热致相分离法制备聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯纳米纤维支架及其表征

背景：由微生物合成的聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯（polyhydroxybutyrate-hydroxyvalerate,PHBV）是聚羟基脂肪酸酯的一种,具有良好的生物相容性和机械强度。目的：探讨热致相分离法制备PHBV纳米纤维支架的方法及结晶行为。方法：采用扫描电镜、广角X射线衍射、红外光谱和差示扫描量热分析分析基质的结构。结果与结论：凝胶温度对纳米纤维的结晶和热性质有很大的影响。当凝胶温度较高时,PHBV纳米纤维的结晶度和晶粒尺寸随着凝胶温度的降低而减小,而且随着凝胶温度的降低,其结晶的有序性增加。说明温度对PHBV支架形貌和结构的影响可能对PHBV支架的性质-包括生物降解性和对细胞活性的生物应答反应有一定的积极意义。     

热致相分离法制备聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯纳米纤维支架及其表征

背景:由微生物合成的聚羟基丁酸酯-羟基戊酸酯(polyhydroxybutyrate-hydroxyvalerate,PHBV)是聚羟基脂肪酸酯的一种,具有良好的生物相容性和机械强度。目的:探讨热致相分离法制备PHBV纳米纤维支架的方法及结晶行为。方法:采用扫描电镜、广角X射线衍射、红外光谱和差示扫描量热分析分析基质的结构。结果与结论:凝胶温度对纳米纤维的结晶和热性质有很大的影响。当凝胶温度较高时,PHBV纳米纤维的结晶度和晶粒尺寸随着凝胶温度的降低而减小,而且随着凝胶温度的降低,其结晶的有序性增加。说明温度对PHBV支架形貌和结构的影响可能对PHBV支架的性质-包括生物降解性和对细胞活性的生物应答反应有一定的积极意义。     

不同方法制备聚羟基脂肪酸酯支架材料及扫描电镜结构观察

背景：聚羟基脂肪酸酯材料是一类具有良好生物相容性和完全可降解性的生物塑料，但由于生产成本相对较高因而暂时限制了其普及应用。目的：拟采用溶剂浇铸法、热致相分离法、分子自组装法制作聚羟基脂肪酸酯支架材料，并利用扫描电镜对3种多孔材料的结构进行观察分析。设计、时间及地点：组织工程材料学体外观察，于2007—10／2008—03在汕头大学多学科研究中心完成。材料：聚3．羟基丁酸己酸酯由清华大学微生物实验室友情赠送，聚3-羟基丁酸酯为中国江苏省南天股份有限公司产品。方法：①将1．0g马来酸化的聚3-羟基丁酸己酸酯溶于50mL氯仿中，加热温度60℃持续1h，所得溶液倾倒在120mm培养皿中，室温下挥发1d，置冰干机48h，溶剂充分蒸发。同法以聚乳酸制备支架材料作为对照。②将0．5g聚3-羟基丁酸己酸酯溶于20mL 1，4-二氧六环中，加热至80℃并不断搅拌使材料充分溶解，所得澄清液倒进50mL敞口烧杯后，迅速转移至液氮（-196℃）中孵育30min，置冰干机48h，除去溶剂。同法以聚乳酸制备支架材料作为对照。③将1．0g聚3-羟基丁酸酯溶于50mL 60℃氯仿中，得到澄清液后，每10mL溶液中加入2．5mL二氧六环，所得混合液用普通超声仪超声20min，4℃冷冻20h使溶液变成凝胶，用水浸泡凝胶1d，去水后-80℃冷冻1h，再置于冰干机中48h。主要观察指标：3种样品的表面形貌和空隙度扫描电镜观察结果。结果：溶剂浇铸法制备的聚乳酸膜非常平滑，而厚度约200μm的马来酸化的聚3-羟基丁酸己酸酯膜比较粗糙，且膜表面具有很多螺纹结构。热致相分离法制备的聚3-羟基丁酸己酸酯多孔支架比聚乳酸支架具有更大的孔隙度，平均孔径约达到500μm。分子自组装法制备的聚3-羟基丁酸酯纳米纤维支架具有连续的三维网状结构，纤维平均直径为80—350nm，与胶原蛋白的纳米纤维结构类似。结论：采用溶剂浇铸法、热致相分离法、分子自组装法成功制作出3种不同类型的聚羟基脂肪酸酯支架材料，且其表面形态及孔隙结构良好。     

