高分子交联果胶纳米纤维的制备和性能研究
发布时间：2021-11-26 21:17
静电纺果胶纳米纤维具有良好的生物相容性、生物可降解性、较高的比表面积、纳米尺寸等特点,是一种有前景的生物材料。我们课题组前期发展了使用小分子二酰肼交联剂交联氧化果胶纳米纤维的方法,解决了果胶纳米纤维的水溶性问题,为其生物医学应用奠定了基础。但是,小分子交联剂交联氧化果胶纳米纤维的作用较为单一,得到的纤维缺乏生物学功能。本论文旨在使用具有生物学功能的高分子作为交联剂交联氧化果胶纳米纤维,为果胶纳米纤维引入生物学功能,促进其生物医学应用。具体研究内容和结果包括两部分:第一部分是采用明胶作为交联剂交联静电纺氧化果胶纳米纤维,为果胶纳米纤维膜引入细胞粘附和长入能力。首先使用高碘酸钠将果胶进行氧化,将氧化果胶进行静电纺丝,再采用明胶作为交联剂交联氧化果胶纳米纤维,研究其作为组织工程支架的性能。结果发现,明胶交联的果胶纳米纤维膜具有中等的机械强度,最大拉伸强度可达2.3 MPa,极限拉伸应变可达15%;较高的液体吸收能力,能够吸收自身重量3043倍的模拟体液;优异的耐水性能,在模拟体液中可逐渐降解4周甚至更长时间。更重要的是,细胞不仅能够粘附到纤维膜的表面,而且能够长入至纤维...
【文章来源】：东北师范大学吉林省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
静电纺丝技术基本装置示意图
东北师范大学硕士学位论文10图1.2支链聚乙烯亚胺结构式1.5.2聚乙烯亚胺的应用聚乙烯亚胺(PEI)由于其强吸附性能，它们可被广泛用于絮凝细胞污染物，如核酸、脂质和来自细胞匀浆的碎片，从而促进可溶性蛋白的纯化[151]。生物过程中的酶反应构成了PEI应用的另一个领域，可作为生物催化剂的固定化剂，也作为酶的可溶性载体[152]。能在水中中和并且吸附阴离子，螯化重金属离子，被广泛应用到分散剂、电镀液，水处理等领域[153-154]。一项对专利数据的调查显示，PEI是从洗涤剂到包装材料等各种配方中的常见成分，而且还涉及到杀菌成分[155]。聚乙烯亚胺目前研究最多的应用于基因的转染与传递，它可以将DNA或RNA转移或输送到靶向细胞和器官，以达到治疗的作用。PEI作为携带基因的载体，其分子量的大小会影响它的基因转染的效率。一般来讲，拥有较高分子量或较多大量氨基基团的聚乙烯亚胺的基因的转染效率（TE）较高，分子量为25kDa的PEI被认为是新型聚合非病毒载体的黄金标准。虽然高分子的PEI表现出良好的TE，但由于其不可降解的高正电荷结构也表现出明显的细胞毒性。降低分子量可以解决毒性问题，但它的功能性也是随之降低[156-158]。聚乙烯亚胺也经常被作为药物载体应用于靶向载药工程中，药物的靶向缓释及控释是肿瘤与癌症治疗的主要方法，其通过调节药物的释放体系，使药物在到达患病的组织或靶向细胞后释放，并且可以控制释放的速率，从而减小了药物的使用量，提高了效率，并降低了药物对其他组织的不良影响。Hu等人制备了一种PEI的嵌段共聚物，是一种pH敏感的聚合物，他们探究了在模拟肿瘤环境相似的pH下药物的释放行为，结果表明在pH介导后药物的功效明显增加，并且被细胞大量摄龋除pH响应外，PEI经修饰后还可对温度响应，光响应等[159-161
东北师范大学硕士学位论文16氧化度为10%的果胶实际氧化度为8.5%，产率达到85%，理论氧化度为30%的果胶实际氧化度为27.0%，产率达到90%，理论氧化度为50%的果胶实际氧化度仅为40.5%，产率为80%左右。我们可以发现，果胶的实际氧化度往往达不到理论值，这可能是由于氧化后醛基与羟基反应生成了缩醛或半缩醛，或者是高碘酸钠的比例达到一定程度，化学反应达到平衡，实际氧化度不再升高。随着氧化度的升高，分子量迅速下降。原始果胶的分子量为380w，氧化后，9%氧化度的果胶分子量仅为9w左右，当氧化度升高至41%时，果胶的分子量仅剩3w。这是由于产生的醛基导致糖苷键的断裂以及发生β消除导致糖环的打开。表2.1氧化果胶的分子量与醛基含量SampleNameNaIO4/GalA(%)OxidationDegree(%)MolecularWeight(kDa)Pectin00.03805OP9108.691OP273027.036OP415040.730通过静电纺丝法制备氧化果胶纳米纤维，加入的DMSO，PEO及Tri的目的为调整溶液的性质。如图2.1所示，三种氧化度的纳米纤维均呈现光滑、均匀、无珠的纤维形貌，且随着氧化度的增加，纤维直径略有减校图2.1静电纺氧化果胶纳米纤维SEM照片
