元连通的排液孔，更进一步地，排液结构还包括对排液孔进行封堵的封堵件，封堵件与排液孔可拆卸地连接，这样当核壳结构制备完成后需要对剩余液体进行处理时，只需将封堵件从排液孔上拆下使剩余液体从排液孔流出即可，而当剩余液体排除干净后重新将封堵件封堵与排液孔上，又可以保证核壳结构制备过程的顺利进行，方便且易于实现。当生成单元为前述的顶端开口的腔室，且作用表面211为该腔室的底壁时，排液结构可以设置在该腔室的底壁上，或者，排液结构也可以设置在该腔室的侧壁上，在这种情况下，可以设置倾斜控制装置，该倾斜控制装置用于在需要排出形成核壳结构后生成单元中的剩余液体时控制生成单元向着腔室的设有排液结构的侧壁一侧倾斜，这样既能够保证多余溶液的方便排出，又可以避免因设置排液结构而影响核壳结构的制备，尤其可以避免排液结构影响核材液体在作用表面211上的成型效果。

为了避免现有技术中采用振动或脉冲施加装置进行分液所造成的损害核壳结构性能的问题，本发明的滴液装置1可以包括分液装置11和至少一个吸头12，吸头12能够吸取核材液体和/或壳材液体，分液装置11包括压缩空气充入部和至少一个用于安装吸头12的吸头安装部，压缩空气充入部通过吸头安装部向吸头12内充入压缩空气以将吸头12内的核材液体或壳材液体分散成预设粒径的液滴滴入生成单元中。该滴液装置1的分液装置11通过压缩空气将核材液体或壳材液体分散成预设粒径的液滴，实现压缩空气分液方法，由于无须利用现有技术中的振动或脉冲施加装置对核材液体和壳材液体施加振动，因此，可以有效避免因振动分液方式所造成的损害核壳结构性能的问题，尤其对于内部含有细胞的胶原等核材液体，压缩空气分液方式可以显著降低对细胞活性的损害，满足生物打印等领域对核壳结构的生物活性的要求。而且，通过采用具有压缩空气充入部的分液装置11，本发明的核壳结构制备设备能够制得粒径更小的核壳结构，可以满足生物打印领域对粒径的要求，且能够准确且实时地控制吸取的溶液量，并能够较为精确地控制每次滴加量的精度，有效减小尺寸误差，既能够满足对粒径的一致性要求，也能够满足对粒径的差异性要求。

本发明的滴液装置1，包括至少一个吸头12，也即滴液装置1可以包括一个吸头12或者至少两个吸头12。其中，对于滴液装置1只包括一个吸头12的情况，该吸头12既用于吸取核材液体，又用于吸取壳材液体，也即其需要先后吸取核材液体和壳材液体，在这种情况下，为了避免核材液体与壳材液体的相互干扰，在完成核材液体滴定之后以及开始吸取壳材液体之前，需要通过清洗吸头12等方式对吸头12内残余的核材液体进行清除，这不仅会导致制备过程较为复杂，也会导致制备效率较低。为了解决该问题，本发明的滴液装置1优选包括至少两个吸头12，这至少两个吸头12中至少有一个用于吸取核材液体，且这至少两个吸头12中至少有一个用于吸取壳材液体，也即使用不同的吸头12分别对核材液体和壳材液体进行吸取，从而能够有效避免核材液体和壳材液体的相互干扰，并使得在完成核材液体滴定之后以及开始吸取壳材液体之前的吸头12清洗步骤可以省略，进而能够有效简化利用该核壳结构制备设备制备核壳结构的操作步骤，提高制备效率。更优选地，滴液装置1包括多个吸头12，其中一部分吸头12用于吸取核材液体，同时另外一部分吸头12用于吸取壳材液体，而且当制备过程中还需要使用清洗液等其他溶液时，还可以利用单独的一部分吸头12用于吸取清洗液等其他溶液，这样既使得每种溶液都由专门的吸头12进行吸取，避免不同溶液之间的相互干扰，又可以减少制备过程中吸头12的清洗频率，提高制备效率。

为了使得吸头12的吸取量更加精准，本发明的滴液装置1还包括吸取量检测部，该吸取量检测部能够检测吸头12所吸取的核材液体或壳材液体的量，这样可以保证所吸取的溶液剂量符合制备要求，以免因吸取量过少或过多而影响核壳结构制备过程的顺利进行。为了制得粒径更小的核壳结构，本发明的吸头12还可以采用内径为130μm的长毛细玻璃管或钢针等枪头结构，基于这种枪头结构的吸头12，可以实现数十nl级液滴的滴加，生成粒径更小的核壳结构，例如，采用0.1μl的微量进样针最小能滴定0.05μl的液量(SGE，锥型)，生成粒径大小为300um左右的核壳结构。可见，基于本发明的滴液装置1，能够制得粒径更小的核壳结构，可以满足生物打印领域对粒径的要求，且能够准确且实时地控制吸取的溶液量，并能够较为精确地控制每次滴加量的精度，有效减小尺寸误差，既能够满足对粒径的一致性要求，也能够满足对粒径的差异性要求。

而且，与作用表面211类似地，吸头12的内壁至少用于滴加核材液体和/或壳材液体的滴加端的部分也可以设置为疏水性表面，也即吸头12的整个内壁或者仅吸头12的滴定端的内壁可以设置为疏水性表面，通过这种设置，可以有效避免滴定时液体对吸头12内壁的粘挂，使得滴定过程更容易实现，提高滴定效率，而且还可以防止核材液体和壳材液体在吸头12内的不必要的残留，进一步保证滴液装置1的灵敏度。