聚羟基丁酸已酯-聚乳酸材料改性应用于组织工程隆鼻充填材料的可行性

目的：观察以改性聚羟基丁酸已酯即聚羟基丁酸已酯与聚乳酸共混的组织工程软骨做为隆鼻充填材料的可行性。 方法：实验于2005—07／11在解放军第四军医大学附属西京医院整形外科实验室完成。①取兔耳软骨细胞的分离．培养并鉴定。②预先将聚羟基丁酸已酯-聚乳酸制备成1．5cm&;#215;1．0cm的瓦状形态膜片，表面以聚羟基丁酸已酯-聚乳酸制成的纺丝反复缠绕，形成“三明治”样结构，进行预处理。③进行细胞-支架复合物的体外构建及培养，收集体外扩增的第3代软骨细胞，接种于聚羟基丁酸已酯-聚乳酸支架上。④取3周龄新西兰兔12只，采用随机数字法将其分成实验组和对照组，每组各6只。实验组：将细胞-支架复合物置于兔的鼻背部骨膜下，观察软骨形成情况；对照组：单纯以未接种软骨细胞的支架移植于兔背部皮下。于相同时间点进行检测。 结果：经过大体．组织染色及扫描电镜检查发现：①实验组：植入4周后该复合物在免鼻背下支架表层有软骨层形成，并可见软骨细胞突入至支架材料内部；8周后支架材料继续降解，软骨细胞及细胞基质生成明显，伴有胶原长入。②对照组：植入4周、8周支架材料外周先形成一层透明组织薄膜，周围无炎性细胞浸润，内部为聚羟基丁酸已酯-聚乳酸支架材料，随着时间延续，周围纤维组织增生，支架材料出现不同程度的降解，不能维持原有的空间结构，较实验组结构崩解明显。未见有类软骨样组织形成。 结论：以改性聚羟基丁酸已酯（聚羟基丁酸已酯-聚乳酸共混物）做为支架材料构建的组织工程软骨，可用于隆鼻的充填材料。     

无纺网与多孔海绵状材料作为软骨组织工程支架的适用性及体内降解性

背景：聚羟基乙酸无纺网与聚羟基丁酸酯-聚羟基己酸酯共聚物多孔海绵具有良好的塑形适应性、生物降解性与生物相容性。 目的：观察聚羟基乙酸无纺网与聚羟基丁酸酯-聚羟基己酸酯共聚物多孔海绵作为软骨组织工程支架的适用性及体内降解性。 方法：分别制备乳兔软骨细胞-聚羟基乙酸无纺网复合物、乳兔软骨细胞-聚羟基丁酸酯-聚羟基己酸酯共聚物多孔海绵复合物。在实验组成年兔两侧背部皮下分别植入制备的两种复合物,在对照组成年兔两侧背部皮下分别植入聚羟基乙酸无纺网与聚羟基丁酸酯-聚羟基己酸酯共聚物。 结果与结论：组织学观察显示,以聚羟基乙酸无纺网获取的组织工程软骨,植入4周时软骨细胞较小,软骨内有较多聚羟基乙酸纤维残留,8周时软骨细胞较成熟,包埋在陷窝内,聚羟基乙酸纤维消失,12周时软骨细胞成熟,基质分泌丰富,无聚羟基乙酸存留;以聚羟基丁酸酯-聚羟基己酸酯共聚物多孔海绵获取的组织工程软骨,植入4周时软骨细胞不成熟,软骨基质内似“杂质”样材料残留物较多,8周时软骨细胞较成熟,软骨基质内仍可见材料残留,12周时软骨基质材料残留基本消失。两组组织工程软骨特殊染色与免疫组织化学检测均显示再生软骨胶原与基质黏多糖生成良好,软骨中均检测出Ⅱ型胶原。表明两种材料作为软骨组织工程支架具有良好的适用性,其降解时间均达到组织工程软骨构建的要求。     

