生物3D打印用丝素蛋白基凝胶墨水的研究进展

丝素蛋白(SF)作为一种天然且古老的蛋白质材料,因其优异的特性成为了生物3D打印墨水材料绝佳的候选者,在生物医学领域受到了广泛的关注。为此,概述了SF在生物3D打印领域的发展,总结了SF材料的物理化学和生物学基本特性,探讨了其作为生物墨水应用于挤出式生物3D打印、光固化生物3D打印和喷墨生物3D打印的要求和可加工性。综述了近年来SF与人工合成聚合物、天然聚合物和无机功能材料复合形成SF基水凝胶墨水在生物3D打印领域中的研究进展,对其所面临的挑战进行了讨论。指出:随着生物3D打印技术的深入发展,通过生物3D打印形成的SF基水凝胶构建体在生物医学领域会有更广阔的应用前景。     

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。     

半纤维素基pH响应性水凝胶的制备及其药物控释研究

以从玉米芯中提取的水不溶性半纤维素(wis-AGX)(中性单糖组成为:83. 09%木糖、10. 03%葡萄糖、4. 76%阿拉伯糖、0. 76%半乳糖)为原料,在碱性介质中与丙烯酰胺接枝共聚并适度水解,在半纤维素中引入具有pH响应性的聚丙烯酸(PAA)链段,再将共聚物与聚乙烯醇(PVA)溶液共混后以戊二醛交联制备半纤维素基水凝胶。通过核磁共振仪和傅里叶变换红外光谱仪对该水凝胶的化学结构进行表征,利用扫描电子显微镜对水凝胶的形貌特征进行表征,研究了该水凝胶在去离子水和不同pH值环境下的溶胀行为。结果表明,水凝胶具有明显的pH响应性,且在pH值10时溶胀率最高,可达1210%。此外,水凝胶的溶胀率与羧基含量正相关,与戊二醛用量负相关。以茶碱作为模型药物,探讨了其在模拟胃液(pH值1. 2)和肠液(pH值7. 4)介质中的药物释放行为。在6 h内,担载药物后的水凝胶在模拟肠液中的药物累积释放量可达68%,明显高于其在胃液中51%的药物累积释放量,故此水凝胶有明显的药物缓释作用。     

乳液凝胶的构建及应用研究进展

食品级乳液凝胶是一种半固体性材料,具有原材料来源广、无毒性、生物相容性高、可降解等优势,同时其独特的三维网状结构具有保护及控制生物活性物质释放的能力,这些优点引起了人们极大的关注.本文综合近些年国内外相关研究,综述了多糖基、蛋白基及复合基质构建的不同乳液凝胶类型,从消化吸收、保护生物活性物质、提高药物利用率3个方面简述...     

啤酒酵母吸附重金属离子镉的研究

采用啤酒酵母自制生物吸附剂,进行重金属离子镉的吸附研究.实验结果表明,啤酒酵母对Cd2 的吸附量随pH值的增加而增大.吸附的最佳pH范围是4～7,当pH=6时达到吸附最大值;随着初始Cd2 质量浓度增加,吸附量有所提高;当溶液初始Cd2 质量浓度为50m/L,pH 6时达到实验条件下的最大吸附量为51.5 mgCd2 /g干酵母;啤酒酵母经碱处理后吸附量增大.设计一个L9(33)正交实验,确定pH为反应过程中的显著因素;确定啤酒酵母对Cd2 的吸附过程遵循Langmuir方程.     

生物基聚氨酯及其纤维技术的最新进展

近年来，生物基聚氨酯及其制品的研究与开发取得了长足进步。利用可再生资源的生物多元醇技术，如天然油脂多元醇（NOP）、以工业糖为原料的生物基1，4-丁二醇（BDO）等均已进入商业化生产，生物基聚氨酯及其弹性纤维预计2015—2016年间将投放市场。文章介绍了国内外生物基聚氨酯及其纤维的最新进展，并对我国在这一领域的发展进行了展望。     

大米氧化淀粉制备工艺及其凝胶性的研究

研究大米淀粉的氧化条件,包括反应的pH、催化剂硫酸铜用量、反应温度、反应时间、以及H2O2用量对氧化淀粉凝胶性的影响,采用TA-XT.plus物性仪对不同条件下制备的大米氧化淀粉凝胶的质构特性-硬度和弹性进行测定.最终通过正交试验得出制备大米氧化淀粉最适宜的条件为:反应pH值为8,CuSO4用量为淀粉干基的0.15%,反应温度为55℃,反应时间为3 h,H2O2用量为淀粉干基的4%.在此条件下制备的大米氧化淀粉凝胶硬度可达到1213.34 g,弹性可达到0.987.与大米原淀粉凝胶相比,其硬度和弹性分别提高了39.2%和10.5%.     

