纳米纤维素基水凝胶在生物医学领域的研究进展

纳米纤维素具有高比表面积(150～250 m²/g)、大长径比、低密度(1.6 g/cm³)和优越的机械性能(弹性模量～150 GPa,高拉伸强度～7.5 GPa)等特性,在生物医学等领域有着广泛的应用。本文主要对近几年纳米纤维素基水凝胶的研究进展进行了归纳总结。首先介绍了纳米纤维素的制备方法,包括机械法、酸水解法、TEMPO (2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基)氧化法和生物法;其次列举了制备纳米纤维素基水凝胶的常用交联方法,包括物理交联和化学交联;最后重点介绍了纳米纤维素基水凝胶在生物医学领域方面的应用,包括伤口敷料、组织工程和药物输送;此外,对纳米纤维素基水凝胶在生物医学领域的发展方向进行了展望。     

木质生物质基黏附水凝胶的研究进展

木质生物质作为储量最丰富的生物质资源,因具有可再生性、良好的生物相容性和生物可降解性等特点而在众多研究领域备受瞩目。木质生物质通过改性构建的黏附水凝胶除具有上述特性外,还被赋予了高强度、高韧性、抗菌或抗紫外线等特殊功能,使其在生物医学、传感等领域具有广泛的应用前景。本文围绕木质生物质基黏附水凝胶的网络构筑方式,从共价键、非共价键和动态可逆键三方面介绍了不同木质生物质基黏附水凝胶的特点与形成机理,并综述了其在伤口修复、智能可穿戴设备和食品等领域的最新应用进展。最后,对木质生物质基黏附水凝胶的发展前景和所面临的挑战进行了展望。     

"智能型"水凝胶在生物工程和医药中的应用

就智能性水凝胶(单一响应型和双重响应型)的种类、特点进行了论述,特别对双重性水凝胶在药物释放、物料的分离(生物分子、金属离子)以及酶的固定化等方面的应用进行了综述。     

水性凝胶剂的制备及常用辅料

论述了水性凝胶剂的制备以及常用的辅料及其使用方法。     

半纤维素/壳聚糖复合凝胶的制备及性能研究

利用玉米芯半纤维素和壳聚糖在碱/尿素/水体系中制备了半纤维素/壳聚糖复合凝胶,探讨了壳聚糖用量对复合凝胶的溶胀行为及压缩强度的影响,并考察了复合凝胶的热稳定性。结果表明,复合凝胶内部呈均匀的多孔结构,孔径大小200μm左右。红外光谱结果表明半纤维素、壳聚糖与环氧氯丙烷之间通过化学交联形成凝胶的网络结构。随壳聚糖用量的增加,复合凝胶在去离子水中的溶胀比逐渐减小,压缩强度逐渐增大,当壳聚糖用量为4%时,压缩强度达325 kPa。     

羧甲基纤维素导电水凝胶的制备和应用研究进展

羧甲基纤维素作为纤维素的重要衍生物,具有来源广泛、价格低廉、环境友好等特点,备受关注。本文简要介绍了羧甲基纤维素导电水凝胶的物理和化学制备方法,阐述了羧甲基纤维素导电水凝胶的机械性能、导电性、应变敏感性、自黏附性、自愈性、生物相容性、抗冻保水性等特性,重点论述了羧甲基纤维素导电水凝胶在传感器、超级电容器和电池领域的应用,归纳总结了羧甲基纤维素导电水凝胶遇到的挑战,展望了羧甲基纤维素导电水凝胶未来的发展方向,为羧甲基纤维素的高值化利用提供了一定的依据。     

木质素纳米颗粒的制备及其在光热转换领域的应用研究进展

光热转换是利用太阳能最直接的方式,随着可持续生物质资源的全面利用和纳米技术的不断发展,纳米生物质材料作为可再生资源在光热转换领域受到了越来越多的关注。木质素作为自然界中储量仅次于纤维素的天然高分子聚合物,具有优异的紫外吸收和光热转换能力。现阶段,木质素的利用程度仍然较低,而木质素纳米颗粒（LNP）的制备与应用是实现木质素高值化利用的有效途径。相比原始木质素,LNP的高比表面积和可调控的形态及尺寸使其抗氧化、抗紫外等性能得到了进一步增强。鉴于此,本文总结了制备LNP的技术方法,重点介绍了LNP在光热转换领域的应用现状,探讨了其在光热转换领域中的主要挑战和前景。     