聚羟基丁酸／戊酸酯共聚物膜与人骨髓间充质干细胞的体外生物相容性

背景：聚羟基丁酸/戊酸酯共聚物是近年来受到重视的聚羟基脂肪酸族组织工程支架材料,具有免疫排斥反应低、生物相容性好和降解产物无毒副作用的优点。目的：观察聚羟基丁酸/戊酸酯共聚物膜材料与人骨髓间充质干细胞的体外生物相容性。方法：将第3代人骨髓间充质干细胞种植于聚羟基丁酸/戊酸酯共聚物膜上作为实验组,培养板单纯培养细胞作为对照组,计算1,2,4 h两组贴壁细胞的数量,得出细胞贴壁率。MTT比色法观察2,4,6,8 d两组细胞的增殖情况。采用Hoechst33258荧光法,检测3,6,9,12 d两组细胞内的DNA含量。将人骨髓间充质干细胞接种聚羟基丁酸/戊酸酯共聚物膜材料上5d后,电镜扫描观察细胞在材料上的生长情况。结果与结论：共培养1h时,实验组的细胞贴壁率低于对照组;其他时间段两组之间细胞贴壁率差异无显著意义。两组各时点间的细胞增殖差异无显著意义。两组各时间点细胞内DNA含量差异无显著意义。扫描电镜观察人骨髓间充质干细胞在聚羟基丁酸/戊酸酯共聚物膜上生长良好,形态呈梭形,细胞间连接紧密,分泌较多细胞基质。证明聚羟基丁酸/戊酸酯共聚物膜材料与人骨髓间充质干细胞有良好的生物相容性。     

聚羟基丁酸已酯-聚乳酸材料改性应用于组织工程隆鼻充填材料的可行性

目的:观察以改性聚羟基丁酸已酯即聚羟基丁酸已酯与聚乳酸共混的组织工程软骨做为隆鼻充填材料的可行性。方法:实验于2005-07/11在解放军第四军医大学附属西京医院整形外科实验室完成。①取兔耳软骨细胞的分离、培养并鉴定。②预先将聚羟基丁酸已酯-聚乳酸制备成1.5cm×1.0cm的瓦状形态膜片,表面以聚羟基丁酸已酯-聚乳酸制成的纺丝反复缠绕,形成“三明治”样结构,进行预处理。③进行细胞-支架复合物的体外构建及培养,收集体外扩增的第3代软骨细胞,接种于聚羟基丁酸已酯-聚乳酸支架上。④取3周龄新西兰兔12只,采用随机数字法将其分成实验组和对照组,每组各6只。实验组:将细胞-支架复合物置于兔的鼻背部骨膜下,观察软骨形成情况;对照组:单纯以未接种软骨细胞的支架移植于兔背部皮下。于相同时间点进行检测。结果:经过大体、组织染色及扫描电镜检查发现:①实验组:植入4周后该复合物在兔鼻背下支架表层有软骨层形成,并可见软骨细胞突入至支架材料内部;8周后支架材料继续降解,软骨细胞及细胞基质生成明显,伴有胶原长入。②对照组:植入4周、8周支架材料外周先形成一层透明组织薄膜,周围无炎性细胞浸润,内部为聚羟基丁酸已酯-聚乳酸支架材料,随着时间延续,周围纤维组织增生,支架材料出现不同程度的降解,不能维持原有的空间结构,较实验组结构崩解明显。未见有类软骨样组织形成。结论:以改性聚羟基丁酸已酯(聚羟基丁酸已酯-聚乳酸共混物)做为支架材料构建的组织工程软骨,可用于隆鼻的充填材料。     