此外，为了方便吸头12的更换和清洗，在本发明中，吸头12可拆卸地安装于吸头安装部上，这样当需要对吸头12进行更换或清洗时，可以方便地将吸头12取下。基于此，本发明的核壳结构制备设备还可以包括吸头存放模块3，吸头存放模块3用于存放吸头12，由于将吸头12统一存放于该吸头存放模块3上，因此能够方便吸头12的集中管理，并保证吸头12的有序取放，尤其对于滴液装置1包括多个吸头12的情况，可以在吸头存放模块3上划分不同的存放区域，以实现用于存放吸取核材液体的吸头12、用于吸取壳材液体的吸头12以及用于吸取清洗液或固化剂的吸头12的分区域存放，有效避免具有不同用途的吸头12相互混淆。

本发明的分液装置11可以只包括一个吸头安装部或者包括至少两个吸头安装部，其中优选地，分液装置11包括至少两个吸头安装部，这样能够同时对多个生成单元进行滴加，保证能够同时制备多个核壳结构，使得制备效率得以有效提高；进一步地，这至少两个吸头安装部设置为彼此之间的距离可以调节，这样可以满足不同生成单元之间的不同间隔要求，提高滴定效率，保证滴定效果。

为了便于吸头12吸取相应的液体，本发明的核壳结构制备设备还可以包括储液装置6，且由于本发明至少需要用到核材液体和壳材液体，该储液装置6至少包括第一储液空间61和第二储液空间62，其中，第一储液空间61用于储存核材液体，第二储液空间62用于储存壳材液体，其中第一储液空间61和第二储液空间62的数量可以根据核壳结构的核层以及壳层的种类和数量进行增减。基于此，当需要吸取核材液体时，只需控制吸头12移动至第一储液空间61处进行吸取即可，而当需要吸取壳材液体时，则控制吸头12移动至第二储液空间62处进行吸取，由于针对不同的溶液设有不同的储液空间，因此可以有效避免不同溶液的混淆，使得吸头12的吸取更加方便快捷。当然，当制备过程还需要用到固化剂和/或清洗液时，储液装置6还可以包括第三储液空间和/或第四储液空间，其中，第三储液空间用于储存清洗液，第四储液空间则用于储存固化剂。本发明的储液装置6可以包括多个独立的容器，其中每一个容器成为一个独立的储液空间；或者，储液装置6也可以为一个具有多个储液空间的整体，例如可以为一个多孔材料试剂盒，其中每个孔为一个储液空间。

此外，本发明的核壳结构制备设备还可以包括温控模块，温控模块用于控制核材液体和/或壳材液体的温度，例如，温控模块可以包括第一温控模块51，该第一温控模块51用于控制生成单元的温度以使生成单元的温度能够与核材液体和/或壳材液体所需要的温度保持一致；再例如，当核壳结构制备设备中设有前述储液装置6时，温控模块可以包括第二温控模块52，该第二温控模块52用于控制储液装置6的温度以使储液装置6的温度能够与核材液体和/或壳材液体所需要的温度保持一致。

为了使壳材液体和/或壳材液体更好地包覆于球状体上，本发明的核壳结构制备设备还可以包括材料预处理装置，该材料预处理装置用于对核材液体和/或壳材液体进行能使核材液体或壳材液体与生成单元中已成型的球状体结合的预处理，经过材料预处理装置的预处理，壳材液体和/或壳材液体能够更好地结合于生成单元中已成型的球状体表面，对球状体进行包覆。核材液体或壳材液体与球状体的结合，可以通过使材液体或壳材液体与球状体带上相反电荷等方式来实现。基于此，作为材料预处理装置的一种实施方式，材料预处理装置可以通过使核材液体或壳材液体与生成单元中已成型的球状体带上相反电荷，这样壳材液体和/或壳材液体能够在相反电荷之间相互吸引力的作用下吸附于球状体上，结构简单，且易于实现。

在本发明中，核壳结构制备设备还可以包括位移驱动装置，该位移驱动装置用于控制滴液装置1与生成单元的相对运动，这样可以保证滴液装置1能够实现对生成单元的准确滴定。

下面结合图2-图4所示的实施例对本发明的核壳结构制备设备和核壳结构制备方法进行进一步地说明，该实施例所示的核壳结构制备设备为生物砖(生物活性微球)制备设备。

如图2所示，在该实施例中，生物砖制备设备包括滴液装置1、生成装置、吸头存放模块3、位移驱动装置、储液装置6、底座7和连接于底座7上的支撑架8。

储液装置6用于储存待反应的核材液体和壳材液体以及制备过程中需要的其他液体，例如清洗液。如图2所示，在该实施例中，储液装置6为一个集成有第一储液空间61、第二储液空间62和第三储液空间的材料试剂盒，其中，第一储液空间61中储存待反应的核材液体，第二储液空间62中储存待反应的壳材液体，第三储液空间储存清洗液。为了制备得到生物砖，核材液体和壳材液体均为具有较好的流动性具备生物相容性的液体(如溶液和凝胶等)，其中，在该实施例中，核材液体为包含细胞的胶原溶液(细胞个数可以为1～10⁶个)，壳材液体则为聚赖氨酸和/或海藻酸钠溶液。聚赖氨酸溶液的制备步骤可以为：聚赖氨酸(Sigma,Mn150,000～300,000)溶于pH7.2的含氨基酸和葡萄糖的培养基(DMEM高糖培养基)中，得到浓度为0.05％的聚赖氨酸溶液。海藻酸钠溶液的制备步骤可以为：将海藻酸钠溶于DMEM高糖培养基中，得到浓度为0.03％的海藻酸钠溶液。该实施例中的胶原溶液、聚赖氨酸溶液和海藻酸钠溶液均为温敏性溶液，易于实现温控固化，且采用温控固化还能够避免固化剂固化方式对细胞活性的损害，因此，该实施例采用温控固化方式对核层和壳层进行固化，所以，储液装置6中无须设置用于储存固化剂的第四储液空间。