生物质基胶黏剂的研究进展

本文概述了近些年生物质基胶黏剂的研究进展与应用情况,归纳了不同类型生物质基胶黏剂的应用潜力,包括蛋白质基胶黏剂、多糖基胶黏剂、木质素基胶黏剂、单宁基胶黏剂及其他类型的生物质基胶黏剂。对各类型生物质基胶黏剂在应用研究中面临的挑战,以及未来的发展方向进行了总结。     

壳聚糖/琼脂糖双组份水凝胶的制备及其保湿缓释性能研究

在1%的柠檬酸存在条件下,将一定量的壳聚糖和琼脂糖通过加热-冷却操作,本文成功制备了一类新型壳聚糖/琼脂糖双组份水凝胶。之后对该凝胶进行包括相变温度、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、流变学测试等一系列详细表征。研究表明壳聚糖比例越低、凝胶剂浓度越大,所制备的双组份水凝胶相变温度越高、稳定性越好。电镜结果表明该双组分凝胶材料具有疏松多孔的结构。随后将水凝胶冷冻干燥后制成干凝胶粉末,通过制粒技术将干凝胶粉末制备成干凝胶颗粒。在高温干燥环境下,干凝胶颗粒所吸附的水分可以逐步释放到环境中,从而起到持续、缓释保湿效果,在包装食品保湿、改善食品口味方面具有较好的应用前景。结合干凝胶颗粒水汽吸附实验和热重分析,本文提出了相应干凝胶颗粒的保湿机理。     

纳米纤维素的制备及其在水凝胶领域的应用研究进展

纳米纤维素基水凝胶是一类将纳米纤维素和高分子聚合物有机结合的复合水凝胶,具有优异的吸水性、保水性,良好的力学性能、生物相容性和生物降解性,已被证明是具有广泛应用前景的功能性高分子材料。本文主要综述了纳米纤维素制备方法（如物理机械法、化学法、生物法和混合法）、纳米纤维素基水凝胶常用制备方法（包括物理交联法和化学交联法）及其应用领域（如食品包装、生物医药、污水处理和能源电子等）;最后通过对现有研究归纳总结,探讨当前影响纳米纤维素基水凝胶发展的主要问题,从性能、改性方法和应用领域等方面对纳米纤维素基水凝胶研究发展进行展望,以期为新型纳米纤维素基水凝胶的快速发展提供参考。     

纳米纤维素的制备及应用

介绍了机械法制备微纤化纤维素(MFC)和化学法、生物法制备纳米微晶纤维素(NCC)及纳米纤维素在制浆造纸领域的潜在应用,并对纳米纤维素未来研究重点进行了总结。     

淀粉-聚乙烯醇-层状硅酸盐黏土水凝胶的结构与性能研究

使用冷冻-解冻循环物理交联制备淀粉-聚乙烯醇-层状硅酸盐黏土(Laponite RD)水凝胶,通过X射线衍射、扫描电镜、差示量热扫描、质构、2次溶胀性研究了淀粉-聚乙烯醇比例对水凝胶的结构与性能的影响。结果表明,在Laponite RD存在下,淀粉-聚乙烯醇比例为10∶10时能形成孔隙比较均匀,具有较高2次溶胀率(146%)的水凝胶。淀粉与PVA分子之间可形成氢键,使得PVA分子的柔顺性下降,影响PVA结晶的完善程度,进而导致熔融温度的下降。淀粉比例的增加,一定程度上削弱了聚乙烯醇分子间的氢键,从而降低了水凝胶的硬度、弹性及凝聚性。     

生物质基多孔碳材料作为超级电容器电极的研究进展

生物质基多孔碳材料因原料来源广泛、价格低廉、环境友好等特点受到人们广泛关注,将其应用于超级电容器等储能器件可有效促进其在多领域实现高值化应用。本文通过深入分析近年来生物质基多孔碳超级电容器制备及应用的最新技术,从生物质原料种类、生物质基多孔碳材料的优化（活化和掺杂）及生物质基碳电极在不同超级电容器电极材料的应用等方面,归纳总结了生物质基多孔碳材料作为超级电容器电极未来面临的挑战。     