水溶性壳聚糖对黄芪水提液絮凝性能的影响

背景:壳聚糖及其衍生物是环境友好的天然高分子材料,其分子中丰富的带电基团如氨基、羟基以及长链分子结构赋予其优良的絮凝吸附能力,被作为絮凝剂广泛用于工业用水、食晶精制以及中药液纯化等领域.目的:对比壳聚糖、丙烯酰胺,壳聚糖接枝共聚物和2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖3种澄清剂对黄芪水提液的絮凝效果.设计、时间及地点:对比观察,实验于2007-09/2008-1 1在武汉理工大学化学工程学院药用高分子材料实验室完成.材料:内蒙黄芪由毫州新必中药材饮片有限公司提供;丙烯酰胺,壳聚糖接枝共聚物(接枝率为146.01%)和2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(季铵化取代度为96.15%),为武汉理工大学化学工程学院药用高分子材料实验室自制.方法:用自制的丙烯酰胺,壳聚糖接枝共聚物和2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖作为絮凝澄清剂,考察其对于单味中药黄芪水提液的絮凝澄清效果,以水提液浊度去除率与药液的活性成分保留率为实验指标进行单因素实验,优化澄清工艺,并与壳聚糖絮凝法的澄清效果进行对比.主要观察指标:水提液浊度去除率和药液的活性成分保留率.结果:丙烯酰胺/壳聚糖接枝共聚物与2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖对于浊度去除率方面明显高于壳聚糖,2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖最高;对于活性成分保留率方面三者接近.结论:通过接枝与季铵化改性得到的衍生物丙烯酰胺/壳聚糖接枝共聚物和2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖对黄芪水提液絮凝效果优于壳聚糖.     

碱性氨基酸对丙交酯/乙交酯共聚物体外降解时集酸程度的调节

背景：丙交酯／乙交酯共聚物在降解中会产生酸性单体乳酸和乙醇酸而使局部集酸，从而引起机体局部产生炎症反应。目的：采用赖氨酸、组氨酸、精氨酸分别与丙交酯／乙交酯共聚物进行复合，考察它们对丙交酯，乙交酯共聚物降解时集酸程度的调节功效。设计：重复测量实验。时间及地点：实验于2006-07／2007—08在重庆大学生物工程学院完成。材料：丙交酯／乙交酯共聚物（80：20）为美国Sigma公司产品，赖氨酸、组氨酸、精氨酸（纯度〉99％）为美国Sigma公司产品；壳聚糖（脱乙酰度85％）为成都科龙化工试剂广产品；海藻酸钠（黏度1．05～1．15）为天津大茂化学试剂厂产品。方法：将赖氨酸、组氨酸、精氨酸分别各按5％和10％的比例与丙交酯／乙交酯共聚物制成复合物，于体外在37℃下在三蒸水中进行降解2个月。用pH计检测降解液pH的变化：在检测点将试件从人工降解液中取出滤干后再真空干燥12h后进行称重以计算失重率。取相同种类的3份试样的平均pH值作为该监测点下此试样的pH值；取相同种类的3份试样的平均初始质量的平均值作为该此试样的初始质量，取该试样的终质量的平均值作为此试样的终质量。以上述实验结果为依据，将碱性氨基酸的调节效果与海藻酸钠、壳聚糖、碳酸氢钠的调节效果进行比较。主要观察指标：降解液pH的变化；复合物的失重率。结果：各种碱性添加剂都有一定的缓解酸度的能力，NaHCO3的缓解能力最强，海藻酸钠和壳聚糖的缓解能力较低，而碱性氨基酸的缓解能力适中；赖氨酸的添加量为5％时能够得到较佳的综合调节效果。结论：碱性氨基酸能有效地缓解丙交酯／乙交酯共聚物降解后的集酸程度。其中，赖氨酸的添加量为5％时能够得到较佳的综合调节效果。     

电纺丝聚乳酸、聚3羟基丁酸酯共聚4羟基丁酸酯和聚碳酸亚丙酯纳米纤维的制备及表面亲水性(英文)