滴液装置1用于吸取液体并将所吸取液体以预设粒径滴定至生成装置上的生成单元中。如图2所示，在该实施例中，滴液装置1包括分液装置11和多个吸头12，其中，分液装置11包括多个用于安装吸头12的吸头安装部(图中只示出一个)，多个吸头安装部之间的距离可以调节，也即该实施例中的滴液装置1为多通道间距可调式滴液装置，可以同时完成对多个生成单元的滴定，且能够满足生成单元间不同的间距要求，滴定效率高，此外，还可以通过设定各个通道的滴定量实现同时制备多个具有不同粒径的生物砖，能够高效地制备不同粒径的生物砖，更有利于满足实际中对生物砖的差异性要求。在该实施例中，分液装置11还包括压缩空气充入部，该压缩空气充入部通过吸头安装部向安装于其上的吸头12内充入压缩空气，吸头12内的液体在压缩空气的作用下被分散成预设粒径的液滴并被滴入生成单元中，由于采用压缩空气分液，因此相对于现有的振动分液方式，能够显著降低对核材液体中细胞的活性的损害，满足生物砖的生物特性要求，尤其对于生物砖这种粒径极小的核壳结构，这种优势更加明显。

如图2所示，在该实施例中，滴液装置1为电子式滴液装置，其包括吸取量检测部，该吸取量检测部能够实时检测并显示吸头12所吸取的核材液体或壳材液体的量，以保证所吸取的溶液剂量符合制备要求，以免因吸取量过少或过多而影响核壳结构制备过程的顺利进行。本实施例中，核材液体和/或壳材液体的吸取量，可根据吸取量检测部反馈调节。可见，采用该实施例的滴液装置1，操作更简便，有利于实现生物砖的自动化制备，显著提高制备效率；此外，采用该实施例的滴液装置1，更容易实现对滴定量的控制，且可以按需对核材液体和/或壳材液体进行单次或多次定量滴定，可以按需调整核层和/或壳层的数量和厚度，从而可以实现对生物砖粒径的控制，例如图4所示的，可以通过向各个生成单元中滴加不同的核材液体和壳材液体剂量，来得到不同粒径的核层或壳层；而且电子式滴液装置相对于现有的毛细管或注射器，滴定精度更高，尺寸误差更小，从而能够制备得到尺寸精度更高的生物砖，也为制备具有多层不同厚度壳层的生物砖提供了基础。

在该实施例中，吸头12的内壁设置为超疏水性表面，以避免溶液对吸头12内壁的粘挂，而且，吸头12与吸头安装部可拆卸连接，例如可以采用轻触式拆卸方式，便于吸头12的更换和清洗。

吸头存放模块3用于存放从吸头安装部上拆卸下来的吸头12以及尚未使用的吸头12。如图2所示，在该实例中，吸头存放模块3为一托盘，该托盘上设有多个存放孔位，吸头12存放于存放孔位中，每一个存放孔位的形状与吸头12的形状相适应，且多个存放孔位呈阵列状分布于托盘上。为了便于使用，吸头存放模块3上划分有第一存放区域、第二存放区域和第三存放区域，其中，存放于第一存放区域的吸头12专门用于吸取核材液体，存放于第二存放区域的吸头12专门用于吸取壳材液体，存放于第三存放区域的吸头12则专门用于吸取清洗液，这样可以有效避免具有不同用途的吸头12相互混淆。

生成装置用于接收由滴液装置1滴加的液体并为核材液体和壳材液体的交联反应提供反应空间。如图3所示，在该实施例中，生成装置为一孔板2，该孔板2上设有多个(例如可以为48个、96个或384个)作为生成单元的盲孔21，每个盲孔21的底壁为每个盲孔21的作用表面211，在该实施例中，作用表面211为超疏水性表面，这样当核材液体和壳材液体先后滴入该盲孔21中后，核材液体会在作用表面211的超疏水性特点的作用下形成球状体，且便于壳材液体更加均匀且充分地包覆于生成单元中已成型的球状体外周，从而保证制备得到的生物砖具有较好的球形度，实现对生物砖成型形状的控制。由于对于生物砖而言，壳层包裹的完整性会严重影响核层内的细胞的存活率，若外部的壳层包裹得不充分或者不完整，细胞容易从壳层的缺口或缝隙中溢出，以致于细胞因无法得到壳层的有效保护而容易受到损伤，存活率降低，而该实施例通过设置超疏水性的作用表面211，使得壳层能够均匀且充分地包覆于球状体上，因此，该实施例能够有效提高细胞的存活率，最终改善生物砖的性能。

为了更清楚地示出对作用表面211进行超疏水处理后的效果，图4中对照示出了液滴滴入未经处理和经过处理后的盲孔21的底壁时的成型形状，如图4所示，左侧第一个盲孔21的底壁未经超疏水处理，液体滴入盲孔21中后，液滴形状呈扁平型；左侧第二个起至右侧的几个盲孔21均经过超疏水处理，液体滴入盲孔21中后，液滴形状呈球形。该实施例中作用表面211的超疏水性可以通过对盲孔21的底壁进行超疏水处理得到，也可以利用超疏水性材料制作孔板21，这样各个盲孔21以及每个盲孔21的各个部分也均具有超疏水性，该方式也能够实现本发明的目的。其中，通过对盲孔21的底壁进行超疏水处理得到超疏水性的作用表面211的优选方式为，在超净室内将孔板21用丙酮、无水乙醇、去离子水等浸洗或擦洗除尘，然后用浸泡或喷枪喷涂等方式将超疏水涂料(经各种全氟化处理得到的涂层或纳米疏水层等满足生物相容性的材料)涂布至盲孔21的内壁，之后置于恒温箱内加热并晾干。

