抗菌粘附型酪蛋白基纳米复合水凝胶的制备

近年来，水凝胶因其独特的网络结构和功能性受到了生物医药、食品环保等领域的广泛关注，其中以生物质材料为基体的绿色功能化水凝胶成为了重要研究方向。本研究以酪蛋白为基体，引入纳米氧化锌（ZnO NPs），通过“半溶解溶胶-凝胶酸化法”制备抗菌粘附型酪蛋白基纳米复合水凝胶。实验结果表明：所制备的纳米复合水凝胶具有立体的三维网络结构，孔径分布均一；当引入ZnO NPs用量为酪蛋白的3%时，其溶胀率可达79.19%；抗张强度和断裂伸长率分别可达1.9 MPa和137.4%；该水凝胶对于皮肤、玻璃、塑料、金属等多种材料表现出了优异的粘附性；且对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌均具有良好的抗菌性能，在生物敷料领域展现出较好的应用前景。     

聚乙烯醇/水杨酸/纳米二氧化钛复合水凝胶膜的制备及性能

用纳米二氧化钛(nano-TiO_2)对聚乙烯醇/水杨酸(PVA/SA)水凝胶膜进行改性,考查了不同nano-TiO_2用量的PVA/SA/nano-TiO_2复合水凝胶膜的结构与性能。结果表明:复合膜的透明度随nano-TiO_2用量的增加而降低,而其抗菌性、抗紫外线性及透气性均随nano-TiO_2用量的增加而提高;复合膜的力学性能随nano-TiO_2用量的增加呈先上升后下降的趋势,而其溶胀性却恰好与之相反;当nano-TiO_2用量为5.0%时,复合水凝胶膜的透气系数为0.737 9 m~2/(s·kPa),拉伸强度为8.44 MPa,最大紫外线透过率仅为71.12%,透光率达69.08%,对大肠杆菌与霉菌均具有较好的抑制作用,15℃时溶胀度达19.41%。     

纳米纤维/海藻酸钙抗菌复合水凝胶的制备与表征

海藻酸钙水凝胶敷料作为一种"湿疗法"产品广泛用于伤口护理领域,但其无抗菌性,且缺乏细胞黏附的位点。通过将海藻酸盐和纳米氧化细菌纤维素(TOBC)共混,使用浸渍富集法负载抗菌剂聚六亚甲基双胍(PHMB)制备出一种多功能复合水凝胶,并使用场发射扫描电镜、酶标仪、激光共聚焦显微镜对复合水凝胶的结构和性能进行表征。结果表明:复合水凝胶为透明状,表面存在大量的纳米纤维,生物活性得到提高。使用0.001%PHMB溶液处理后,复合水凝胶对于大肠埃希菌和金黄葡萄球菌均具有良好抗菌效果,同时兼具优异的生物相容性。     

辐射交联PVA/PVP/胶原复合水凝胶的制备及性能研究

采用辐射交联与冻融循环相结合的方法,将胶原引入聚乙烯醇(PVA)/聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)水凝胶体系,制备具有较高生物活性的PVA/PVP/胶原复合水凝胶。通过含水率、溶胀性能、力学性能及微观结构研究胶原对复合水凝胶结构与性能的影响,并优选最佳体系进行体外细胞毒性实验(MTT法)。研究结果表明,复合水凝胶具有均匀分布的三维多孔结构,胶原的添加增大水凝胶网络空间结构,其初始含水率达92%,并在10 h内达到溶胀平衡,但力学性能降低。辐射交联与冻融循环相结合的方法有利于提高胶原水凝胶制备效率,胶原结构不改变,其体外细胞存活率从PVA/PVP水凝胶的77.3%提高到93.8%,细胞相容性提高。     

纳米铜碳/海藻酸钠复合水凝胶的制备及性能

以吸附了硫酸铜的天然棉纤维为原料,高温热解制备纳米铜碳复合材料(NCCC),并利用原位释放法以二价钙离子为交联剂制备出纳米铜碳复合材料/海藻酸钠(NCCC/SA)复合水凝胶,来缓释抑藻材料NCCC。调节CaCO₃/SA的质量比,考察海藻酸钠水凝胶的力学性能、溶胀和降解性能来优选凝胶载体。调节NCCC/SA质量比,考察NCCC/SA复合水凝胶力学性能、溶胀和降解性能。NCCC/SA质量比越大,复合水凝胶的力学性能越差,但其溶胀和降解性能几乎没有影响。为了应对动态水环境的使用要求,最终选用CaCO₃/SA的质量比为18.18%的海藻酸钠水凝胶为载体,NCCC/SA质量比为2∶1来制备复合水凝胶,并模拟NCCC的缓释,为NCCC应用于抑藻的研究奠定了理论基础。     

