两种海藻酸钠基凝胶的溶胀和质构性能

壳聚糖、果胶和海藻酸钠是天然多糖,具有良好的生物相容性和生物可降解性等优点。以CaCl_2为交联剂制备壳聚糖-海藻酸钠水凝胶和果胶-海藻酸钠水凝胶,研究Ca Cl2浓度、多糖质量比(壳聚糖与海藻酸钠、果胶与海藻酸钠)和交联温度对水凝胶在模拟人体胃肠道环境(pH 1.2胃、pH 6.8小肠、pH 7.4结肠缓冲溶液)中溶胀性能的影响。当壳聚糖或果胶和海藻酸钠质量比为1.25∶1、CaCl_2浓度为0.09 mol/L、温度为60℃时,制备的水凝胶在pH 1.2溶液中溶胀率最小,在pH 6.8和pH 7.4溶液中溶胀率较大;结果表明所制备水凝胶具有pH值敏感性。此外,在优化条件下水凝胶具有较好的质构性能。     

取代度对O-羧甲基壳聚糖/海藻酸钠水凝胶溶胀和质构性能的影响

O-羧甲基壳聚糖(OCC)是壳聚糖的一种重要衍生物,具有良好的水溶性和胶凝性。以Ca Cl2为交联剂制备OCC/海藻酸钠(SAL)水凝胶,研究Ca Cl2浓度、Ca Cl2溶液p H值、交联温度、OCC与SAL质量比和OCC取代度对水凝胶在p H 1.2、p H 6.8和p H 7.4溶液中溶胀性的影响,同时测定不同取代度的OCC与SAL形成的水凝胶的质构特性,以期获得可实现肠道靶向释放且具有良好机械强度的p H敏感性水凝胶载体。结果表明:当OCC和SAL以质量比1∶1混合,Ca Cl2浓度为0.09 mol/L,交联p H 7,反应温度55℃时制备的水凝胶,在p H 1.2溶液中溶胀率最小,在p H 7.4溶液中溶胀率最大,呈现出较强的p H敏感性。OCC取代度对水凝胶的溶胀性与质构特性均有影响。取代度为0.51的OCC与SAL形成的水凝胶不具有p H敏感性,而取代度为0.35和0.87的OCC/SAL水凝胶在p H 1.2溶液中溶胀率较低,在p H 7.4溶液中溶胀率较高,表现出很强的p H敏感性。不同取代度OCC与SAL形成的水凝胶均具有良好的弹性,且硬度随着取代度的增加而降低。     

胶原-聚乙烯醇水凝胶溶胀特性的研究

采用经化学改性的含羧基的聚乙烯醇、胶原为原料,经物理交联,即反复冻融法制备了胶原-聚乙烯醇水凝胶。研究了不同原料配比的胶原-聚乙烯醇水凝胶的溶胀动力学、pH敏感性及pH溶胀-消胀特性,并利用数学方程拟合的方法计算其平衡溶胀比,尽量减少了因样品溶胀不足或测量误差导致平衡溶胀比估算的不准确性,使所得数据更加科学准确。结果显示:制备的胶原-聚乙烯醇水凝胶具有很快的溶胀速率,如胶原含量为9.09%的4号水凝胶可在100min内达到90%的平衡溶胀率,且随着胶原含量的增加,溶胀速率随之加快;电解质可降低其平衡溶胀比;有一定的pH敏感性和pH溶胀-消胀特性,胶原含量的增加可使水凝胶的pH溶胀-消胀特性更加显著。     

燕麦β-葡聚糖水凝胶溶胀性研究

凝胶性是燕麦β–葡聚糖的重要特性。该文研究了温度、pH和质量分数对燕麦β–葡聚糖水凝胶溶胀率的影响,并对凝胶溶胀动力学过程进行了分析。结果表明,温度越高,燕麦β–葡聚糖凝胶溶胀率越大;碱性条件下溶胀率显著增大;凝胶溶胀率随着质量分数的增大而下降。对β–葡聚糖溶胀性动力学研究表明,溶胀初期满足Fickian扩散定律,是扩散过程控制的溶胀。     