由图3可知，在该实施例中，多个盲孔21彼此间隔设置，从而使得不同的生成单元彼此独立，这一方面有利于同时对多个核壳机构进行制备，有效提高制备效率，另一方面也可以有效避免相邻两个盲孔21的液滴汇聚成大液滴，保证核壳结构具有较小的粒径。而且，如图3所示，这些盲孔21呈阵列状排布，也即这些盲孔21沿着孔板2的长度L方向和宽度B方向彼此间隔均匀地分布，这样设置更便于控制滴液装置1完成对不同盲孔21的滴定。

如图4所示，在该实施例中，每个盲孔21的底壁均呈U型，也即在该实施例中作用表面211呈U型，利用这种U型结构的中心汇聚作用，可以使得核材液体更容易成型为球状体，使核层具有更好的球形度，而且可以使得壳材液体更快速且充分地包覆于球状体上，进一步改善包裹效果，提高包裹效率。

在该实施例中，每个盲孔21的侧壁上设有排液结构(图中未示出)，排液结构包括排液孔和对排液孔进行封堵的封堵件，封堵件与排液孔可拆卸地连接，可以使得排液孔能够按需启闭，既能够保证生物砖的正常制备，又能够方便地将盲孔21内的残余液体排出；同时，生物砖制备设备还包括倾斜控制装置，倾斜控制装置设置在孔板2的下方，其用于在需要排出形成生物砖后盲孔21内的剩余液体时控制孔板2向着盲孔21的设有排液孔的侧壁一侧倾斜，从而能够将盲孔21内的残余液体排出，且设置在盲孔21侧壁上的排液结构不会影响生物砖的正常制备，尤其不会影响核材液体在盲孔21的底壁(作用表面211)上的成型效果。而且，为了防止在排出残余液体的过程中误将生物砖排出，可以将排液孔的孔径大小设置为小于核材液体所形成的球状体的粒径，排液孔的孔径小于核材液体所形成的球状体的粒径，则其一定小于生物砖的粒径，因此，能够避免生物砖的误排出。封堵件并不是必须的，在不设置封堵件的情况下，高于排液孔的液体可以随时排出。

如图2所示，在该实施例中，孔板2相对于底座7不可移动地安装于底座7上的第一底板71上，储液装置6相对于底座7不可移动地安装于底座7上的第二底板72上，吸头存放模块3相对于底座7不可移动地安装于底座7上，滴液装置1则通过位移驱动装置连接于支撑架8上，位移驱动装置包括XYZ运动模组43，XYZ运动模组43安装于支撑架8上，滴液装置1与XYZ运动模组43连接，XYZ运动模组43用于驱动滴液装置1沿着X轴、Y轴和Z轴方向运动。可见，在该实施例中，孔板2、储液装置6和吸头存放模块3均不动，滴液装置1则能够在位移驱动装置的驱动下作三维运动，从而滴液装置1能够相对于孔板2、储液装置6和吸头存放模块3产生X轴、Y轴和Z轴三个方向的相对运动，进而使得滴液装置1能够准确地实现对溶液的吸取和对孔板2的滴定。

由图2可知，在该实施例中，生物砖制备设备还包括温控模块。温控模块用于控制核材液体和壳材液体的温度。如图2所示，在该实施例中，温控模块包括第一温控模块51和第二温控模块52，其中，第一温控模块51设置于第一安装板71与孔板2之间，其用于控制生成单元的温度，一方面使生成单元的温度能够保证核材液体中细胞的活性，另一方面当需要对核层和/或壳层进行固化时，还可以通过该第一温控模块51控制生成单元的温度达到核材液体和/或壳材液体的固化温度，实现温控固化；第二温控模块52设置于储液装置6与第二底板72之间，其用于控制储液装置6的温度，以使储液装置6的温度能够保持待反应核材液体中的细胞的活性。可见，该实施例中的温控模块既能够保证核材液体中的细胞在制备过程中保持良好的活性，最终制备得到具有生物活性的生物砖，又能够实现温控固化，使得核层和壳层更加稳定，并进一步保证核层和壳层的成型效果。

具体地，在该实施例中，第一温控模块51包括作为温控装置的半导体制冷片、温度控制器和散热装置，其中，半导体制冷片用于在温度控制器的控制下对孔板2进行加热或冷却，其设置于孔板2的底部，散热装置用于实现半导体制冷片与环境之间的热传递，其设置在半导体制冷片的底部，更具体地，半导体制冷片具有控温段和非控温段，控温端朝向孔板2设置，非控温端朝向散热装置设置；而且，为了保证传热均匀，在该实施例中，孔板2与半导体制冷片之间还设有均热板511，该均热板511能够实现半导体制冷片与孔板2之间的均匀热传递。第二温控模块52的结构可以与第一温控模块51的结构相同或不同，为了使得结构更加简单，该实施例的第二温控模块52的结构与第一温控模块51的结构相同，此处不再赘述。

而且，由图2可知，在该实施例中，生物砖制备设备还包括控制装置9，该控制装置9不仅能够通过控制位移驱动装置来控制滴液装置1的位移，还能够通过控制第一温控模块51和第二温控模块52来控制孔板2和储液装置6的温度与核材液体和壳材液体所需的温度保持一致。