背景:近年来聚乳酸、羟基磷灰石类复合材料支架具有良好的生物降解性和生物相容性而被广泛的研究,但是这类复合材料在增强材料界面的结合、调节材料的降解速率、改善材料的强度等方面仍不能满足理想的组织工程支架材料的要求.目的:探讨电纺丝法制备纳米纤维的结构形态及表面亲水性.方法:分别将聚乳酸、聚3羟基丁酸酯共聚4羟基丁酸酯和聚碳酸亚丙酯通过静电纺丝法制备纳米纤维膜,扫描电镜对纤维膜的结构形态进行分析,并观察在人体环境相近的磷酸盐缓冲溶液(37℃,pH 7.4)中浸泡不同时间的表面亲水性.结果与结论:通过静电纺丝技术可以将聚乳酸、聚3羟基丁酸酯共聚4羟基丁酸酯和聚碳酸亚丙酯3种材料制各成微纳米纤维结构,控制制备参数可以获得不同直径的纤维,样品随着在培养液中的浸泡时间延长,总体显示出接触角比初始降低,亲水性增强.     

Fluorescence control of chitin and chitosan fabricated via surface functionalization using direct oxidative polymerization

The copolymer of 3-hexylthiophene (3HT) and fluorene (F) was directly grafted onto chitin and chitosan using FeCl₃ as an oxidant. The properties of the grafted chitin/chitosan were characterized by Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy, UV-Vis spectroscopy, fluorescence spectroscopy, X-ray diffraction analysis, thermogravimetric analysis (TGA), transmission electron microscopy-energy dispersive X-ray spectroscopy, and quantum yield measurements. The UV-Vis absorption peaks of the chitin/chitosan grafted with 3-hexylthiophene and fluorene copolymer were increasingly blue-shifted upon increasing the fluorene content and the red-shifted emission of the grafted chitin/chitosan were controlled by varying the monomers feed of the 3HT/F units. The hypsochromic and bathochromic shifts of chitin/chitosan were ascribed to the (3HT/F) moieties grafted to their surface. The quantum yield of grafted chitin/chitosan increased upon increasing the fluorene content. The TGA and XRD analysis revealed that the thermal stability and crystallinity of chitin/chitosan decreased upon grafting the copolymer of fluorene and 3-hexylthiophene. This article represents a simple route towards the surface modification of chitin and chitosan using conducting copolymers, providing multicolor chitin and chitosan via a one-step reaction.

The copolymer of 3-hexylthiophene (3HT) and fluorene (F) was directly grafted onto chitin and chitosan using FeCl₃ as an oxidant.     

聚乙二醇选择性接枝壳聚糖共聚生物材料

背景：聚乙二醇具有良好的水溶性和生物相容性,兼具亲水性与柔韧性,是改善大分子材料水溶性的常用材料。目的：把聚乙二醇接枝到壳聚糖的大分子链上,改善壳聚糖的亲水性。方法：使用铜离子对壳聚糖大分子上的氨基进行保护,将甲氧基聚乙二醇的端羟基与六亚甲基二异氰酸酯缩合成端基为异氰酸酯的聚乙二醇大分子单体,进而与保护后的壳聚糖链节上的羟基进行选择性地缩合接枝共聚反应,合成聚乙二醇接枝壳聚糖共聚物。观察甲氧基聚乙二醇的用量对接枝率、接枝效率及其在水中的溶胀性质的影响。结果与结论：甲氧基聚乙二醇的用量越多,接枝率越高;当甲氧基聚乙二醇/壳聚糖质量比为5,接枝效率达到最大,为24%;当甲氧基聚乙二醇/壳聚糖质量比为8.75时,平衡溶胀度最高可以达到120%;在水中浸泡同样的时间,甲氧基聚乙二醇的用量越多,聚乙二醇接枝壳聚糖共聚物的溶胀能力越强。     

Poly(3-hydroxybutyrate)/poly(amine)-coated nickel oxide nanoparticles for norfloxacin delivery: antibacterial and cytotoxicity efficiency