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。     

超级电容器中纳米纤维素基水凝胶电极的研究进展

纳米纤维素表面含有大量羟基且长径比高,具有较好的润湿性和分散电活性材料的能力,是一种较好的电极材料基底,可作为超级电容器电极材料的优先选择。但是其缺点在于导电性不高,需要加入导电材料进行提升。本文归纳了纳米纤维素基水凝胶电极的分类,探讨了纳米纤维素基水凝胶电极的合成方法,对比分析了不同导电材料的纳米纤维素基水凝胶电极的电化学性能,并对其在未来应用领域的发展前景进行了展望。     

pH响应性纤维素纳米纤丝/海藻酸钠基水凝胶的制备及其释药性研究

将纤维素纳米纤丝（CNF）和海藻酸钠（SA）共混,然后在CaCl2的交联作用下,制得具有pH响应性的CNF/SA水凝胶,并通过物理包裹的方式将阿司匹林（ASP）、CNF和SA三者混合均匀后,在CaCl2的交联作用下制得ASP/CNF/SA载药水凝胶,研究ASP在不同pH值环境中的缓释行为。结果表明,ASP/CNF/SA载药水凝胶的载药量为194 mg/g,包封率达49.9%,且药物分子和水凝胶都保持了很好的热稳定性。ASP/CNF/SA载药水凝胶的药物释放具有pH响应性,药物分子的释放速率随着环境pH值的升高而加快。在p H值为1.5～11.0的缓释条件下,药物的释放行为均为溶蚀作用。     

聚丙烯酸钠-纤维素多糖类互穿网络水凝胶的制备及溶胀特性研究

利用互穿网络(IPN)技术制备了以甘油和N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂的聚丙烯酸钠/纤维素互穿网络水凝胶.研究了该IPN凝胶在不同温度、pH值和不同离子下的溶胀变化行为以及它在模拟胃液和肠液环境中的溶胀动力学性质.结果表明:该IPN凝胶的平衡溶胀率随温度的升高而降低,在中性和碱性的环境下,温度于35～42℃时该凝胶具有溶胀突变特性,但在酸性环境下无此特性.于25℃和37℃的条件下,分别考察pH对该凝胶溶胀率的影响,表明在25℃和37℃时该凝胶都有良好的pH敏感性.在人工胃液和人工肠液环境中,考察了该凝胶的溶胀动力特性,发现该凝胶在人工胃液环境中溶胀率小,溶胀缓慢;而在人工肠液中溶胀率高,且溶胀速儋率快.通过调整配方,该IPN凝胶有望成为一种潜在的靶向肠道功能成分释放载体.     

木薯淀粉水凝胶的制备及表征

采用木薯淀粉接枝丙烯酰胺,以淀粉为骨架,接枝上丙烯酰胺支链,以期形成具有敏感性的空间网状大分子结构水凝胶。以木薯淀粉为原料,丙烯酰胺为单体,以N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵为引发剂,制备具有高溶胀性能的木薯淀粉基水凝胶,研究了水凝胶对温度pH的敏感特性。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X-射线衍射仪(XRD)等现代分析测试手段对其进行表征。实验结果表明:当木薯淀粉用量为1 g,丙烯酰胺用量为5 g,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为0.06 g,过硫酸铵0.03 g时,制得的木薯淀粉水凝胶吸水倍率较高。表征结果证明已成功制备木薯淀粉水凝胶。水凝胶溶胀平衡比会随着温度以及pH的改变而改变,溶胀比在35 ℃时达到最大,在pH为12.24碱性条件下溶胀性达到最高,表明制备的水凝胶具有温度与pH双敏感性。该水凝胶良好的溶胀性能可以使其用于重金属离子吸附、生物医药等领域,应用价值较高。     

菠萝果肉纤维素水凝胶的制备及对益生菌的包埋与缓释分析

以菠萝果肉纤维素(pineapple pulp cellulose,PPC)为原料,利用离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐(1-butyl-3-methylimidazole chloride,BmimCl)作溶剂,溶解PPC制备菠萝果肉纤维素水凝胶(pineapple pulp cellulose hydrogel,...     

纤维素基水凝胶作为柔性超级电容器电解质的研究进展

传统超级电容器多使用液态电解质组装,然而其因过多外力而破损时,有毒且易挥发的液体电解质会发生泄露,进而引发安全隐患。为解决这一问题,需要开发柔性超级电容器,以抵抗外部力量的破坏。近年来,纤维素材料因绿色、经济和可再生的特点成为储能装置的理想材料,以纤维素基水凝胶组成的超级电容器表现出良好的物理、化学性能（如高柔韧性、优良的机械强度和导电能力）。纤维素基水凝胶在柔性超级电容器领域的应用已成为当前研究热点。本文综述了纤维素基水凝胶电解质的最新研究进展和成果,包括不同纤维素及其衍生物制备水凝胶电解质的性能与特点。最后,讨论了未来纤维素材料作为新能源材料的研究潜力和挑战。     

Formation and Collapse of Cellulose Nanocrystals and Hydrophobic Association-induced Dual Cross-linked Nanocomposite Hydrogels: A Rheological Study