此外，在该实施例中，生物砖制备设备还包括材料预处理装置(图中未示出)和晃动装置(图中未示出)，其中，该材料预处理装置连接于储液装置6上，具体连接于第一储液空间61和第二储液空间62上，用于使核材液体或壳材液体带上与生成单元中已成型的球状体相反的电荷，以便于核材液体或壳材液体包覆于生成单元中已成型的球状体上，也即在该实施例中，核材液体或壳材液体通过静电吸附方式包覆于生成单元中已成型的球状体上；晃动装置设置于孔板2的下方，其用于在核材液体或壳材液体包覆球状体的过程中对孔板2施加晃动，以使核材液体或壳材液体更加均匀且充分地包覆于球状体上，从而制得更加完整和均匀的生物砖，进一步改善生物砖的理化性能。

基于该实施例的生物砖制备设备，制备具有单层核层和单层壳层的核壳结构的生物砖制备方法如下：

预处理步骤：利用材料预处理装置对第一储液空间61内的核材液体以及第二储液空间62内的壳材液体带上相反电荷；

核材液体滴定步骤：利用滴液装置1吸取第一储液空间61内的核材液体，并利用滴液装置1将所吸取的核材液体分散成预设粒径的液滴滴入孔板2上的盲孔21中，使滴入盲孔21中的核材液体在盲孔21的底壁(作用表面211)的作用下成型为球状体，形成核层；

核材液体固化步骤：通过第一温控模块51控制孔板2的温度至盲孔21的温度达到核材液体的固化温度，实现对核材液体滴定步骤中所形成的球状体的固化处理；

壳材液体滴定步骤：利用滴液装置1吸取第二储液空间62内的壳材液体，并利用滴液装置1将所吸取的壳材液体分散成预设粒径的液滴滴入孔板2上的盲孔21中，使得滴入盲孔21中的壳材液体在作用表面211的作用下对核层进行包覆，且在该包覆过程中通过晃动装置晃动孔板21使得壳材液体均匀地包覆于核层上并与核层发生交联反应，形成壳层；

壳材液体固化步骤：通过第一温控模块51控制孔板2的温度至盲孔21的温度达到壳材液体的固化温度，实现对壳材液体滴定步骤中所形成的壳层的固化处理；

余液清除步骤：利用滴液装置1吸取第三储液空间内的清洗液并将清洗液滴入具有残余壳材液体的盲孔21中，对盲孔21中的残余壳材液体进行清洗，并将清洗液和残余的壳材液体一起排出至盲孔21之外。

经过研究发现，为了得到更好的静电吸附效果，在上述预处理步骤中，还可以对核材液体的pH值进行调节，例如可以将核材液体的pH值调节至6-10(优选调节至7.6)，在该pH值条件下，包含细胞的胶原溶液中参与静电结合的电荷量更多，且静电结合的反应更为剧烈，从而可以得到更好的静电吸附效果；而且，在核材液体固化步骤和壳材液体固化步骤中，固化处理的温度可以控制为20-40°(优选控制为37°)，固化时间可以设定为5-180分钟(固化时间可以根据材料需要在该范围内选定，优选设定为30分钟)，在该固化处理条件下，能够得到较好的固化后的核层和壳层，且能够保证核层内的细胞具有较好的生物活性。

基于上述各步骤，可以制得具有单层核层和单层壳层的生物砖，而为了得到多层核层，只需在壳材液体滴定步骤之前，依次重复核材液体固化步骤之前的各步骤至少两次，这样可以形成至少两层核层，此处的“在壳材液体滴定步骤之前”是指尚未实施壳材液体滴定步骤时，而“核材液体固化步骤以前的各步骤”是指包括核材液体固化步骤在内的各步骤；而为了得到多层壳层，也只需在壳材液体固化步骤之后，依次重复壳材液体滴定步骤至壳材液体固化步骤之间的各步骤至少两次，这样可以形成至少两层壳层，此处的“在壳材液体固化步骤之后”是指已经实施壳材液体固化步骤之后，而“壳材液体滴定步骤至壳材液体固化步骤的各步骤”是指包括壳材液体滴定步骤和壳材液体固化步骤在内的各步骤。可见，基于该实施例的生物砖制备方法，不仅能够制备具有单层核层和单层壳层的生物砖，而且还可以制备具有多层核层和/或多层壳层的生物砖，从而能够满足实际中对各类核壳结构的需求。例如，基于该生物砖制备方法可以制备包括一层核层和三层壳层的生物砖结构，一层核层为包含细胞的胶原溶液，三层壳层分别为包覆于核层外周且由内而外依次排列的聚赖氨酸层、海藻酸钠层和聚赖氨酸层，其中，胶原溶液所带的电荷与聚赖氨酸层所带的电荷相反，海藻酸钠层与聚赖氨酸层所带的电荷相反，以保证各层之间的相互吸附。

此外，在前述各步骤中可以利用温控模块对所述核材液体和所述壳材液体进行温度控制，具体地，在上述预处理步骤中，可以利用第二温控模块52控制储液装置6中的核材液体和壳材液体的温度，以保证待反应的核材液体和壳材液体能够保持较好的生物活性；而在核材液体滴定步骤和壳材液体滴定步骤中，可以利用第二温控模块52对盲孔21中的核材液体和壳材液体进行温度控制，以使盲孔21中的核材液体和壳材液体能够保持较好的生物活性。

