海藻酸钙凝胶在可食性包装材料中的研究进展

目的 综述海藻酸钙凝胶在可食性包装材料中的研究进展,为进一步扩大凝胶的应用领域提供参考。方法 通过对国内外研究现状和研究成果进行总结,分析海藻酸钙凝胶的形成机理和制备方法,提出海藻酸钙凝胶在可食性包装材料中的未来展望。结果 虽然海藻酸钙凝胶在可食性生物质包装材料、可食性药品包装材料、可食性食品包装材料、可食性固定化包装材料等中的应用较广泛,但也有待进一步深入研究。结论 未来海藻酸钙凝胶在流体食品包装保健品包装,以及生物质包装材料等领域的发展潜力较大。     

乳化／内部凝胶化工艺制备海藻酸钙凝胶微球的研究

从乳化/内部凝胶化制备海藻酸钙凝胶微球的机理入手,系统考察了制备工艺参数如油水比、表面活性剂添加量、碳酸钙添加量和冰乙酸添加量对海藻酸钙凝胶微球的球形度、粒径大小及分布、产率的影响规律.通过对该工艺参数的优化,能够制备出球形度良好,产率在85%以上,粒径分布均一的海藻酸钙凝胶微球.     

海藻酸钙水凝胶对电刺激的响应行为

以CaCl2为交联剂采用浸渍法制备了海藻酸钙水凝胶,研究了海藻酸钙水凝胶的溶胀吸水率及其电刺激响应行为．结果表明,在NaCl水溶液中,海藻酸钙水凝胶的平衡溶胀比随着NaCl溶液浓度的增大而增大,随着交联剂CaCl2溶液浓度的增大而减小．海藻酸钙水凝胶在NaCl水溶液中在非接触直流电场作用下向负极弯曲,其弯曲速度、弯曲偏转程度和应变随着外加电场强度的增大而增大,随着NaCl溶液离子强度的变化在离子强度I=0．03时出现临界最大值,随着交联剂CaCl2溶液浓度的增大而减小．在周期性电场作用下,海藻酸钙水凝胶的弯曲响应行为具有良好的可逆性．     

可注射型海藻酸钙-壳聚糖复合材料的凝胶性能研究

将海藻酸钠滴入壳聚糖和氯化钙的混合溶液中反应合成了海藻酸钙/壳聚糖(SA/CS)复合水凝胶材料,采用IR和SEM对其进行表征.讨论了壳聚糖分子量和含量对复合凝胶材料凝胶可注射性的影响.结果表明,复合材料中SA和CS存在分子间作用力;凝胶表面分布着同格,内部呈多孔结构}壳聚糖对复合凝胶的可注射性有明显的影响.     

基于电诱导沉积方法制备海藻酸钙水凝胶

海藻酸钙水凝胶是一种具有良好生物相容性、生物降解性的生物医用高分子材料,但是传统制备方法不能得到具有生理结构的水凝胶。文中提出了一种基于电诱导沉积原理,使用海藻酸钠和碳酸钙混合溶液制备海藻酸钙水凝胶的方法。在分析电诱导沉积原理基础上,搭建了海藻酸钙水凝胶3D打印系统。建立了海藻酸钙水凝胶截面宽度模型,提出了通过调节打印喷头的移动速度控制凝胶截面宽度的方法。应用该系统打印了圆管形、正六边形及四叶草形的生物支架,并用这些结构的生物支架进行细胞培养实验,获得具有一定生物活性的细胞。     

硅酸钙-海藻酸钙复合水凝胶膜的制备及表征

将海藻酸钠与硅酸钙共混,经过钙离子交联制备了硅酸钙-海藻酸钙(CaSiO_3-CaAlg)复合水凝胶平板膜,观测了其形貌。对CaSiO_3-CaAlg复合膜进行了FTIR、TG和XRD表征。研究了不同CaSiO_3含量的CaSiO_3-CaAlg复合水凝胶平板膜在湿态下的力学拉伸性能,并研究了其溶胀性能。结果表明,CaSiO_3与CaAlg具有较好的相容性,CaSiO_3的加入改善了CaAlg的热性能。随着CaSiO_3含量的增加,CaSiO_3-CaAlg复合水凝胶膜的极限应力先增加后减小。CaSiO_3-CaAlg复合水凝胶膜制备方法简单,没有用到任何有机溶剂,膜厚度可控且均匀,易批量生产,有望应用于组织工程材料以及医用敷料中。     

室温下海藻酸钙水凝胶与丙烯腈的快速接枝共聚

探索了室温下、短时间内,海藻酸钙水凝胶与乙烯基单体丙烯腈接枝共聚的反应条件.在室温(20℃)下,5g平均直径为2.5 mm的海藻酸钙水凝胶小球用8.5×10-2mol/L K2S2O8及7.0×10-2mol/LNaHSO3引发10min后,与浓度为6.22mol/L的丙烯腈反应30min,接枝率可达1520%.FTIR证实海藻酸钙水凝胶与丙烯腈之间发生了接枝共聚反应;而接枝共聚对水凝胶结构的影响,则用荧光测定法作了分析.     

