酸酐改性纤维素膜材料的制备、性能及应用研究

发布时间：2020-06-10 05:28

【摘要】：本论文采用三种不同的酸酐(琥珀酸酐SAD、氨三乙酸酐NTAA、柠檬酸酐CAD)分别对微晶纤维素(MCC)的C6位上的羟基进行了酯化,柠檬酸酐改性纤维素成酯后,使其在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)的催化下与N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)酯化,进一步与L-谷氨酸(GA)通过酰胺化反应进行交联,然后通过浇铸技术将其制造成膜,分别得到MCC-SAD(MS)、MCC-NTAA(MCN)、MCC-CAD-GA三种膜材料,对改性纤维素膜材料的相关特性及其在药物缓释、水溶液中染料和金属离子的吸附等方面的应用进行了详细的探讨。琥珀酸酐改性后的纤维素膜材料(MS)可作为载体应用于药物多潘立酮的负载和可控释放。通过FTIR,XRD,TG/DTG和SEM等表征手段共同证明了改性和药物负载的成功,并确定了改性膜材料与药物之间的氢键相互作用,同时还探究了丁二酐用量对改性纤维素膜材料的吸水性能、机械性能、阻光性能、体外降解性能的影响。TGA/DTG曲线表明载药膜样品的热稳定性得到提高。改性膜材料在溶菌酶中的降解数据表明,丁二酸酐的加入改善了膜材料的抗降解行为并延长了其使用寿命,这对于其应用于缓释材料是有利的。此外,载药膜材料延长了药物多潘立酮的释放时间,并且随着SAD含量的增加,多潘立酮药物的累积释放率下降,而且释放遵循super case II型传输和non-Fickian扩散机制。此改性纤维素膜材料对提高药物的生物利用度意义深远。采用氨三乙酸酐为改性试剂,通过酯化反应对微晶纤维素进行改性,制备改性纤维素膜材料MCαN,研究了其对亚甲基蓝染料的吸附性能。利用FT-IR,XRD,EDX,元素分析和TG/DTG等分析手段验证了MCC和氨三乙酸酐之间酯化反应的发生。改性膜材料的热稳定性、微观形貌、机械性能和溶胀性能等特性探究表明,该膜材料是一种稳定的、环境友好的可再生材料。在不同时间和pH下的吸附数据表明,改性膜材料对亚甲基蓝染料有优异的吸附能力,该膜材料至少可以重复利用五次,并且吸附动力学模型符合pseudo-second order动力学模型,吸附等温线与Langmuir模型吻合良好。此MCαN膜材料在水溶液中有效去除染料方面有一定的应用潜力。通过柠檬酸酐对纤维素进行酯化处理,以EDC和NHS为催化剂,以L-谷氨酸为交联试剂,通过酰胺化反应与纤维素酯进行交联,从而得到MCC-CAD-GA膜材料,探究了该膜材料对水中低浓度重金属离子(Cd~(2+),Co~(2+),Ni~(2+),Pb~(2+)和Cu~(2+)离子)的吸附能力。改性膜材料的热稳定性、机械性能、吸水性等特性都得到了大幅度的改善,为其循环利用提供了条件,优化反应,室温下吸附2 h、pH 6、吸附剂为10 mg时为最佳条件。此外,该交联膜材料对金属离子的吸附行为遵循pseudo-second-order动力学模型,且吸附等温线更加符合Langmuir模型的描述。此交联改性纤维素酯膜材料的制备拓宽了其在金属离子的吸附方面的应用。总而言之,本论文得到的改性纤维素膜材料均是安全、稳定、无毒、环境友好的、可生物降解的生物膜,因其性质不同而应用于不同的领域。由于其来源广泛、可生物降解、有生物相容性、环境友好等天然特性,纤维素废弃物可以被环境中的微生物完全分解,这对于拓宽其应用范围、迎合环境友好型的理念、实现可持续发展意义重大。
【图文】：

示意图,纤维素,氢键相互作用,分子内

纤维素存在纤维素 I、纤维素 II、纤维素 III、纤维素 IV 和纤维素 V 五体，纤维素 I 是包括细菌和植物中的纤维素的天然存在的结晶纤维素形素 II 结晶体可以由纤维素 I 经过丝光化处理得到，该类晶体在工业上是广泛的；其他几种结晶纤维素都可以从纤维素 I 引发产生[20]。纤维素分子链上存在的大量反应性强的极性基团羟基，使其分子间及分形成氢键，从而促使纤维素分子平行排列，形成结晶性的蜘蛛网状结构用力会覆盖一部分羟基对水的亲和作用，使得纤维素不溶于水或难溶于溶剂，其氢键相互作用如图 1.2 所示。分子内和分子间氢键对纤维素链反应性有着重要的影响，尤其是 C3 位上的羟基与邻近分子环上的氧所子间氢键，不仅可以增强纤维素分子链的线性完整性和刚性，还可以使紧密排列从而形成高侧序的结晶区，其中分子链疏松堆砌的无定形区也，这便是纤维素织态结构研究中最流行的两相共存学说[11, 21]，两相结构重地影响着纤维素的物理化学性质和反应性能，此外，氢键还决定了纤组装性、结晶性、形成原纤的多相结构、吸水性、可及性和化学活性等性能[6]。

药物释放,纳米,姜黄素,经济材

齐鲁工业大学硕士学位论文所有制备的样品中，以 FA 作为桥接剂，β-CD 接枝的 CNC 材释效果，这为生产绿色、环保和经济材料开辟了一条新途径。lska 等人[28]合成了基于羟丙基纤维素（HPC）的离子改性纳米微离子型（用三甲基铵基团改性）和阴离子型（用苯乙烯磺酸酯基物，，并对其进行了充分表征，发现它们具有热敏性，并且可以系统，用作姜黄素的载体，研究姜黄素在生理相关温度范围内等人[29]通过低密度脂蛋白（LDL）和羧甲基纤维素钠（CMC）米凝胶药物载体，并将阿霉素（DOX）递送至癌细胞。LDL/CDOX 释放是 pH 依赖性的。此外，载有 DOX 的 LDL/CMC 纳米2 细胞的内吞作用（如图 1.3 所示[29, 30]），抑制 HeLa 和 HepG2 因此，这种优异的 LDL/CMC 纳米凝胶为构建用于癌症治疗的DS）提供了有利的平台。
【学位授予单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O636.11;TB383.2

【参考文献】