为了更清楚地示出该实施例生物砖制备设备的使用方法，以下结合上述生物砖制备方法中的各步骤将该实施例的生物砖制备设备的操作步骤具体说明如下。

在实施核材液体滴定步骤中的核材液体吸取步骤时，该实施例生物砖制备设备的操作步骤为：首先设定滴液装置1的溶液吸取量、滴加量和分液速度等参数；然后由XYZ运动模组43驱动分液装置11移动至吸头存放模块3的第一存放区域上方，将存放于第一存放区域的吸头12安装于分液装置11的吸头安装部上；再移动滴液装置1至储液空间6的第一储液空间61上方，并由XYZ运动模组43驱动吸头12沿着Z轴向下运动至伸入第一储液空间61内吸取核材液体，完成对核材液体的吸取。其中，在吸头12对核材液体进行实际吸取采样之前，还可以预先通过两次吸液和排液对吸头12进行润洗，而在对核材液体进行正式吸取采样之时，可以使吸头12与竖直方向呈20°夹角地伸入第一储液空间61内，且可以实时观察滴液装置1所显示的核材液体的吸取信息，在吸取信息达到预设溶液吸取量后，将吸头12从第一储液空间61中移出。

在实施核材液体滴定步骤中的核材液体滴入步骤时，该实施例生物砖制备设备的操作步骤为：将滴液装置1移动至孔板21的待滴定的盲孔21的上方，使得吸头12与盲孔21对准，并将滴液装置1设置为分液模式，然后通过向吸头12内冲入压缩空气将吸头12内的核材液体分散成预设粒径的液滴滴入不同的盲孔21中，完成对核材液体的滴入。

在实施壳材液体滴定步骤中的壳材液体吸取步骤时，该实施例生物砖制备设备的操作步骤为：首先将滴液装置1移离孔板21上方，进行吹液，将吸头12内残余的核材液体排净；然后重新设定溶液吸取量、滴入量和分液速度，将滴液装置1移动至吸头存放模块3的第一存放区域上方，拆下吸头12并放置于第一存放区域的存放孔位中；再将分液装置11移动至吸头存放模块3的第二存放区域上方，将存放于第二存放区域的吸头12安装于吸头安装部上；最后将滴液装置1移动至储液空间6的第二储液空间62上方，并降下吸头12至伸入第二储液空间62内吸取壳材液体，完成对壳材液体的吸取。

在实施壳材液体滴定步骤中的壳材液体滴入步骤时，该实施例生物砖制备设备的操作步骤为：将滴液装置1移动至孔板21的核材液体滴定步骤中所滴定的盲孔21的上方，使得吸头12与盲孔21对准，并将滴液装置1设置为分液模式，然后通过向吸头12内冲入压缩空气将吸头12内的壳材液体分散成预设粒径的液滴滴入不同的盲孔21中，完成对壳材液体的滴入。

在实施余液清除步骤时，该实施例生物砖制备设备的操作步骤为：将滴液装置1移离孔板21上方，进行吹液，将吸头12内残余的壳材液体排净；将滴液装置1移动至吸头存放模块3的第二存放区域上方，拆下吸头12并放置于第二存放区域的存放孔位中；再将分液装置11移动至吸头存放模块3的第三存放区域上方，将存放于第三存放区域的吸头12安装于吸头安装部上；之后将滴液装置1移动至储液空间6的第三储液空间上方，并降下吸头12至伸入第三储液空间内吸取清洗液，完成对清洗液的吸取；再然后将滴液装置1移动至壳材液体滴定步骤中所滴定的盲孔21的上方，使得吸头12与盲孔21对准，并将滴液装置1设置为分液模式，通过向吸头12内冲入压缩空气将吸头12内的壳材液体分散成预设粒径的液滴滴入各盲孔21中，完成对清洗液的滴入；最后利用倾斜控制装置使孔板2向着设有排液结构的侧壁一侧倾斜，并打开排液孔上的封堵件，使得清洗液与残余的壳材液体从排液孔排出至盲孔21之外。

需要说明的是，由于核材液体固化步骤和壳材液体固化步骤均需要一定的反应时间，因此，上述实施壳材液体滴定步骤和实施余液清除步骤时的操作步骤可以充分利用这些反应时间来进行，而无须再占用额外的时间，所以，采用该实施例的生物砖制备方法能够显著的节约制备时间，提高制备效率。

可见，该实施例的核壳结构制备设备具有以下有益效果：

(1)利用作用表面211的超疏水性特点使核材液体成型为球状体，并使壳材液体能够更加均匀且充分地包覆于核层上，能够实现对生物砖成型形状的控制，可以有效提高生物砖的球形度；

(2)作用表面211设置在孔板2上盲孔21内，相比于单纯的平面构型的超疏水板，不仅制备效率能够显著提高，而且借助孔板2上各盲孔21的孔壁将相邻两个盲孔21内的生物砖制备过程进行隔离，能够保证各生物砖制备过程的独立性，且便于在生物砖的制备过程中，通过晃动孔板2来使其壳材液体更加充分且均匀地包裹，进一步提升壳材液体包裹的完整性和均匀性，有利于进一步改善生物砖的理化性能；

(3)滴液装置1采用压缩空气分液方式，可以有效减小对生物砖核层内的细胞活性的损伤，保证所制得的生物砖能够满足生物打印领域对其生物特性的要求；

(4)通过电子式滴液装置将核材液体和壳材液体分别精确地滴定于作用表面211上，能够制备得到粒径更小、尺寸精度更高的生物砖，且有利于控制核层和壳层各自的厚度，能够实现核层和壳层尺寸的按需单独控制和调整，不仅重复性好，而且可以实现差异化调整；