Sustained release dosage forms enable prolonged and continuous release of a drug in the gastrointestinal tract for medication characterized by a short half lifetime. In this study, the effect of blending polyamine on poly(3-hydroxybutyrate) (PHB) as a carrier for norfloxacin (NF) was studied. The prepared blend was mixed with different amounts of NiO nanoparticles and characterized using FTIR analysis, X-ray diffraction analysis, thermogravimetric analysis, dynamic light scattering, transmission electron microscopy and scanning electron microscopy. It was found that the drug released from the nanocomposite has a slow rate in comparison with NiO, PHB, and PHB/polyamine blend. The highest ratio of NiO content to the matrix (highest NF loading), leads to a slower rate of drug release. The release from the nanocomposites showed a faster rate at pH = 2 than that at pH = 7.4. The mechanisms of NF adsorption and release were studied on PHB/polyamine–3% NiO nanocomposite. In addition, the antimicrobial efficacy of nanocomposites loaded with the drug was determined and compared with the free drug. Inclusion of NiO into PHB/polyamine showed a higher efficacy against Streptococcus pyogenes and Pseudomonas aeruginosa than the free NF. Moreover, the cytotoxicity of PHB/polyamine–3% NiO against HePG-2 cells was investigated and compared with PHB and PHB/polyamine loaded with the drug. The most efficient IC₅₀ was found for NF@PHB/polyamine–3% NiO (29.67 μg mL⁻¹). No effect on cell proliferation against the normal human cell line (WISH) was observed and IC₅₀ was detected to be 44.95 and 70 μg mL⁻¹ for NiO nanoparticles and the PHB/polyamine–3% NiO nanocomposite, respectively indicating a selectivity of action towards tumor cells coupled with a lack of cytotoxicity towards normal cells.

PHB/poly(amine)-coated NiO nanoparticles for NOR delivery: antibacterial and cytotoxicity efficiency.     

气电纺纳米羟基磷灰石/聚羟基丁酸酯复合纤维支架对大鼠骨髓基质细胞成骨分化的影响

背景:利用静电纺丝技术制备的纤维支架材料具有类似于细胞外间质的形态和结构,且其独特的生产工艺可以很便捷地将功能性纳米颗粒复合入高分子纤维内,在制备组织工程支架方面具有独特的优势.目的:创新性地将物理共混法与气流-高压静电纺丝技术相结合,仿生构建纳米羟基磷灰石/聚羟基丁酸酯复合纳米纤维支架材料,评价其作为骨组织工程支架在体外的生物活性.设计、时间及地点:细胞学体外实验,于2008-03/2009-04在四川大学口腔疾病研究国家重点实验室完成.材料:按照预定参数进行气流-高压静电纺丝,分别制备气电纺纯聚羟基丁酸酯纤维支架及含质量分数为10%纳米羟基磷灰石的纳米羟基磷灰石,聚羟基丁酸酯复合纤维支架.方法:将大鼠骨髓基质细胞接种于纳米羟基磷灰石/聚羟基丁酸酯纳米纤维支架后进行体外培养(实验组),以接种于气电纺纯聚羟基丁酸酯纳米纤维支架为对照组,接种于细胞培养板为空白对照组.主要观察指标:通过RT-PCR检测连续培养14 d后细胞成骨分化标志物碱性磷酸酶、I型胶原和骨钙素的mRNA表达.结果:各组均能检测到3种成骨标志物碱性磷酸酶、I型胶原和骨钙素的mRNA表达.通过Quantity One软件分析计算目的条带吸光度值与内参β-actin条带吸光度值的比值,可以发现3种目的基因在实验组具有最高表达水平,其次为对照组,空白对照组的表达明显最弱.结论:气电纺纳米羟基磷灰石,聚羟基丁酸酯复合纤维支架可促进大鼠骨髓基质细胞成骨分化,证实其在体外具有优良的生物活性.     

壳聚糖/聚己内酯共混膜的制备及性能

背景:壳聚糖/聚己内酯共混材料在生物材料领域具有广泛的应用前景,但与蛋白、细胞反应机制尚不明确。目的:观察壳聚糖/聚己内酯共混膜表面蛋白黏附和细胞活性。方法:将不同配比的壳聚糖/聚己内酯混合溶液旋转涂膜法成膜。分别通过原子力显微镜、滴形分析仪、石英晶体天平和MTT比色法测量膜的表面形貌、亲疏水性、蛋白吸附和细胞增殖活性。结果与结论:膜的表面形貌、亲疏水性、蛋白吸附和细胞增殖活性在很大程度上取决于壳聚糖和聚己内酯的质量配比。细胞在壳聚糖膜上具有较好的伸展形态,在聚己内酯膜上具有较高的增殖活性。     