连苯三酚改性的天然大分子和单宁酸配位交联水凝胶的研究进展

通过研究被囊动物的被膜伤口愈合机理,科学家们明确了连苯三酚结构在生物大分子交联中的作用。受此启发,人们开发出了基于配位交联的连苯三酚改性的天然大分子多功能水凝胶材料。同样地,含有连苯三酚结构的单宁酸也可通过配位交联形成多功能水凝胶材料。本文主要介绍了近年来连苯三酚结构修饰的壳聚糖、甲壳素等天然生物大分子,以及单宁酸通过其连苯三酚结构与金属离子发生配位交联,形成多功能水凝胶的研究进展。     

两性生物基絮凝剂制备及其处理造纸废水性能评价

本研究以壳聚糖季铵盐(HTCC)和羧甲基纤维素(CMC)为原料,通过戊二醛交联,制备了一种两性生物基絮凝材料(HTCC-g-CMC)。采用傅里叶变换红外光谱、热重分析对HTCC-gCMC进行表征,并将其应用于高岭土悬浊液和OCC造纸废水的絮凝处理以评价其絮凝性能。结果表明,HTCC与CMC通过缩醛反应成功合成了具有阴阳离子两性的HTCC-g-CMC;当pH值为4时,不添加PAC,HTCC-g-CMC絮凝高岭土悬浊液最小浊度为42. 1 NTU,当pH值分别为6、10时,在添加PAC的条件下,HTCC-g-CMC絮凝高岭土悬浊液最小浊度为2. 5、4. 5 NTU;将HTCC-g-CMC和商业APAM、CPAM对造纸废水直接进行絮凝处理,当用量为12 mL时,废水的浊度和CODCr去除率分别为88. 7、81. 2、35. 6 NTU和66. 2%、63. 6%、70. 0%,表明HTCC-g-CMC絮凝在浊度和CODCr去除率方面与商业PAM的效果相当。     

鮰鱼下脚料蛋白质的回收及其凝胶特性研究

通过回收并制备鮰鱼下脚料的蛋白质凝胶,考察溶解pH、离心力、离子强度对鱼下脚料中蛋白质的溶解性及凝胶理化性质的影响。结果表明,溶解pH、离心力、离子强度对鱼下脚料中的蛋白质的溶解性能均有显著影响(P<0.05)。pH=2.5或pH=11.5,离心力为5 500r/min,离子强度为0.6M时,蛋白质溶解性能较好,pH=5.5时蛋白质溶解性最差。溶解pH=11.5时,制备的鱼肉凝胶蛋白质、灰分含量较高,脂类含量较低,并且凝胶的破断强度值、凹陷度以及凝胶强度值较高,但凝胶色泽较差。     

Magnetic resonance imaging (MRI) and relaxation spectrum analysis as methods to investigate swelling in whey protein gels

Effective means for controlled delivery of nutrients and nutraceuticals are needed. Whey protein-based gels, as a model system and as a potential delivery system, exhibit pH-dependent swelling when placed in aqueous solutions. Understanding the physics that govern gel swelling is thus important when designing gel-based delivery platforms. The extent of swelling over time was monitored gravimetrically. In addition to gravimetric measurements, magnetic resonance imaging (MRI) a real-time noninvasive imaging technique that quantified changes in geometry and water content of these gels was utilized. Heat-set whey protein gels were prepared at pH 7 and swelling was monitored in aqueous solutions with pH values of 2.5, 7, and 10. Changes in dimension over time, as characterized by the number of voxels in an image, were correlated to gravimetric measurements. Excellent correlations between mass uptake and volume change (R(2)= 0.99) were obtained for the gels in aqueous solutions at pH 7 and 10, but not for gels in the aqueous solution at pH 2.5. To provide insight into the mechanisms for water uptake, nuclear magnetic resonance (NMR) relaxation times were measured in independent experiments. The relaxation spectrum for the spin-spin relaxation time (T(2)) showed the presence of 3 proton pools for pH 7 and 10 trials and 4 proton pools for pH 2.5 trials. Results demonstrate that MRI and NMR relaxation measurements provided information about swelling in whey protein gels that can constitute a new means for investigating and developing effective delivery systems for foods.     

