新型温敏性中空纤维膜的制备与表征

采用自由基聚合方法对中空纤维膜（hollow fiber membranes,HFMs）进行了N-异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）的接枝聚合,制备了一系列PNIPAAm-g-HFMs,同时考察了成纤维细胞在PNIPAAm-g-HFMs表面的培养与降温脱附情况。傅里叶红外光谱和元素分析结果表明PNIPAAm成功地在中空纤维膜上接枝聚合。动态接触角分析结果显示,当温度降至LCST以下,PNIPAAm-g-HFMs表面接触角明显降低;蛋白黏附测定结果进一步证实了当温度发生改变时,PNIPAAm-g-HFMs表面呈现亲疏水性质变化,即具有温敏性。37℃时,成纤维细胞在HFMs-0.005,HFMs-0.01和HFMs-0.05表面均能正常黏附、铺展与增殖;而HFMs-0.2不适宜细胞的黏附与生长。降温孵育后,黏附于PNIPAAm-g-HFMs表面的细胞发生明显的形态变化并从其表面发生脱附,细胞脱附率高达90%以上。以上实验结果表明,PNIPAAm-g-HFMs具有良好的温敏性,可实现细胞的降温脱附,可与生物反应器相结合用于贴壁型细胞的大规模扩增与降温收获。     

新型温敏性中空纤维膜的制备与表征

采用自由基聚合方法对中空纤维膜(hollow fiber membranes,HFMs)进行了N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)的接枝聚合,制备了一系列PNIPAAm-g-HFMs,同时考察了成纤维细胞在PNIPAAm-g-HFMs表面的培养与降温脱附情况。傅里叶红外光谱和元素分析结果表明PNIPAAm成功地在中空纤维膜上接枝聚合。动态接触角分析结果显示,当温度降至LCST以下,PNIPAAm-g-HFMs表面接触角明显降低;蛋白黏附测定结果进一步证实了当温度发生改变时,PNIPAAm-g-HFMs表面呈现亲疏水性质变化,即具有温敏性。37℃时,成纤维细胞在HFMs-0.005,HFMs-0.01和HFMs-0.05表面均能正常黏附、铺展与增殖;而HFMs-0.2不适宜细胞的黏附与生长。降温孵育后,黏附于PNIPAAm-g-HFMs表面的细胞发生明显的形态变化并从其表面发生脱附,细胞脱附率高达90%以上。以上实验结果表明,PNIPAAm-g-HFMs具有良好的温敏性,可实现细胞的降温脱附,可与生物反应器相结合用于贴壁型细胞的大规模扩增与降温收获。     

BMMSCs在温敏性玻璃微载体上的培养及收获

贴壁型种子细胞的培养和收获,常在二维静态的培养环境下进行,而后采用酶解法或机械刮刀法来进行收获,但是其存在着一定的弊端,细胞扩增数量有限且在收获时细胞易受到损伤,同时也会失去一定的干性。论文研究整合了具有较大比表面积和三维立体环境的微载体,及温敏性材料无损收获细胞的优点,采用表面自由基共聚合方法,用3-丙基三甲氧基硅烷甲基丙烯酸TMSPM为偶联剂,在微载体表面接枝上N-异丙基丙烯酰胺NIPAAm(N-isopropylacrylamide)及甲基丙烯酸羟基丙基酯(Hydroxypropyl methacrylate,HPM),制备出P(NIPAAm-co-HPM)-g-TMSPM-g-微载体。其次,将骨髓间充质干细胞(Bone marrow mesenchymal stem cells,BMMSCs)接种在制备的温敏性玻璃微载体上,通过细胞的培养与降温收获考察制备的温敏性微载体是否适宜细胞的降温脱附及其细胞相容性。扫描电镜及能谱分析表明温敏材料NIPAAm可成功地接枝到含硅羟基的玻璃微载体表面。BMMSCs的粘附和生长曲线测定结果证明材料具有较好的生物相容性,降温收获后细胞的活性对比及再培养实验表明细胞可很好的从载体上脱附,并保持良好的生长活性。     