壳聚糖/纳米多层结构羟基磷灰石/明胶复合膜的性能

背景:壳聚糖和明胶具有良好生物相容性和生物可降解特性.壳聚糖/羟基磷灰石和明胶/羟基磷灰石复合材料作为骨组织支架的应用研究也越来越多得到人们的关注.目的:制备一种生物相容性好的壳聚糖/纳米多层结构羟基磷灰石/明胶复合膜,探讨其是否可作为潜在的骨修复和再生的组织支架材料.设计:对比观察.单位:江汉大学化学与环境工程学院.材料:实验于2007-02/08在江汉大学化学与环境工程学院精细化工实验室完成.壳聚糖(浙江玉环海洋生物化学有限公司,重均相对分子质量为1.344×105,脱乙酰度为93%),明胶(上海医药公司).方法:壳聚糖/氯化钙溶液在玻璃板上通过流延法形成壳聚糖/氯化钙复合膜.壳聚糖/氯化钙复合膜分别浸泡在磷酸二氢钾溶液,0.1 mol/L氢氧化钠溶液和质量分数为0.03的明胶溶液中,所得的复合膜洗涤并干燥得到壳聚糖/羟基磷灰石/明胶复合膜.重复上述过程,得到具有多层纳米羟基磷灰石的壳聚糖/羟基磷灰石/明胶复合膜.扫描电镜观察复合膜的断裂面及膜内羟基磷灰石的形貌.用GMT6503型微机控制电子万能试验机测定壳聚糖膜和复合膜的拉伸强度和断裂伸长率.用WCT-2C微机差热天平测定复合膜的热稳定性.主要观察指标:扫描电镜下复合膜的断裂面及膜内羟基磷灰石的形貌.测定复合膜的力学性能及热稳定性.结果:①扫描电镜下复合膜内羟基磷灰石晶体为厚400 nm的多层结构.②随着沉积次数逐渐增加,复合膜的拉伸强度和断裂伸长率分别为3.83～10.25 MPa,3.97%～10.14%.③复合膜的热分解温度为310℃,高于壳聚糖/明胶复合膜的热分解温度(305℃).结论:通过在壳聚糖/氯化钙溶液、磷酸二氢钾溶液、氢氧化钠溶液和明胶溶液中交替沉积方法制备的壳聚糖/羟基磷灰石/明胶复合膜具有良好的生物相容性和较大的界面积,可作为一种潜在的组织支架材料.     

聚乙烯醇/丙烯酰胺接枝共聚物水凝胶的制备及表征

背景:交联水凝胶主要是使大分子链形成网状结构,网固交联基质,这样所得的水凝胶力学性能和透明性相对较差。目的:采用自由基聚合机制制备聚乙烯醇/丙烯酰胺接枝共聚物水凝胶。方法:以聚乙烯醇分子作为主链,聚乙烯醇分子中羟基为接枝点,共价接入丙烯酰胺单体。考察反应温度、时间、单体用量和引发剂用量对产物接枝率的影响,通过红外光谱表征聚乙烯醇/丙烯酰胺接枝共聚物共聚物的化学结构。结果与结论:接枝聚合反应最佳反应条件:引发剂浓度0.04mol/L、丙烯酰胺/聚乙烯醇(侧羟基)摩尔比6∶1、在40℃条件下反应4h。经过FTIR分析,确认丙烯酰胺与聚乙烯醇发生了聚合反应;经过平衡溶胀测试,分析了接枝聚合物与聚乙烯醇的溶胀率随温度的变化关系,进一步证实了接枝聚合反应的发生,验证了接枝聚乙烯醇/丙烯酰胺接枝共聚物具有明显的温敏性能。     

Synthesis and properties of a high-performance environment-friendly micro–nano filtration reducer