(5)通过温控的方式实现核层和壳层的固化成形，更有利于保持生物砖内部细胞的生物活性；

(6)借助自动化机械控制技术，能够快速制备生物砖，制备时间短，制备效率高，有利于实现生物砖的批量制备。

作为前述第一实施例的一种变型，本发明还提供了核壳结构制备设备的第二实施例，该第二实施例与前述第一实施例的不同之处在于以下几点：(1)位移驱动装置还包括XY运动模组，该XY运动模组设置在孔板2的下方且用于驱动孔板2在XY平面内作二维运动，这样在进行核材液体和壳材液体滴定时，除了可以利用XYZ运动模组43将滴液装置1移动至孔板2上方，还可以利用该XY运动模组调整孔板2的位置，对孔板2的位置进行微调校准，实现吸头12与盲孔21更精确地对准定位，该XY运动模组的运动精度可以为0.02mm，这样既能满足生物砖的制备要求，又不至于过多的增加设计和加工成本；(2)温控模块不再包括第二温控模块52；(3)如图5所示，盲孔21的底壁为平面，也即作用表面211为平面；(4)排液结构(图中未示出)设于盲孔21的底壁上，且核壳结构制备设备不再包括倾斜控制装置。该实施例的其他结构与前述第一实施例基本相同，具体可以参照前述第一实施例的说明，此处不再赘述。

以上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (45)

1.一种核壳结构制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

核材液体滴定步骤：将核材液体滴入具有作用表面(211)的生成单元中，所述作用表面(211)为疏水性表面以使所述核材液体在所述作用表面(211)的作用下单独成型为球状体或在所述作用表面(211)的作用下与所述生成单元中已成型的球状体结合进一步成型为球状体；和，

壳材液体滴定步骤：将壳材液体滴入所述生成单元中以使所述壳材液体包覆于所述生成单元中已成型的球状体上形成壳层并在所述生成单元中进一步形成球状体。

2.根据权利要求1所述的核壳结构制备方法，其特征在于，在所述壳材液体滴定步骤中，所述壳材液体在所述作用表面(211)上对所述生成单元中已成型的球状体进行包覆以进一步形成球状体。

3.根据权利要求1所述的核壳结构制备方法，其特征在于，所述核壳结构制备方法还包括预处理步骤，所述预处理步骤对所述核材液体和/或所述壳材液体进行使所述核材液体或所述壳材液体能够与所述生成单元中已成型的球状体结合的预处理。

4.根据权利要求3所述的核壳结构制备方法，其特征在于，在所述预处理步骤中，让所述核材液体和/或所述壳材液体与所述生成单元中已成型的球状体带有不同的电荷来使所述核材液体或所述壳材液体与所述生成单元中已成型的球状体结合。

5.根据权利要求4所述的核壳结构制备方法，其特征在于，在所述预处理步骤中，还包括对所述核材液体或所述壳材液体的pH值进行调节的步骤。

6.根据权利要求5所述的核壳结构制备方法，其特征在于，在对所述核材液体的pH值进行调节的步骤中，将所述核材液体的pH值调节至6-10。

7.根据权利要求1所述的核壳结构制备方法，其特征在于，所述核壳结构制备方法还包括：

核材液体固化步骤：设置在所述核材液体滴定步骤和所述壳材液体滴定步骤之间，对在所述核材液体滴定步骤中形成的所述球状体进行固化处理；

和/或，

壳材液体固化步骤：设置在所述壳材液体滴定步骤之后，对在所述壳材液体滴定步骤中形成的所述壳层进行固化处理。

8.根据权利要求7所述的核壳结构制备方法，其特征在于，所述固化处理包括滴入固化剂实现固化或者控制温度实现固化。

9.根据权利要求8所述的核壳结构制备方法，其特征在于，所述固化处理包括控制温度实现固化，控制温度为20-40°，时间为5-180分钟。

10.根据权利要求1所述的核壳结构制备方法，其特征在于，重复所述核材液体滴定步骤至少两次以形成具有至少两层核层的球状体；和/或，重复所述壳材液体滴定步骤至少两次以形成具有至少两层所述壳层的球状体。

11.根据权利要求1所述的核壳结构制备方法，其特征在于，所述核壳结构制备方法还包括壳液滴定量确定步骤：对所述壳材液体滴定步骤中所述壳材液体的滴加量进行确定。

12.根据权利要求1所述的核壳结构制备方法，其特征在于，所述核壳结构制备方法还包括余液清除步骤：对所述壳材液体滴定步骤之后所述生成单元中残余的液体进行清除。

13.根据权利要求12所述的核壳结构制备方法，其特征在于，在所述余液清除步骤中，首先向所述生成单元中滴加清洗液对所述生成单元中残余的所述壳材液体进行清洗，然后将所述清洗液和残余的所述壳材液体一起排出至所述生成单元之外。

14.根据权利要求1所述的核壳结构制备方法，其特征在于，所述壳材液体滴定步骤包括：在所述壳材液体包覆于所述生成单元中已成型的球状体的过程中晃动所述生成单元使所述壳材液体均匀包覆于所述生成单元中已成型的球状体上。

15.根据权利要求1所述的核壳结构制备方法，其特征在于，所述核壳结构制备方法还包括对所述核材液体和所述壳材液体进行温度控制。

16.根据权利要求1所述的核壳结构制备方法，其特征在于，在所述核材液体滴定步骤中，利用压缩空气将所述核材液体分散成预设粒径的液滴滴入所述生成单元中；和/或，在所述壳材液体滴定步骤中，利用压缩空气将所述壳材液体分散成预设粒径的液滴滴入所述生成单元中。

17.根据权利要求1-16任一所述的核壳结构制备方法，其特征在于，所述疏水性表面为超疏水性表面。

18.一种核壳结构制备设备，其特征在于，包括滴液装置(1)和生成装置，所述生成装置包括至少一个生成单元，所述生成单元具有作用表面(211)，所述作用表面(211)为疏水性表面，所述滴液装置(1)用于将核材液体和/或壳材液体滴入所述生成单元中，所述作用表面(211)使所述核材液体单独成型为球状体或者使所述核材液体与所述生成单元中已成型的球状体结合进一步成型为球状体，所述壳材液体包覆于所述生成单元中已成型的球状体上形成壳层并在所述生成单元中进一步形成球状体。