温敏性P(NIPAAm-co-Am)/MMT水凝胶复合材料的研究

以N-马来酰化壳聚糖为交联剂,N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、丙烯酰胺(Am)、蒙脱土(MMT)为原料,过硫酸铵和N,N,N’,N’-四甲基乙二胺为引发剂和促进剂,采用水溶液自由基聚合反应合成了温敏性的P(NIPAAm-co-Am)/MMT水凝胶复合材料,研究了复合材料的温敏性、溶胀动力学、退溶胀动力学性能。研究表明:P(NIPAAm-co-Am)/MMT水凝胶复合材料具有良好的温敏性,不同蒙脱土含量的水凝胶的相转变温度(VPTT)均在37℃。由于水凝胶的大孔状结构,均表现出快速的溶胀动力学和退溶胀动力学。     

表面接枝MPC硅水凝胶的制备及生物学评价

采用常压辉光放电等离子体处理硅水凝胶材料表面并引发2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰胆碱（MPC）在其表面接枝聚合。硅水凝胶膜接枝MPC后,水接触角由103°下降到53°,表明接枝MPC后硅水凝胶材料具有良好的亲水性。采用四唑盐比色实验（MTT法）和直接接触细胞培养法评价材料对鼠成纤维细胞（1929）的细胞毒性,结果显示,与硅水凝胶一起培养的细胞生长状况良好,呈现较高的细胞相对增殖率,细胞毒性为1级,血小板粘附实验显示接枝MPC的硅水凝胶表面吸附的血小板数量明显减少。     

PNIPAM/锂藻土/氧化石墨烯近红外光响应水凝胶的制备及其应用初探

以锂藻土（Laponite）为交联剂、氧化石墨烯（GO）为光热转换试剂，通过N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）原位聚合，制备近红外光（NIR）响应水凝胶（Laponite-PNIPAM/GO）。首先考察Laponite的含量对Laponite-PNIPAM水凝胶的断裂伸长率和断裂强度的影响，并考察GO含量对Laponite-PNIPAM/GO水凝胶相关性能的影响，来确定Laponite和GO的合适含量。随后对所制备的水凝胶体积相转变温度（VPTT）及NIR响应性进行表征，并对Laponite-PNIPAM/GO水凝胶在光控流体开关及光控脱附方面的应用进行了初步探索。结果表明：Laponite-PNIPAM/GO水凝胶具有较高强度和良好的韧性, 断裂伸长率可达1100%以上，Laponite-PNIPAM/GO水凝胶的VPTT在36 ℃左右；NIR照射下，Laponite-PNIPAM/GO水凝胶能在3分钟内从20.3 ℃升温至48.5 ℃；由于Laponite-PNIPAM/GO水凝胶具有温敏性和光热效应，其具有作为光控流体开关及光控脱附的潜力。     

PNIPAM/锂藻土/GO近红外光响应水凝胶的制备及其应用初探

以锂藻土(L)为交联剂、氧化石墨烯(GO)为光热转换试剂,通过N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)原位聚合,制备了近红外光(NIR)响应(L-PNIPAM/GO)水凝胶.考察了锂藻土含量对L-PNIPAM水凝胶的断裂伸长率和拉伸强度的影响,并考察了GO含量对L-PNIPAM/GO水凝胶相关性能的影响.对所制备的水凝胶体积相转变温度(VPTT)及NIR响应性进行了表征,并对L-PNIPAM/GO水凝胶在光控流体开关及光控脱附方面的应用进行了初步探索.结果表明,当锂藻土和GO含量分别为NIPAM质量的12.0％和0.21％时,制备的L-PNIPAM/GO-12.0-0.21水凝胶具有较高的拉伸强度和良好的韧性,拉伸强度为123.98 kPa,断裂伸长率可达1181％,L-PNIPAM/GO-12.0-0.21水凝胶的VPTT为36℃;NIR照射下,L-PNIPAM/GO-12.0-0.21水凝胶能在300 s内从20.3℃升温至48.5℃,具有温敏性和光热效应,展示了用于光控流体开关及光控脱附的潜力.     

