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2 mm、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(2.74 MPa)远大于单一的海藻酸钙水凝胶的压缩强度(0.10 MPa)。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。     

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。     

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。     

聚乙烯醇/海藻酸钙水凝胶的制备及其力学性能研究

采用冷冻-解冻交联聚乙烯醇(PVA),海藻酸钠(SA)交联Ca2+制备聚乙烯醇/海藻酸钙(PVA/Alg-Ca)互穿网络水凝胶。探究了影响混合水凝胶pH敏感性及平衡溶胀比的原因,考察了冷冻-解冻循环次数、Ca2+浓度、海藻酸钠含量对凝胶弹性模量(E)的影响。利用回归分析建立数学模型,实现对E定量控制,模拟细胞在体内生长的生物物理环境。数学模型模拟的相对误差不超过0.1,可实现对PVA/Alg-Ca互穿网格水凝胶力学性能的定量控制。     

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)。     

抗污染羧化二氧化钛/海藻酸钙水凝胶过滤膜的制备及染料截留性能

以纳米羧化二氧化钛为增强剂,海藻酸钠为成膜基材,通过Ca²⁺离子交联制备抗污染羧化二氧化钛/海藻酸钙(TiO₂-COOH/CaAlg)水凝胶过滤膜。通过红外光谱和扫描电镜对复合膜的化学结构与形貌进行表征,并研究复合膜的力学性能、染料截留性能及抗污染性能。结果表明,相比于二氧化钛,羧化二氧化钛在复合膜中分散更均匀,利用Ca²⁺离子对羧化二氧化钛中-COOH与海藻酸钠中-COOH的协同交联作用,提高了水凝胶膜的力学性能。羧化二氧化钛含量为20%时,复合膜的断裂强度、断裂伸长率、拉伸模量和断裂能均最大,对染料直接黑38的截留率可达到96%,且受原料液pH值、无机盐NaCl和Na₂SO₄的影响较小,在0.1 MPa操作压力下过滤直接黑38/Na₂SO₄混合溶液12 h,复合膜对直接黑38的截留率保持在93%以上,渗透通量在15 L/(m²·h)左右。     

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．     

改性海藻酸钙气凝胶的制备及吸附铅离子性能研究

采用化学接枝技术和简单的真空冷冻干燥方法制备出一种成本低、环境友好的改性海藻酸钙气凝胶(AlgNH2),并用于除去水体中的铅离子。实验结果表明,所制备的Alg-NH2吸附剂对铅离子有很高的选择性和吸附容量,其对铅离子的选择性系数超过40,吸附率达96.4%,最大吸附容量为217.2mg/g。Alg-NH2吸附剂工作区间较大,可应用于pH=3~7的含铅离子废液处理。此外,通过简单的酸性溶液处理即可实现吸附剂的再生和循环使用,且吸附性能保持稳定。通过准一级和准二级方程对动力学实验数据进行拟合,发现吸附过程与准二级动力学方程更为吻合(r=0.9948),表明Alg-NH2吸附剂主要通过化学吸附的方式结合溶液中的铅离子。对吸附前后样品进一步XPS分析表明,Alg-NH2吸附剂主要通过离子交换和化学配位的方式结合铅离子。     

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。     

耐盐性海藻酸钙纤维的制备及性能研究

针对海藻酸钙在盐溶液中易溶问题,利用戊二醛交联反应制备了耐盐海藻酸钙纤维,红外光谱及溶胀度的测试证明发生了缩合交联反应;讨论了不同工艺条件下,改性纤维的溶胀度和力学性能。结果表明,最佳合成条件为温度30℃、交联剂含量8%、反应时间3.0h、pH=5;改性海藻酸钙纤维的溶胀度只有98%,为纯海藻酸钙纤维的27%,改性纤维断裂强度为2.23cN/dtex。     

极性界面对海藻酸钙凝胶单元形态与降解性能的影响

生物支架的降解直接影响其结构、功能及所装载细胞的存活率.以海藻酸钠为原料,氯化钙为交联剂,制备海藻酸钙水凝胶生物支架;通过交联剂溶剂中异丙醇(IPA)与去离子水(DWⅣ)比例的变化,获得不同极性条件的同轴反应流界面,从而影响海藻酸钙凝胶的凝胶单元聚集形态,考察界面极性对其降解进程的调控能力.结果 表明,随着交联剂中IP...     

凝胶成型法制备多孔羟基磷灰石生物陶瓷及其性能研究

介绍了一种新型的凝胶成型法来制备多孔羟基磷灰石支架材料.利用体视显微镜等对制备的多孔羟基磷灰石孔洞结构进行观察.结果表明这种方法可以很好地控制多孔支架材料的孔洞结构与大小.孔分布均匀且内部连通,孔径在300μm～500μm之间.体外模拟试验表明羟基磷灰石具有良好的生物相容性,这种孔洞结构的特点更有利于骨细胞的生长.对压缩性能和孔隙率的测定结果表明,压缩强度和孔隙率随不同工艺参数的变化而变化.     