纤维素基水凝胶的溶胀动力学研究

以纤维素为骨架,丙烯酸(AA)为单体,采用接枝共聚方法在85%磷酸溶液反应介质中合成了pH值敏感水凝胶(C-g-AA)。主要研究了C-g-AA水凝胶的pH值敏感性及在不同pH值溶液(pH值分别为1.15,6.86,11.05)中的溶胀可逆性和溶胀动力学行为,并与在去离子水中的溶胀行为进行对比。结果表明,C-g-AA水凝胶的溶胀比随着凝胶中AA组分的增加而增加,最高可达73%;水凝胶溶胀具有明显的pH值敏感性,当pH值>7时达到溶胀平衡,水凝胶对pH值的溶胀可逆性良好;不同pH值溶液中的溶胀动力学表明,溶胀初期水分子在水凝胶中的扩散行为可用non-Fickian扩散定律来描述,整体溶胀行为满足Schott二级动力学方程,而在去离子水中,水凝胶溶胀初期的扩散特征指数同样保持稳定,但整体溶胀行为却不遵循Schott二级动力学方程。     

纤维素酶的制备及其应用研究

介绍了纤维素酶的制备(包括菌种来源、菌株选育、发酵方法)以及纤维素酶在食品工业、饲料工业、洗涤剂工业、纺织工业等领域的应用状况.     

生物炭基复合水凝胶的制备及应用研究进展

生物炭基复合水凝胶具有优异的理化性质,近年来在诸多领域有所研究并得到应用。本文综述了生物炭基复合水凝胶的制备方法,如物理交联法和化学交联法;总结了生物炭基复合水凝胶在去除水体污染物、土壤改良、作物增产、缓释肥料和缓解植物重金属胁迫方面的应用,阐明了相关应用机制及作用机理;在此基础上,展望了生物炭基复合水凝胶未来的研究方向,分析了生物炭基复合水凝胶在应用中存在的问题和潜在的风险,并提出了相应建议。     

多功能型明胶黏合剂的制备及应用研究进展

明胶是由胶原蛋白水解得到的一类聚合物,作为一种具有良好生物相容性和生物降解性等生物学性能的天然高分子材料,因其具有良好的发泡性、乳化性和成膜性等特点,在产品包装、增稠、充当递送载体等方面被广泛应用。本文就明胶凝胶强度、黏度、颜色、产量、等电点等理化性质及其影响因素,以及明胶不同类型的改性、交联方式和制备各种功能性明胶基水凝胶进行综述。通过设计使用不同材料,引入不同官能团来合成不同功能特性的明胶复合水凝胶黏合剂,以丰富其在日常生活中的应用,为明胶的提取及综合利用提供一些新的思路。     

基于生物质的医用粘合剂及应用现状与发展前景

介绍了基于贻贝粘蛋白、纤维蛋白原、胶原、明胶、多糖等天然生物质材料制得的医用生物粘合剂的粘结机理、应用现状以及存在的问题和发展前景。     

Progress in Nanocellulose Preparation and Application

Nanocellulose is a biodegradable, renewable, nonmeltable polymeric material that is insoluble in most solvents due to hydrogen bonding and crystallinity. Nanocellulose has attracted considerable attention in recent decades owing to its environmental friendliness, wide availability, good biocompatibility, high crystallinity, and high Young’s modulus. This review presents the recent achievements in preparation and applications of nanocellulose, including a discussion of the advantages and disadvantages of various preparation methods and a summary of the applications of nanocellulose in composite materials research. Finally, we examine the mounting evidence of more widespread potential applications of nanocellulose.     

Synergistic Adsorption by Biomass-based Fe-Al (Hydr)oxide Nanocomposite of Fluoride and Arsenic

Fe-Al (hydr)oxide nano-/micro-particles were well grown and dispersed on a wheat straw template, which was characterized by a scanning electron microscope (SEM) with energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD), and a vibrating sample magnetometer (VSM). The adsorption mechanism of the biomass-based Fe-Al (hydr)oxide nanocomposite was studied by the adsorption isotherms, which followed the Langmuir model better than the Freundlich and Temkin models. In particular, a synergistic adsorption by the mixed Fe-Al (hydr)oxide nano-/micro-particles based on the wheat straw was found, with higher maximum adsorption capacity (Q0) than that of the material containing only Fe3O4 or Al(OH)3 nano-/micro-particles, which was most obvious when the mole ratio of Fe to Al was 1:1. The degree of this unusual effect was reasonably determined by the departure between the experimental and calculated maximum adsorption capacity (Q0-Q0(cal)), which showed that the synergistic effect was most pronounced when the mole ratio of Fe to Al was approximately 1:1. The good adsorption capacity of the mixed Fe-Al (hydr)oxide nano-/micro-particles and the good dispersity by the wheat straw matrix were combined in the biomass-based Fe-Al (hydr)oxide nanocomposite. The nanocomposite material showed high adsorption capacity for both fluoride (F) and arsenic (As(III) and As(V)), and had the advantage of magnetic separation by tuning its compositions.