PVDF-g-PNIPAAm温敏膜用于Hela细胞黏附生长与脱附

传统的酶解法用于细胞收获容易导致细胞膜蛋白损伤,致使细胞功能缺失,而具有温敏特性的材料表面用于细胞培养时,可采用降温脱附法收获细胞,从而有效维护细胞的功能。研究将Hela细胞分别接种于常规空白培养板、PVDF膜以及四种不同PVDF-g-PNIPAAm温敏膜上,考察Hela细胞的黏附生长与降温脱附行为。培养过程中,观察细胞生长形态,检测细胞生长活率;收获时,观察细胞在从不同基底表面降温脱附行为,并对降温脱附法和胰酶消化法收获的细胞分别进行死活染色,计算细胞活率。结果表明,Hela细胞在不同基底表面均能正常黏附、铺展与生长;在四种不同PVDF-g-PNIPAAm温敏膜(M21,M32,M11,M23)上,M32与M11较更适宜细胞黏附与生长;当温度降低时Hela细胞不能从常规空白培养板及PVDF膜上自动脱附,但均能从四种温敏膜上自动脱附,脱附速率为M11M32M21M23;降温脱附法比胰酶消化法收获的细胞活率更高,分别为(95±3.47)%与(81±2.26)%。PVDF-g-PNIPAAm温敏膜用于Hela细胞培养与收获的研究,为下一步采用温敏性PVDF-g-PNIPAAm中空纤维膜生物反应器大规模扩增并无损伤收获细胞奠定了基础。     

气相法白炭黑脱酸机理研究

为了研究气相法白炭黑的脱酸机理及工艺,对不同比表面积的未脱酸样品进行热重分析和测定pH,得出了室温至400 ℃范围内经流化床处理30 min后气相法纳米白炭黑表面水含量与氯化氢含量间的关系.结果表明:未脱酸白炭黑中吸附水含量远大于吸附氯化氢含量.室温至250 ℃范围内,脱附掉的水与氯化氢成一定比例,250 ℃时氯化氢和物理吸附水基本完全脱附掉,且开始脱附化学吸附水.总之,氯化氢和大部分水是以物理吸附的形式吸附在白炭黑表面,较易脱附;250～400 ℃白炭黑的pH有微小变化,是由于温度不同,白炭黑纳米粒子表面结构不同所导致.     

热敏聚苯乙烯盒的制备

通过羟基化和接枝Ｎ－异丙基丙烯酰胺制备了热敏聚苯乙烯盒,当环境温度低于３２℃时,聚苯乙烯盒内表面新水,细胞可以快速生长;高于３２℃则内表面疏水,可让细胞脱附。该产品可在环保生物和医药等部门使用。     

5A、13X与NaLSX分子筛吸脱水实验研究

比较不同类型的分子筛吸水与脱水性能,筛选最优的分子筛脱水干燥剂。建立一种分子筛有效吸附水、有效脱附水与有效残留水的计算方法,比较在不同温度下的水含量分布。随脱附温度升高,分子筛有效脱附水增加,有效残留水减少,吸水率增大;真空气氛脱附后分子筛吸脱水能力优于非真空空气气氛吸脱水能力;在脱附温度为250℃时,13X与NaLSX的有效残留水为2.0%左右,5A分子筛的有效残留水基本完全脱除;当正常工作脱附温度为200～250℃时,13X分子筛脱附再生后的吸水能力最强,是最优的脱水干燥剂。     