毫米级海藻酸钙水胶囊的可控制备及其缓释性能

以海藻酸钙为壁材,羧甲基纤维素钠水溶液为芯材,采用锐孔凝固浴法制备了毫米级海藻酸钙水胶囊,通过Duncan’s test和正交试验考察了海藻酸钠浓度,CaCl_2浓度及芯壁溶液流速比对胶囊形貌、粒径、膜厚、力学性能和缓释性能的影响。结果表明,可制备具有较好圆整度和薄壁结构的海藻酸钙水胶囊,胶囊粒径随着海藻酸钠浓度的升高而减小,随着CaCl_2浓度和芯壁流速比的升高而增大,其中芯壁流速比的影响最显著,胶囊粒径在3~4mm之间可调;压碎强度随着囊膜厚度及交联程度的增大而提高;同时,胶囊内的活性红B4BD在水溶液中的释放过程遵循一级释放动力学方程。毫米级海藻酸钙水胶囊在食品、医药、卫生及纺织等领域具有良好的应用前景。     

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。     

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。     

pH敏感型海藻酸钙多孔凝胶微球的制备及溶胀性能的研究

以海藻酸钠作为基材,制备了一种在pH值为7.4环境下具有敏感性的多孔水凝胶微球。通过正交试验得到了较佳的制备条件为:海藻酸钠溶液浓度为2%(质量分数),氯化钙溶液浓度为3%(质量分数),水浴温度为60℃,保温时间为40min。在此条件下制得的凝胶微球,在pH值为7.4(结肠pH值环境)的磷酸盐缓冲溶液中溶胀30min后,溶胀比可达21.8;而在去离子水(pH值6左右)和pH值1.2(胃液pH值环境)的缓冲溶液中同样时间的溶胀比仅为1.5。通过添加不同类型和浓度的成孔剂,如PEG200、NaCl等,提高了凝胶微球的溶胀响应速率。结果表明,在没有成孔剂存在的条件下,此凝胶微球在pH值为7.4的缓冲溶液中溶胀到最大溶胀比所需时间为30min,而在添加了适量PEG200、NaCl后,均提高了其溶胀响应速率,分别在10、15min即可达到最大溶胀比。     

纳米羟基磷灰石增强聚乙烯醇水凝胶关节软骨修复材料制备与性能研究

利用纳米羟基磷灰石(n-HA)优良的生物相容性和生物活性,通过在PVA水溶液中原位合成n-HA粒子和冷冻-解冻相结合的方法制备n-HA/PVA水凝胶关节软骨修复材料。采用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、电子扫描电镜(SEM)和傅立叶红外光谱(FT-IR)对复合材料的显微形貌和结构进行了表征。系统评价了复合材料的力学性能和生物摩擦学性能。     

海藻酸钙/明胶共混膜的制备及性能研究

用蒸馏水溶解海藻酸钠和明胶,将两种溶液混合制得海藻酸钙/明胶复合功能膜,研究海藻酸钠/明胶复合共混膜的相容性、力学性能、透湿性及吸湿保湿性等.实验结果表明,明胶含量较少时,共混膜有良好的相容性和力学性能;海藻酸钙/明胶质量比为1:0.6时,共混膜的透湿性、吸湿保湿性较好.     

胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶的构建及其对细胞行为的影响

利用溶液共混法制备了胶原/海藻酸钠混合液,建立了制备胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶的方法,并证实互穿网络凝胶中,胶原与海藻酸钙二者共存且相互独立,胶原结构保持完好。与传统海藻酸钙水凝胶相比,本文建立的胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶表面疏水性增强且凝胶结构更加疏松,更利于细胞粘附与物质传递。以人源成纤维细胞为模型,通过考察细胞在凝胶表面与凝胶内部的形态,进一步证实胶原分子在胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶的表面与内部均有分布。细胞迁移实验结果也表明该胶原/海藻酸钙互穿网络水凝胶不仅能有效保持细胞活性,且为细胞迁移行为的研究提供了一种新的研究模型。     

水解时间对溶胶-凝胶法制备羟基磷灰石粉体的影响

分别以亚磷酸三甲酯和硝酸钙作为磷溶胶和钙溶胶的前驱体,利用溶胶-凝胶技术制备了羟基磷灰石粉体,着重对磷溶胶前驱体水解时间对产物的影响作了讨论.X-射线粉末衍射及失重曲线结果表明:磷溶胶前驱体充分水解可以促进磷灰石相的生成,减少粉料中有机物的残留;适当提高凝胶热处理温度可以大大提高HA粉料的结晶度.