19.根据权利要求18所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述作用表面(211)为平面，或者，所述作用表面(211)包括下凹曲面部。

20.根据权利要求19所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述生成单元为平板，所述作用表面(211)为所述平板的板面；或者，所述生成单元为顶端开口的腔室，所述腔室的底壁为平面或者包括所述下凹曲面部，所述作用表面(211)为所述腔室的底壁。

21.根据权利要求19所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述下凹曲面部呈U型或球冠型。

22.根据权利要求18所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述生成装置包括至少两个所述生成单元，至少两个所述生成单元彼此隔离地设置于所述生成装置上。

23.根据权利要求18所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述核壳结构制备设备还包括晃动装置，所述晃动装置用于在所述核材液体或所述壳材液体包覆所述生成单元中已成型的球状体的过程中使所述生成单元产生能使所述核材液体或所述壳材液体均匀包覆于所述生成单元中已成型的球状体上的晃动。

24.根据权利要求18所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述生成装置还包括排液结构，所述排液结构用于排出形成所述核壳结构后所述生成单元中的剩余液体。

25.根据权利要求24所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述生成单元为顶端开口的腔室，所述腔室的底壁为所述作用表面(211)，其中，所述排液结构设置在所述腔室的底壁上；或者，所述排液结构设置在所述腔室的侧壁上。

26.根据权利要求25所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述排液结构设置在所述腔室的侧壁上，所述核壳结构制备设备还包括倾斜控制装置，所述倾斜控制装置用于在排出形成所述核壳结构后所述生成单元中的剩余液体时控制所述生成单元向着所述腔室的设有所述排液结构的侧壁一侧倾斜。

27.根据权利要求24所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述排液结构包括与所述生成单元连通的排液孔。

28.根据权利要求27所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述排液结构还包括对所述排液孔进行封堵的封堵件，所述封堵件与所述排液孔可拆卸地连接。

29.根据权利要求18所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述滴液装置(1)包括分液装置(11)和至少一个吸头(12)，所述吸头(12)能够吸取所述核材液体和/或所述壳材液体，所述分液装置(11)包括压缩空气充入部和至少一个用于安装所述吸头(12)的吸头安装部，所述压缩空气充入部通过所述吸头安装部向所述吸头(12)内充入压缩空气以将所述吸头(12)内的所述核材液体或所述壳材液体分散成预设粒径的液滴滴入所述生成单元中。

30.根据权利要求29所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述吸头(12)的内壁至少用于滴加所述核材液体和/或所述壳材液体的滴加端的部分为疏水性表面。

31.根据权利要求29所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述滴液装置(1)还包括吸取量检测部，所述吸取量检测部用于检测所述吸头(12)所吸取的所述核材液体或所述壳材液体的吸取量。

32.根据权利要求29所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述核材液体和/或所述壳材液体的吸取量可调节。

33.根据权利要求29所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述滴液装置(1)包括至少两个所述吸头(12)，至少两个所述吸头(12)中至少有一个用于吸取所述核材液体，至少两个所述吸头(12)中至少有一个用于吸取所述壳材液体。

34.根据权利要求29所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述分液装置(11)包括至少两个所述吸头安装部，至少两个所述吸头安装部之间的距离可以调节。

35.根据权利要求29所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述吸头(12)可拆卸地安装于所述吸头安装部上。

36.根据权利要求29所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述核壳结构制备设备还包括吸头存放模块(3)，所述吸头存放模块(3)用于存放所述吸头(12)。

37.根据权利要求18所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述核壳结构制备设备还包括位移驱动装置，所述位移驱动装置用于控制所述滴液装置(1)与所述生成单元的相对运动。

38.根据权利要求18所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述核壳结构制备设备还包括储液装置(6)，所述储液装置(6)至少包括第一储液空间(61)和第二储液空间(62)，所述第一储液空间(61)用于储存所述核材液体，所述第二储液空间(62)用于储存所述壳材液体。

39.根据权利要求38所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述储液装置(6)还包括第三储液空间，所述第三储液空间用于储存清洗液；和/或，所述储液装置(6)还包括第四储液空间，所述第四储液空间用于储存固化剂。

40.根据权利要求18所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述核壳结构制备设备还包括温控模块，所述温控模块用于控制所述核材液体和/或所述壳材液体的温度。

41.根据权利要求40所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述温控模块包括第一温控模块(51)，所述第一温控模块(51)用于控制所述生成单元的温度以使所述生成单元的温度能够与所述核材液体和/或所述壳材液体所需要的温度保持一致；和/或，所述核壳结构制备设备还包括储液装置(6)，所述储液装置(6)至少包括第一储液空间(61)和第二储液空间(62)，所述第一储液空间(61)用于储存所述核材液体，所述第二储液空间(62)用于储存所述壳材液体，所述温控模块包括第二温控模块(52)，所述第二温控模块(52)用于控制所述储液装置(6)的温度以使所述储液装置(6)的温度能够与所述核材液体和/或所述壳材液体所需要的温度保持一致。

42.根据权利要求18所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述核壳结构制备设备还包括材料预处理装置，所述材料预处理装置用于对所述核材液体和/或所述壳材液体进行能使所述核材液体或所述壳材液体与所述生成单元中已成型的球状体结合的预处理。

43.根据权利要求42所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述材料预处理装置通过使所述核材液体和/或所述壳材液体与所述生成单元中已成型的球状体带上相反电荷。

44.根据权利要求18-43任一所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述核壳结构制备设备为生物活性微球制备设备。

45.根据权利要求18-43任一所述的核壳结构制备设备，其特征在于，所述疏水性表面为超疏水性表面。

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