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。     

粉碎粒度对苜蓿不同部位茎叶营养物质及功能性质的影响

以紫花苜蓿为研究对象,对苜蓿上(大于60 cm)、中(30~60 cm)、下(0~30 cm)三部分茎叶的基本成分、活性成分、功能性质进行比较,并对不同粉碎粒度苜蓿茎叶营养物质的溶出量和功能性质进行分析。苜蓿叶中蛋白质、灰分、脂肪、维生素C、可溶性膳食纤维、多糖、多酚、总黄酮的含量,以及膨胀力、对亚硝酸钠和胆固醇的吸附能力均高于茎秆,且上部叶片最高;苜蓿茎秆中不溶性膳食纤维的含量以及持水力、持油力高于叶片。随着苜蓿上部叶片的粉碎粒度由0.20~0.25 mm减小到0.063~0.08 mm,蛋白质、多酚、总黄酮、粗多糖的溶出量分别由27.98%、12.31、6.42、20.72 mg/g增加到32.87%、13.86、7.71、22.97 mg/g;膨胀力先增大后减小,粉碎粒度为0.125~0.16 mm时达到最大,为4.40 mL/g;对胆固醇的吸附能力由2.45 mg/g (pH=2)、7.65 mg/g (pH=7)分别增加至6.01、9.66 mg/g;对亚硝酸钠的吸附能力由437.91 μg/g (pH=2)、106.43 μg/g (pH=7)分别增加至501.51、108.02 μg/g。随着苜蓿上部茎秆的粉碎粒度由0.20~0.25 mm减小到0.063~0.08 mm,持油力由4.86 g/g减小到3.44 g/g;持水力先增大后减小,粉碎粒度为0.125~0.16 mm时达到最大,为6.56 g/g。苜蓿叶片和茎秆可用于开发不同功能的食品,减小粉碎粒度可提高营养物质的溶出量,适当进行粉碎可具有更好的功能性质。     

Variations in water-holding capacity due to changes in the fibre diameter, sarcomere length and connective tissue morphology of some beef muscles under acidic conditions below the ultimate pH

The water-holding capacities (WHC) of six different beef muscles were measured over the pH range 5·7 to 4·0. Corresponding changes in the morphology of muscle fibres and connective tissue were observed by light microscopy. WHC increased over the pH range 5·1 to 4·0 in all muscles, with the M. longissimus dorsi (LD) having significantly higher (p < 0·05) swelling ratios than the other muscles at pH 4·3 and pH 4·0. In all muscles, swelling increased across and along the muscle fibre axis between pH5·1 and pH4·4. However, towards pH4·0, increased muscle fibre swelling occurred in predominantly 'white' fibre-type muscles, in particular the LD, whereas muscle fibre shrinkage occurred in predominantly 'red' fibre-type muscles. Increased swelling of perimysial collagen and endomysial reticulin was observed in all muscles between pH4·5 and pH4·0, while the appearance of elastin was unaffected by pH. Consequently, interactions between muscle fibre swelling and connective tissue swelling determined the extent of total muscle swelling in different muscles between pH 4·5 and pH 4·0.     

表面活性剂和胶原间的相互作用

研究了十二烷基硫酸钠（SDS），二十烷基苯磺酸钠（SDBS），溴化十六烷基吡啶翁（CPB）和Igepal CA-720等表面活性剂与胶原（来源于牛跟腱）间的相互作用，发现了不同的反应条件下，上述离子性表面活性剂的吸附等温线，得到了适当条件下的吸附等温线，同时发现在等电条件下等温线呈对数关系，Igepal没有吸附，表面活性剂与胶原的作瓿 其质量的变化是相互关联的，这种变化取决于反应条件，即pH值和反应溶液中的离子强度，胶原的膨胀程度（am)被用来描述这种变化，在pH3.0，无SDBS存在且在低的离子强度下，胶原得到了大的膨胀；加入SDBS将会导致强烈的消肿作用，并且当胶原对SDBS的结合量达到1mmol/g时，am的值将不再随SDBS结合量的进一步增加而变化，在高的离子强度下，am与SDBS的平衡吸附量无关，在等电条件下am的变化明显小于在酸性条件下的变化，两种条件下am具有相反的特点。     