海藻酸钙水凝胶/聚乳酸复合材料的制备与性能

通过化学发泡-冷冻干燥-粒子滤出复合法制备聚乳酸（PLLA）大孔支架,然后在大孔内以海藻酸钠（SA）、碳酸钙、葡萄糖酸内酯（GDL）为原料,通过原位相转变制备海藻酸钙水凝胶/聚乳酸复合材料（CA/PLLA）;分别利用SEM、压缩强度测试和细胞培养对CA/PLLA支架的形貌、力学性能及生物相容性进行了研究。结果表明：PLLA具有直径小于2mm、孔道相互连通的孔洞,且在大孔中能够形成均匀的CA。CA/PLLA复合材料的压缩强度（2.74MPa）远大于单一的海藻酸钙水凝胶的压缩强度（0.10MPa）。在CA/PLLA复合支架中,软骨细胞呈簇状圆形生长状态,与其在天然软骨陷窝里生长状态一致。这种软硬结合、天然与合成高分子杂化的CA/PLLA复合材料的力学强度和生物相容性同时得到提高,可进一步作为骨和软骨修复材料研究。     

基于电沉积法制备图案化细胞负载型海藻酸钙水凝胶技术进展

由于海藻酸钙水凝胶具有良好的生物相容性、低毒性、低成本、并且可快速制备等优点,因此可作为生物支架材料。通过构建图案化的具有生物细胞的海藻酸钙水凝胶是生物工程中作为生物支架的重要手段之一。文中在简要介绍电沉积法制备海藻酸钙水凝胶原理的基础之上,着重阐述了近年来基于电沉积法制备图案化海藻酸钙水凝胶所提出的方法,包括电极的图案化、间接电沉积法、电沉积与3D生物打印结合、扫描电极的电沉积法以及双极电化学法,并对制备图案化细胞负载型海藻酸钙水凝胶今后发展中仍需解决的问题进行总结与展望。     

抗污染海藻酸钙水凝胶纳滤膜对水中重金属离子的去除性能

以海藻酸钠为单体,尿素为致孔剂,采用钙离子交联的方法制备海藻酸钙水凝胶纳滤膜,并研究该纳滤膜的表面形貌、亲水性、抗污染性以及对水中重金属离子的去除。结果表明,海藻酸钙纳滤膜具有优良的抗污染性能,水接触角在2s几乎降为0。牛血清白蛋白(BSA)的通量为纯水通量的97.7%,交替过滤纯水和BSA溶液3次后,通量恢复率仍能达到91.3%。0.1 MPa压力下运行120 min,海藻酸钙纳滤膜对20 mg/L Cd~(2+)溶液的通量为15.5 L/(m~2·h),Cd~(2+)去除率达到99.5%以上。纳滤膜对混合重金属离子的去除率从高到低依次为Pb~(2+)Cu~(2+)Cd~(2+)。重金属离子的去除主要依靠吸附效应和离子交换来实现。     

放射自显影海藻酸钙栓塞微球的制备

利用乳化-内部凝胶化法,将放射显影剂碘化油包封于海藻酸钙微球中.通过改变机械搅拌速率可以控制微球的粒径分布.碘化油/海藻酸钙微球可以作为栓塞制剂阻断患处血供,还可以兼具放射自显影的作用,有利于减少碘化油所导致的不良反应,方便治疗.     

海藻酸钙多孔支架的制备研究

利用冷冻干燥法制备海藻酸钙组织工程多孔支架,对支架的形貌进行分析,同时考察了支架的吸水性能.结果表明,冷冻干燥法制备的海藻酸钙多孔支架具有开放、贯通的多孔结构,孔径范围在100～300μm之间,利于细胞生长和物质传输.2%海藻酸钠经-5℃预冻所得支架结构最为规整,对蒸馏水和生理盐水的吸水率分别为985%和1088%.     

柔性海藻酸钙海绵伤口敷料的制备及性能

采用甘油为增塑剂对海藻酸钙海绵进行改性处理,制备了可用作伤口敷料的柔性海绵。结果表明,改性后海藻酸钙海绵的柔韧性增强,可任意弯折,表面光滑平整,不易碎,摩擦不掉渣,能同时满足医用伤口敷料的功能性和舒适性的要求。随着甘油含量的增加,海绵的柔韧性增强,断裂延伸率和对蒸馏水的保液量增加,但是海绵的断裂强度、初始模量、孔隙率、透气率和吸液量下降。海藻酸钙海绵的最佳增塑工艺为甘油浓度6%,处理时间12h,处理温度30℃,此时其柔软度指标为326.8°,断裂强度为0.376MPa,孔隙率为82.3%,透气率为59.8%,对蒸馏水的吸液量和保液量为13.1和6.73g/g。     