The rheological characteristics of a physical gelation system, in which cellulose nanocrystals (CNCs) induced the entanglement of poly(acrylic acid) (PAA) chains and partial hydrophobic association of octylphenol polyoxyethylene acrylate (OP-10-AC) branches in a micellar solution of sodium dodecyl sulfate (SDS), were investigated. The gelation time of the physical gels decreased as the CNC content and number of hydrophobic branch units increased. At the gel point, the storage modulus (G'') and loss modulus (G") followed the same frequency dependence (G'' ≈ G" ≈ ωⁿ), where the hydrophobic moieties attached to the side chains had a significant impact on the values of viscoelastic exponent (n). Beyond the gel point, the initial polymer solution was transformed to a solid-like gel, and the strength of the gel network was governed by associations between both the CNCs and hydrophobic groups. The evolution of the viscoelasticity during the gel-sol transition was monitored, demonstrating that due to a reversible arrangement of the hydrophobic units, a large proportion of physical cross-links dissociated under a thermal trigger and were reversibly reformed when the solution was cooled, while no such partial recovery was observed in the case of the single CNC-induced network systems (with no hydrophobic branches).     

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。     

生皮胶原膨胀公式的推导及其应用

根据党南平衡理论 ,推导出生皮胶原的膨胀公式。运用膨胀公式判断不同的酸、碱、盐能否使生皮胶原膨胀 ,解释了各种情形下膨胀程度的差异和膨胀的抑制 ,并解释了生皮胶原的膨胀曲线。     

三氯氧磷交联马铃薯淀粉颗粒膨胀历程及溶胀机理研究

利用淀粉与三氯氧磷的交联反应 ,通过控制交联反应程度 ,成功地控制了交联淀粉颗粒的膨胀并使其停留在不同的溶胀阶段。本文详细地研究了处在不同溶胀阶段交联淀粉颗粒的结构特征和变化趋势 ,揭示了交联淀粉颗粒由高交联非糊化到低交联溶胀糊化的膨胀历程及溶胀机理 ,即交联马铃薯淀粉是以颗粒尾端为主的不均衡膨胀。     

TEMPO氧化细菌纤维素基纳米复合凝胶的结构及光催化性能研究

通过微波辅助溶剂热原位合成反应,制备了纳米硫化镉（CdS）颗粒负载量更高且光催化吸附降解性能更优的氧化细菌纤维素@纳米硫化镉（TOBC@CdS）复合凝胶材料。结果表明,在羧基的络合作用下,立方晶型纳米CdS团簇以类细胞感受器的形貌吸附在TOBC纤维非结晶区域,形成了较为稳定的有机无机杂化结构。可见光照射180 min后,TOBC@CdS纳米复合凝胶可有效光催化降解87.27%的亚甲基蓝（MB）;实验重复5次后,其光催化降解性能没有明显衰减。     

胶原水解产物-羧甲基纤维素聚电解质络合物的溶胀及可塑性

胶原水解产物-羧甲基纤维素聚电解质络合物的溶胀性和可塑性是对其应用来说十分．其中,这种材料的溶胀性除受到溶液pH值、离子强度、反离子种类的影响外,还受到材料本身交联网络密度的影响;成膜的可塑性则主要受其成分的影响。本论文主要讨论反应条件和络合稳定化方式对胶原水解产物一羧甲基纤维素聚电解质络合物的溶胀性及其成膜的可塑性的影响。     

接枝不同金属配基的pH敏感型聚合物的制备及对木瓜蛋白酶的纯化

本文以四种丙烯酸类单体合成了一种pH敏感型聚合物(PMDMN)。该聚合物连接金属螯合剂(IDA)后与Cu~(2+)或Fe~(3+)通过配位键形成聚合物PMDMN-Cu或PMDMN-Fe。首先对聚合物的红外光谱、等电点及回收率进行了测定。其次,探讨了PMDMN-Cu、PMDMN-Fe对木瓜蛋白酶粗酶的吸附条件,包括pH、时间及NaCl浓度。通过对洗脱液的酶活回收率的测定,考察了咪唑、盐酸胍、EDTA及其浓度配比的洗脱效果。最后通过SDS-GAGE对最优洗脱条件的酶液纯度进行了验证。结果显示:接枝金属配基前后的等电点分别为5.15或5.08,回收率皆大于95%(5个吸附-洗脱循环后);PMDMN-Cu、PMDMN-Fe最适吸附pH值均为7.0,并于120 min和210 min达到吸附平衡,最大吸附量分别为5.09 mg、4.58 mg,NaCl浓度的增加能一定程度增加木瓜蛋白酶的吸附量。在洗脱方案中,0.5 mol/L咪唑+1.0 mol/L盐酸胍具有最好的洗脱效果,洗脱率皆接近95%,同时不会造成金属配基的泄露。SDS-PAGE显示PMDMN-Cu和PMDMN-Fe都能大幅度提高木瓜蛋白酶的纯度,纯化倍数分别为4.29和4.48。