聚乙烯醇／纳米羟基磷灰石复合水凝胶的制备及抗菌性能

采用溶液法制备了聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石复合水凝胶,探讨了聚乙烯醇含量对复合水凝胶抗菌性能的影响,用X射线衍射分析(XRD)、红外光谱分析(FT-IR)、扫描电镜(SEM)等方法对聚乙烯醇/纳米羟基磷灰石复合水凝胶的晶态结构及分散状态进行了表征,并用抑菌圈法对复合水凝胶的抗菌性能进行检测.研究发现,聚乙烯醇/羟基磷灰石复合水凝胶形成了良好的结品结构且分散良好,分布均匀,其对金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、白色念珠菌具有良好的杀灭作用,其抑菌圈直径分别达15 mm、20 mm、20 mm,但对大肠杆菌无抵制作用.     

化学交联法制备ZnO/PVA复合水凝胶

以氯化锌为原料制备纳米氧化锌(ZnO),采用化学交联法法制备ZnO/聚乙烯醇(PVA)复合水凝胶,研究ZnO加入量对复合水凝胶拉伸强度、断裂伸长率以及溶胀性能的影响。实验结果表明:ZnO含量为0.1%时,复合水凝胶的拉伸强度和断裂伸长率最大,而ZnO含量为0.4%时,复合水凝胶的溶胀率最大。     

PAM/SA/CNFs复合水凝胶的制备与性能研究

通过溶液交联聚合法制备了聚丙烯酰胺(PAM)/海藻酸钠(SA)/纤维素纳米纤维(CNFs)半互穿网络结构复合水凝胶。研究了不同添加量的CNFs对SA/PAM/CNFs复合水凝胶的溶胀性能和力学性能的影响;并测定了该复合水凝胶对亚甲基蓝染料的吸附性能。结果表明:当CNFs添加量为0.1ω/%时,复合水凝胶对亚甲基蓝染料的吸附效果最好,且平衡溶胀度最大为9.47,复合水凝胶压缩应力达到114.64 kPa。     

还原氧化石墨烯负载纳米银/聚乙烯醇型抗菌水凝胶的制备与性能

以聚乙烯醇（PVA）、氧化石墨烯（GO）、硝酸银为原料,在不添加引发剂和交联剂的情况下,使用物理交联法（冷冻-解冻法）制得了一系列还原氧化石墨烯（rGO）负载不同质量分数纳米银（AgNPs）/PVA型抗菌水凝胶（rGO-AgNPs/PVA）(PGA-1～PGA-6,阿拉伯数字代表AgNPs的质量分数)。通过FTIR、SEM、TGA、电子万能材料试验机和流变仪对水凝胶的结构、形貌、力学性能和流变性能进行了表征,并对其生物性能进行了测试。结果表明,rGO的加入增强了PVA水凝胶的机械强度,rGO-AgNPs/PVA抗菌水凝胶断裂伸长率比PVA水凝胶提高约60%,拉伸应变达到125%。PVA水凝胶的储能模量和损耗模量均低于rGO-AgNPs/PVA水凝胶;rGO与AgNPs协同抗菌,PGA-3(AgNPs质量分数0.33%)对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌带宽度分别约为4.5和5.5 mm;相较于PVA水凝胶,rGO-AgNPs/PVA水凝胶的孔洞增多,r GO通过π-π作用形成网络结构,r GO-Ag NPs/PVA水凝胶显示出多孔互联的微观结构。     