氧化咖啡酸交联乳清蛋白膜的物理性能

咖啡酸氧化后与乳清蛋白交联成膜,对膜的机械性能、吸水性能、浸出率及其浸出物分子质量进行测试。结果显示：氧化后的咖啡酸能够作为交联剂提高乳清蛋白膜拉伸强度、杨氏模量及膜材料的吸水率,但对膜的断裂伸长率没有显著影响。蛋白膜在pH 3～5的Mc Ilvaine缓冲液浸出率略微降低,而在pH 6和pH 7条件下则显著提高;SDS-PAGE实验表明,在pH 6时,浸出物主要是由二硫键支配的聚合物。     

鸡胸软骨硫酸软骨素的制备及其稳定性研究

采用木瓜蛋白酶水解法从鸡胸软骨中提取硫酸软骨素粗多糖,并用三氯乙酸除蛋白、乙醇沉淀和柱色谱分离纯化得到高纯度产品。以硫酸软骨素主要成分(总糖、还原糖、葡萄糖醛酸、游离硫酸根)及相对黏度为指标,研究热、酸碱、氧化剂处理对硫酸软骨素稳定性的影响及紫外光照射对其结构的影响。研究结果表明,经紫外光照射后,硫酸软骨素结构基本无变化;在温度低于80℃,pH=7时,硫酸软骨素稳定性较好。温度大于100℃、强酸、强碱或含有氧化剂时,硫酸软骨素极不稳定,各成分变化程度较大,游离硫酸根增加,分子量降低。但对于其降解机理,需做进一步研究。     

离子表面活性剂和胶原间的相互作用

研究了二十烷基苯磺酸钠（SDBS）和溴化十六烷基吡啶翁（CPB）表面活性剂同胶原纤维（BAT）的反应。在酸性环境（pH＝3）和等电点条件（CrBATpH=6.5,SBAT PH=4)决定了吸附作用等温线。同时，研究了底物的膨胀变化（用αm表示膨胀度）。已经证实了离子表面活性剂对铬鞣和植物鞣胶原的吸收。发现SDBS对CrBAT的吸收与反应的pH值无关而取决于铬进一步吸收的活性位置的含量。在酸性区域，结合SDBS不使CrBAT纤维膨胀，而CrBAT在等电点条件下存在较轻微的膨胀。CPB与CrBAT的结合量较小，在同样的反应条件下，CPB在pH=6.5时的吸收实际与其对未鞣 的BAT的吸收相同。靠SBAT在高pH值下的稳定性，离子表面活性剂对SBAT的吸收要在pH=4时有效。预测SBDS的吸收更低，但等温线是S形相对于c.m.c.SDBS有一个滞后的段。CPB－SBAT和SDBS－BAT反应，当CPB对BAT吸收时纤维会发生轻微的膨胀。     

茶多酚在钙交联果胶/壳聚糖复合膜中的缓释性研究

分别制备了果胶/壳聚糖复合膜和钙交联的果胶/壳聚糖复合膜,研究不同配比对膜溶胀性的影响以及茶多酚在钙交联复合膜中的释放行为。结果表明,果胶/壳聚糖膜随着配比的不同,溶胀率随之变化,溶胀率最小的膜是果胶与壳聚糖之比为1:0.5,2 h的溶胀率为9.5。钙交联果胶/壳聚糖膜的溶胀率与钙含量有关,适量的钙交联使膜的溶胀率降低,其最小溶胀率在6 h只有2.1,过量的钙会导致膜的溶胀率增大。茶多酚在交联膜中的缓释规律与溶胀率一致,释放率随着钙交联度的增加而减少,但过量的钙使得释放率变大,可通过调节钙用量来控制茶多酚的释放率;茶多酚释放率随着茶多酚含量的增加而增大,在pH=3的溶液中释放速率大于pH=9的溶液。     

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。