壳聚糖温敏水凝胶研究进展

温敏性水凝胶是一种智能型高分子水凝胶,能在应答外界温度刺激时发生自身相变,具有良好的生物相容性与力学性能,被广泛应用于组织工程、细胞包封、药物传递等方面。壳聚糖是一种在自然界中大量存在的多糖,因具有低细胞毒性与生物相容性,常作为药物缓释体被广泛应用。重点对近几年壳聚糖温敏水凝胶的相关研究进行综述。     

DA-P123水凝胶的溶胀因素及其用于去除溶液中的重金属离子

通过丙烯酰氯与Pluronic P123(HO(CH_2CH_2O)_(20)(CH_2CH(CH_3)O)_(70)(CH_2CH_2O)_(20)H)末端的羟基反应,制备出末端为双键的大分子单体DA-P123,并将其与SBMA(磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯)溶于水中制备共聚水凝胶。研究了单体浓度、光照时间、温度、盐等影响因素对水凝胶溶胀行为的改变。其结果表明单体浓度增加和光照时间延长会造成溶胀率下降,而SBMA能够减少温度升高和含盐溶液对水凝胶溶胀的不利影响。将DA-P123水凝胶用于溶液中的重金属离子吸附,结果表明实验条件下其对Fe~(3+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)的最大吸附量分别为13.97、10.13、8.79 mg×g-1。使用1 mol×L-1HCl浸泡可以将水凝胶吸附的Fe3+脱附,使水凝胶再生,并且溶液中的牛血清白蛋白(BSA)并不影响水凝胶对Fe~(3+)的吸附和脱附能力。说明这种水凝胶可以用于含蛋白废水中的重金属离子吸附,从而达到净化水质的目的。     

水凝胶海洋防污材料研究进展

对有望成为第三代污损可脱附型海洋防污材料的水凝胶防污材料进行了综述。从原材料的角度简述了聚乙二醇类、聚乙烯醇类、聚丙烯酰胺类、聚氨酯类、聚丙烯酸酯类等水凝胶的制备及国内外对其在防污材料中的应用研究。目前水凝胶防污材料存在着附着力和力学性能差、防污能力有待进一步加强等问题,提出了解决上述问题的方法。当前主要通过改变水凝胶网络结构、交联以及添加纳米材料等方式来提高水凝胶防污材料的力学性能、自修复能力和粘附性能;将具有防污能力或特殊功能的单体接枝或共聚到水凝胶高分子上提高其防污性能。     

温度及pH敏感生物水凝胶的研究

运用互穿网络技术,合成了具有温敏性的聚(N 异丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)和生物大分子明胶(gelatin)的互穿网络聚合物(PNIPAm/Gelatinsemi IPN和PNIPAm/GelatinIPN)水凝胶,该水凝胶的最低临界溶液温度(LCST)与PNIPAm水凝胶的LCST基本相同,均为33℃左右,但在LCST以下的平衡溶胀率减小、相变区域略微变宽。在此基础上,通过N 异丙基丙烯酰胺(NIPAm)与丙烯酸(AAc)交联共聚,改变了水凝胶的LCST,在pH=4 0的缓冲溶液中,各水凝胶的溶胀行为基本一致,与AAc含量无关,LCST都为28℃左右;在pH>4 0的缓冲溶液中,LCST随AAc组分含量的增加而增加,但温敏性减小。同时,AAc的加入,使水凝胶具有pH敏感性,敏感点为pH=4 5左右。还考察了该水凝胶降解的特点:戊二醛(GA)交联后的明胶网络,保留了明胶的生物降解性,但互穿网络水凝胶在实验条件下几乎未被胃蛋白酶和胰蛋白酶降解,在pH=9 6的碱性条件下,水凝胶可发生化学降解。     

钌基氨合成催化剂的TPD/R研究

运用程序升温脱附／还原（TPD／R）技术，研究了不同材质制备的活性炭表面性质，并与其负载的钌基氨合成催化剂活性进行关联。同时，采用H2－TPD和N2－TPD手段考察了一系列钌基催化剂；研究了助剂对H2、N2吸附的影响。研究结果表明：活性炭表面性质随材质的不同有较大的差异，导致其负载钌基催化剂活性的不同，而助剂的加入也极大地影响了H2和N2的脱附性能，特别是助剂K使催化剂的低温H2吸附量显著提高，脱附温度从283℃降低到166℃，使N2的脱附量也明显增加，且脱附温度从420℃降到385℃。     