季铵盐化糖原衍生物/明胶复合水凝胶抗菌材料的制备及性能

首先,利用乙二胺对糖原进行氨基化修饰得到氨基化糖原衍生物（N-Gly）;接着,利用2,3-环氧丙基三甲基氯化铵（简称季铵盐）对N-Gly进行部分季铵盐化修饰,得到季铵盐化糖原衍生物（QA-N-Gly）;然后,以明胶为基材通过酰胺键交联制备季铵盐化糖原衍生物/明胶复合水凝胶（QA-N-Gly/Gel）。对糖原衍生物进行FTIR、1HNMR、粒径、Zeta电位以及微观形貌的考察,并对QA-N-Gly/Gel水凝胶进行了理化性能和生物性能评价。结果表明,糖原的氨基化和季铵盐化修饰成功,QA-N-Gly为均匀分散的纳米粒子,粒径分布在100～200 nm,Zeta电位为(93.9±1.7)m V,粒子带有明显的正电荷,具有抗菌性。糖原衍生物的加入可以提高明胶基水凝胶体系的机械强度和稳定性,QA-N-Gly/Gel的断裂应力为66.8 kPa,压缩模量为13.3 kPa。QA-N-Gly/Gel具有明显的抑菌作用,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别达到97%和50%。此外,QA-N-Gly/Gel无溶血性,细胞毒性低,NIH-3T3细胞的48 h存活率在80%以上。     

金属有机骨架/聚乙烯醇双交联网络复合水凝胶的构建及其抗菌性能研究

将具有抗菌性能的金属有机骨架（MOF）材料与具有双交联网络结构的聚乙烯醇（PVA）水凝胶相结合,构建了一种具有优良力学性能和抗菌性能的MOF/PVA抗菌水凝胶复合材料。该抗菌水凝胶采用物理与化学双交联的高分子网络结构,可增强水凝胶的力学性能。水凝胶内部结合了含有Ag⁺的MOF（AMOF）颗粒和含有Zn²⁺的MOF颗粒,随着2种MOF颗粒的缓慢降解,水凝胶持续释放的Ag⁺和Zn²⁺对细菌细胞造成物理损伤,实现对革兰氏阴性与阳性细菌生长的有效抑制,抑制率高达99%以上,为新型抗菌水凝胶材料的设计和构建提供了一种新策略。     

GA-g-PAA/ST复合水凝胶的合成与表征

以阿拉伯胶(GA)、丙烯酸(AA)、海泡石黏土(ST)为原料,采用微波辐射法,通过接枝共聚合成了GA-g-PAA/ST复合水凝胶,利用FTIR、XRD和SEM表征了水凝胶的结构和形貌,用TG分析了水凝胶的热稳定性能,同时探讨了水凝胶在不同价态阳离子盐溶液的溶胀行为和保水性能。结果显示:GA、ST和AA发生了接枝共聚反应,共聚物插层到ST的层间,形成剥离型均匀的三维网络复合高吸水性水凝胶。当盐溶液浓度为20 mmol/L时,水凝胶在NaCl、BaCl_2、AlCl_3溶液中的吸水倍率分别为112、38和29 g/g。表面活性剂溶液浓度为20 mmol/L时,水凝胶在十二烷基硫酸钠(SDS)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶液的吸水倍率分别为135和105 g/g。水凝胶在NaCl和BaCl_2溶液经过3次溶胀-去溶胀循环后,其吸水倍率分别为80和12 g/g,表明水凝胶在NaCl和BaCl_2盐溶液中具有较强的盐响应性能和良好的可逆行为,水凝胶具有较好的热稳定性和保水性能。     

聚乙烯醇/聚丙烯酸钠/Zn0.2Fe2.8O4复合水凝胶的制备及其溶胀行为

将水溶性纳米Zn0.2Fe2.8O4(ZFO)粒子、用氢氧化钠(NaOH)中和的丙烯酸(PAAS)加入一定量的聚乙烯醇(PVA)水溶液中分散均匀,再加入引发剂过硫酸钾、交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺引发聚合,制备了PVA/PAAS/ZFO水凝胶。采用傅里叶红外光谱仪(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)对其组成和结构进行表征,并系统研究了复合水凝胶在不同溶剂中的溶胀性能。结果表明,纳米ZFO粒子均匀分散在PVA/PAAS凝胶网络中,纳米ZFO粒子的加入使水凝胶的溶胀速率和平衡溶胀度先增加后减小,在纳米ZFO含量为1%时达到最大;在不同浓度的电解质溶液和不同pH值的溶液中进行溶胀时,水凝胶表现出良好的离子浓度和p H刺激响应性。     