可注射海藻酸钙水凝胶的制备研究

海藻酸钙水凝胶因其良好的生物相容性广泛应用于组织工程支架材料的研究。以海藻酸钠(SA),碳酸钙,葡萄糖酸内酯(GDL)为原料,通过原位相转变制备可注射凝胶,用于软骨组织微创修复材料的研究。测定了单一变量条件下不同海藻酸钠浓度、f值(钙离子与羧基的摩尔比)及n值(葡萄糖酸内酯与钙离子的摩尔比)对海藻酸凝胶力学强度、溶胀率、浸提液pH值等的影响,从而获得各组分最适的配比;另外,通过原位接种软骨细胞,研究了软骨细胞在凝胶中的生长行为。综合海藻酸钙凝胶性能,最终确定海藻酸钠浓度为2.5%、f=0.5及n=0.6为最佳配比;细胞培养结果表明软骨细胞在凝胶中具有较高的活性且维持了其软骨细胞形态,证实了研究制得的海藻酸钙水凝胶是一种优良的可注射软骨组织工程支架材料。     

氧化海藻酸钠/聚丙烯酰胺水凝胶的制备与表征

通过水-乙醇和水-正丙醇两种不同的溶剂体系制备高分子量和不同氧化度的氧化海藻酸钠(OSA),然后引入聚丙烯酰胺(PAM)交联网络结构,通过二步法获得OSA/PAM复合水凝胶。探讨了不同反应体系下,HCl体积分数对OSA分子量的影响以及氧化剂(高碘酸钠NaIO_4)添加量、反应时间对OSA氧化度的影响规律。结果表明:在水-正丙醇体系下,HCl体积分数为24vol%时,氧化海藻酸钠的分子量达到170 000;调节NaIO_4的添加量和反应时间可以控制OSA的氧化度在10%~85%范围内变化。在此基础上对OSA/PAM复合水凝胶的溶胀率和力学性能进行了探讨,发现氧化度10%的复合水凝胶48h后的溶胀率达1 777%,断裂强度为0.11MPa,随着OSA氧化度的增大,OSA/PAM复合水凝胶的溶胀率增大,而拉伸强度逐渐减小。     

海藻酸钙水凝胶过滤膜的制备及其对硫酸钙的截留

以尿素为致孔剂制备了海藻酸钙(CA)水凝胶过滤膜,测试了其通量、截留率和力学性能;通过扫描电子显微镜(SEM)观测其过滤硫酸钙前后的表面形貌。结果表明,增加尿素含量,均导致膜应力和应变的下降;而膜的纯水通量则迅速增大,尿素含量为3.0%(质量分数)时达到28.7 L/(m2·h),为最大;0.2 MPa下,过滤1.7 g/L硫酸钙时对Ca2+和SO2-4的截留率分别为83%和92%,稳定通量达到21.7 L/(m2·h)。     

海藻酸钙/聚丙烯无纺布复合过滤膜的制备及性能

以聚丙烯（PP）无纺布为载体,不添加致孔剂制备了海藻酸钙/PP无纺布（CaAlg/PP）水凝胶复合过滤膜。通过SEM、TG对CaAlg/PP复合膜的表面形貌、热稳定性能进行表征。研究了CaAlg/PP复合膜的抗溶胀性能及其对染料吸附和染料截留的性能。结果表明,CaAlg/PP复合膜的抗溶胀性能比CaAlg水凝胶膜有很大提高。在0.1 MPa压力下,NaCl浓度为1 g·L-1时,料液通量为9.5 L（m2·h）-1,对亮蓝的截留率达到98.3%。CaAlg/PP复合膜的耐压性能远优于CaAlg膜,经过Ca2+交联后可以多次重复使用。CaAlg/PP复合膜对阴离子染料的吸附量很小,避免了染料的吸附污染。CaAlg/PP复合膜可应用于染料中低浓度盐的脱除。      

磷酸三钙/海藻酸钙复合平板膜的制备及其力学性能

本文提供了一种制备磷酸三钙/海藻酸钙（TCP/CA）复合平板膜的方法,以提高CA水凝胶的强度,并使其力学性能容易测试。在水溶液中将TCP与海藻酸钠复合,制备了TCP/CA复合平板膜,采用红外光谱和扫描电子显微镜对其进行表征,研究了不同TCP含量的TCP/CA复合平板膜的溶胀性能与复合平板膜在湿态和干态下的力学性能。结果表明：随着TCP含量的增加,TCP/CA复合平板膜在生理盐水中的溶胀率逐渐降低;TCP/CA复合平板膜在干态和湿态下的极限应力值均随着TCP含量的增加呈现先增加后减小的趋势;干态下的极限应力、模量和断裂能要明显大于湿态下的。该TCP/CA复合平板膜制备方法简单、厚度可控、易批量生产,在控制释放和组织工程领域有潜在的应用前景。