快速响应的温敏性PNIPAAm／粘土复合水凝胶的合成及性能研究

以碳酸钠为制孔剂合成了快速响应的温敏性PNIPAAm／粘土复合水凝胶(NNC水凝胶),DSC分析表明,其体积相转变温度在33℃左右,与传统的PNIPAAm水凝胶没有很大的偏差。动力学研究表明,该水凝胶在温敏膨胀或收缩时,具有快速的响应速率,在5 min内的失水率达90％以上,这与扫描电镜观察到水凝胶具有大而连贯的孔洞结构相一致。     

DTAB表面活性剂在硅气凝胶干燥中的应用

使用十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）阳离子表面活性剂溶液对湿凝胶进行处理,可降低凝胶中液体表面张力,从而得到保持较完整孔隙结构的硅气凝胶。结果表明,采用DTAB水溶液浸泡湿凝胶的方法要优于在凝胶形成前加入DTAB的方式。使用浓度为1.48×10-2 mol/L的DTAB水溶液浸泡湿凝胶可得到孔隙率为81.8%、平均孔径为15.749 nm、总孔体积为2.836 cm3/g、比表面积为923 m2/g的二氧化硅气凝胶;其吸脱附曲线明显高于其他添加浓度的吸脱附曲线,表明具有较高的吸附能力;在TEM图中可明显看出其具有孔隙结构。DTAB处理过的气凝胶明显优于未经处理的二氧化硅气凝胶。     

水凝胶涂层法用于PTFE平板膜的亲水改性研究

采用戊二醛和O-羧甲基壳聚糖(OCMCS)、聚乙烯醇(PVA)在聚四氟乙烯(PVDF)平板膜内进行交联形成一层水凝胶涂层,从而对PTFE平板膜进行亲水改性。考察了反应条件对膜亲水性能的影响和膜的抗污染性能,并对膜表面进行表征。结果表明,水凝胶涂层附着在PTFE纤维表面使膜原纤维变粗,随着PVA含量的增加,改性膜的水通量先增加后减少,接触角先减小后增大,并且当PVA与OCMCS的质量比为1:1,反应时间为6 h、温度为50℃时,膜的性能为优,此时水通量(4 481±80) L/(m~2·h)、接触角57.48°。由于改性膜的表面含有羟基和氨基等官能团,使膜具备良好的抗蛋白质吸附能力;PVA与OCMCS交联形成的物质分子量大,粘附力强,使亲水涂层不易脱落。     

注入水成分对油藏中液固界面Zeta电位的影响

为了研究低矿化度水成分对油藏中岩石和原油表面带电量、润湿性、油膜脱附量的影响及三者间的关系,配制了离子类型、离子质量浓度、溶液pH不同的低矿化度水,并分别将其与模拟岩石和原油样品混合后测定Zeta电位值、与含油岩心切片接触测表面润湿角、与含油岩石颗粒混合测表面油膜脱附量。结果表明,Na~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)溶液对原油和岩石表面带电量的影响主要取决于离子价态,二价离子对其带负电量影响更大。同种离子,随着离子质量浓度的增加,原油和岩石表面负电量减小。pH升高对原油和岩石表面带电量的影响与溶液所含离子的价态和水解性有关,Ca~(2+)、Mg~(2+)溶液所测得的负电量比Na~+溶液低,且随着pH的增加带负电量呈现先增大后减小的趋势,这种趋势与Na~+不同。此外,低矿化度水成分变化对原油和岩石表面带电量的影响规律与对油膜脱附量的影响规律一致;当油藏液固界面Zeta电位的绝对值减小时,接触角增大、油膜脱附量减少。