In this research study, we modified hydroxyethyl cellulose to obtain hydrophobically associating hydroxyethyl cellulose, and grafted it onto the surface of nano-calcium carbonate to obtain a graft copolymer. The intramolecular or intermolecular associations between the macromolecular chains of the graft copolymers form different forms of supramolecular network structures, and they interact with nanoparticles to form stable structures to enhance their related properties. The structure of the obtained graft copolymer was characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and laser particle size analysis. Thermogravimetric analysis (TGA) showed the thermal stability of the graft copolymer, and the results showed that the graft copolymer obtained thermally decomposed after 370.86 °C, indicating that it has good thermal stability. Scanning electron microscopy (SEM) revealed the mechanism of the graft copolymers in drilling fluids. The fluid loss control performance and rheology of the filtration reducer were evaluated before and after hot rolling at 180 °C for 16 hours. The results showed that the graft copolymer has excellent fluid loss reduction performance, and it has good fluid loss reduction performance in fresh water, brine and saturated brine. The API fluid loss was only 6.4 mL after hot rolling at 180 °C for 16 h in the brine base slurry. Moreover, the obtained graft copolymer is easily biodegradable, has EC₅₀ ≥ 30 000 and good environmental performance, and can be used in high temperature and high salt reservoir with high environmental protection requirements.

In this research study, we modified hydroxyethyl cellulose to obtain hydrophobically associating hydroxyethyl cellulose, and grafted it onto the surface of nano-calcium carbonate to obtain a graft copolymer.     

RAFT-mediated Pickering emulsion polymerization with cellulose nanocrystals grafted with random copolymer as stabilizer

The synthesis of a RAFT-mediated Pickering emulsion was firstly achieved by using cellulose nanocrystals (CNCs) grafted with a random copolymer as the stabilizer. Firstly, poly(acrylonitrile-r-butyl acrylate) (poly(AN-r-nBA)) was synthesized by Cu(0)-mediated CRP, which was further modified via a click chemistry strategy to obtain poly(ethylene tetrazole-r-butyl acrylate) (poly(VT-r-nBA)). Then, poly(VT-r-nBA) was grafted onto the CNCs through a Mitsunobu reaction to obtain poly(VT-r-nBA)-g-CNCs. Stabilized by poly(VT-r-nBA)-g-CNCs, an O/W RAFT-mediated Pickering emulsion was formed for the preparation of well-controlled poly(methyl methacrylate) (PMMA) particles with water-soluble potassium persulfate (KPS) as an initiator and oil-soluble 4-cyanopentanoic acid dithiobenzoate (CPADB) as a chain transfer agent. Rheological analysis suggested that the prepared Pickering emulsion possessed good stability under the influences of changes in strain, time, frequency and temperature. Furthermore, the recycling and further utilization of the poly(VT-r-nBA)-g-CNCs could be simply realized through centrifugal separation.

A RAFT-mediated Pickering emulsion with cellulose nanocrystals grafted with a random copolymer was used for the preparation of poly(methyl methacrylate) particles..     

基于改性壳聚糖纳米胶束的制备和表征及其细胞毒性评价

背景:壳聚糖进行化学改性以制备性能优良且细胞毒性低、生物相容性高、可降解的聚合物纳米胶束,在药物控释、组织工程等领域获得普遍应用.目的:将强疏水链十八烷氧基接枝到N-琥珀酰壳聚糖分子中,制备结构稳定、粒径较小的聚合物胶束,以获得可适用于药物传递载体或医学生物材料领域的聚合物纳米胶束.方法:用N-琥珀酰壳聚糖和十八烷基缩水甘油醚反应,在壳聚糖衍生物中引入长链疏水基.结果与讨论:成功制备出聚合物纳米胶束,通过红外光谱和1H核磁波谱表征,证实壳聚糖分子中成功引入了琥珀酰基和十八烷氧基.通过动态激光散射测量出其粒径在136~166 nm,其临界胶束溶度在1.67×10-3~3.35×10-3 g/L,反映出胶束具有非常好的稳定性,而且其临界胶束浓度值和粒径随着疏水链接枝率的增加而减少.MTT法检测说明该胶束对细胞毒性极低.