具有抗菌活性的氧化锌/环氧树脂基纳米复合材料的研究

为了提高环氧树脂(EP)的抗菌性能,延长其使用寿命,采用纳米氧化锌(ZnO)粉末对脂环族EP进行改性,利用溶液浇注法制备了纳米ZnO/EP抗菌复合材料。研究了不同含量的纳米ZnO经硅烷偶联剂表面处理后,对复合材料的抗菌性能及力学性能的影响。结果表明:硅烷偶联剂处理后的纳米ZnO能够在EP中均匀分散;复合材料的抗菌性能随着纳米ZnO用量的增加而显著增大,加入1%纳米ZnO对大肠杆菌的抗菌率达到99.06%,对金黄色葡萄球菌的抗菌率达到99.00%;加入3%纳米ZnO时达到抗菌饱和,且弯曲强度出现极值,为EP的1.66倍;而纳米ZnO的加入对EP原有的固化温度和玻璃化转变温度几乎没有影响。     

抗菌PVC纳米复合材料的制备

利用钛酸酯偶联剂对ZnO/Ag纳米抗茵剂改性处理,将改性后的抗菌剂与聚氯乙烯(PVC)均匀混合后混炼压片,制得抗菌PVC纳米复合材料.研究了ZnO/Ag纳米抗菌剂的分散工艺,并对抗菌PVC复合材料的抗菌性能及力学性能进行了评价.结果表明:改性后的ZnO/Ag纳米抗菌剂沉降率由94.0%减小到0.4%,亲油性和稳定性提高:抗菌PVC复合材料对大肠杆菌的抗菌率达99%以上,其拉伸强度和断裂伸长率随抗菌剂添加量的增加均呈先增后降的趋势.     

纤维素/超细氧化锌复合气凝胶的制备及抗菌性能研究

通过碱法先将纤维素（CE）溶解,破坏其氢键,再通过交联技术和冷冻干燥技术制备得到具有很好成形性和柔韧性的纤维素气凝胶。将纤维素气凝胶与溶剂热法制备的超细氧化锌（ZnO）通过浸泡法进行复合,得到了CE/ZnO复合气凝胶。通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和元素能量散射（EDS）技术对复合气凝胶进行了结构表征,证明了两者的复合是成功的。对复合气凝胶的抗菌性能进行研究,结果表明：随着ZnO用量的增加,复合气凝胶的抗菌性能也在提高。当纤维素气凝胶与ZnO的质量比为1:2时,所得复合气凝胶CE/ZnO-020抗菌效果达到最好,抗菌率达到95.25%。     

温敏多孔纳米复合水凝胶的制备及性能研究

试验以钠基膨润土,丙烯酰胺和双丙酮丙烯酰胺为主要原料,以聚乙二醇为致孔剂,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用插层聚合法和接枝共聚致孔法制备了温敏多孔纳米复合水凝胶。研究了复合水凝胶的失水率性能和对污染水体中Cr(Ⅵ)的去除效果。结果表明,制备的纳米复合水凝胶具备温度响应性,随着温度的升高,水凝胶的失水率可达43. 03%。复合水凝胶随着投加量的增加,对Cr(Ⅵ)去除率越高。水凝胶投加量为5. 5 g时,最好吸附量可达81. 3%。     

聚氨酯/BSP复合水凝胶的制备及伤口应用

针对传统医用敷料溶胀性、保水性和抗菌性能差的问题,提出一种新型的聚氨酯/白及多糖水凝胶(WBPU-BSP)敷料的制备。研究了WBPU-BSP水凝胶作为伤口敷料的基础理化性能和生物性能。结果表明：在WBPU-BSP水凝胶中,BSP含量为4%时,水凝胶为致密均匀的多孔结构,具有良好的渗透性、吸水性和保水性,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌有明显的抑菌效果,对促进伤口愈合,帮助新的真皮层和新生血管形成产生积极的影响,有望作为新型伤口敷料使用。     

纳米纤维素自愈合水凝胶的构筑

针对目前纳米纤维素(cellulose nanofibrils,CNF)制备方法存在的产率低、能耗高、成本高以及环境污染大等问题,采用酶预处理结合超声波法制备纳米纤维素,先通过酶预处理断裂部分纤维素分子链,再用超声波解离纤维素,确保制备过程的绿色、环保。随后用高碘酸钠氧化制得的纳米纤维素,形成2,3-二醛基纳米纤维素,使其与壳聚糖发生席夫碱反应,构筑具有自愈合性能及pH响应能力的纳米纤维素水凝胶。