【参考文献】：
期刊论文
[1]静电纺丝技术发展简史及应用[J]. 王艳芝. 合成纤维工业. 2018(04)
[2]纺织材料抗静电整理的难题破解自有良策[J]. 李平舟. 网印工业. 2018(08)
[3]近场直写静电纺丝电场仿真与路径规划分析[J]. 林灿然,王晗,曾俊,朱自明,阳范文,张嘉荣,许伟亮,蓝银涛. 包装工程. 2018(15)
[4]静电纺丝纳米纤维的制备研究[J]. 朱彩红,石培峰,吕张飞,胡迎春,汪成伟. 无线互联科技. 2018(05)
[5]明胶基复合材料在生物医用材料中的应用[J]. 王晨,谢玥,邱东. 明胶科学与技术. 2016(02)
[6]明胶在生物医学领域中的应用及其发展前景[J]. 黄巍,刘婷,但年华,刘博文,温会涛,但卫华. 西部皮革. 2015(18)
[7]静电纺丝制备纳米纤维的研究进展[J]. 鲍桂磊,张军平,赵雯,朱娟娟,王改娥. 当代化工. 2014(12)
[8]影响静电纺丝电场强度的因素分析[J]. 刘菁,王鑫. 纺织学报. 2013(10)
[9]多射流静电纺丝技术的研究现状[J]. 田龙,李杰,潘志娟. 纺织学报. 2013(09)
[10]基于微观结构的明胶凝胶强度改善研究进展[J]. 周梦柔,张雨浩,陈丽清,马良,张宇昊. 食品工业科技. 2013(13)
博士论文
[1]低分子量PEI的改性及在基因转染中的应用[D]. 方刚.华南理工大学 2014
硕士论文
[1]基于多糖纳米纤维的骨组织工程支架的制备和性能研究[D]. 高美姣.东北师范大学 2018
[2]银纳米颗粒—果胶复合纳米纤维的制备、表征和作为伤口敷料的应用研究[D]. 李可.东北师范大学 2018
[3]基于3D打印与静电纺织技术的血管化组织工程骨构建[D]. 李靖.贵州医科大学 2017
[4]明胶基纳米复合材料的制备、表征及其应用[D]. 陈广新.齐鲁工业大学 2015
[5]明胶制备工艺及溯源方法研究[D]. 王前.北京化工大学 2009
[6]利用高压脉冲电场技术提取苹果渣果胶的研究[D]. 樊向东.吉林大学 2008
本文编号：3520937
【文章来源】：东北师范大学吉林省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
静电纺丝技术基本装置示意图
东北师范大学硕士学位论文10图1.2支链聚乙烯亚胺结构式1.5.2聚乙烯亚胺的应用聚乙烯亚胺(PEI)由于其强吸附性能，它们可被广泛用于絮凝细胞污染物，如核酸、脂质和来自细胞匀浆的碎片，从而促进可溶性蛋白的纯化[151]。生物过程中的酶反应构成了PEI应用的另一个领域，可作为生物催化剂的固定化剂，也作为酶的可溶性载体[152]。能在水中中和并且吸附阴离子，螯化重金属离子，被广泛应用到分散剂、电镀液，水处理等领域[153-154]。一项对专利数据的调查显示，PEI是从洗涤剂到包装材料等各种配方中的常见成分，而且还涉及到杀菌成分[155]。聚乙烯亚胺目前研究最多的应用于基因的转染与传递，它可以将DNA或RNA转移或输送到靶向细胞和器官，以达到治疗的作用。PEI作为携带基因的载体，其分子量的大小会影响它的基因转染的效率。一般来讲，拥有较高分子量或较多大量氨基基团的聚乙烯亚胺的基因的转染效率（TE）较高，分子量为25kDa的PEI被认为是新型聚合非病毒载体的黄金标准。虽然高分子的PEI表现出良好的TE，但由于其不可降解的高正电荷结构也表现出明显的细胞毒性。降低分子量可以解决毒性问题，但它的功能性也是随之降低[156-158]。聚乙烯亚胺也经常被作为药物载体应用于靶向载药工程中，药物的靶向缓释及控释是肿瘤与癌症治疗的主要方法，其通过调节药物的释放体系，使药物在到达患病的组织或靶向细胞后释放，并且可以控制释放的速率，从而减小了药物的使用量，提高了效率，并降低了药物对其他组织的不良影响。Hu等人制备了一种PEI的嵌段共聚物，是一种pH敏感的聚合物，他们探究了在模拟肿瘤环境相似的pH下药物的释放行为，结果表明在pH介导后药物的功效明显增加，并且被细胞大量摄龋除pH响应外，PEI经修饰后还可对温度响应，光响应等[159-161
东北师范大学硕士学位论文16氧化度为10%的果胶实际氧化度为8.5%，产率达到85%，理论氧化度为30%的果胶实际氧化度为27.0%，产率达到90%，理论氧化度为50%的果胶实际氧化度仅为40.5%，产率为80%左右。我们可以发现，果胶的实际氧化度往往达不到理论值，这可能是由于氧化后醛基与羟基反应生成了缩醛或半缩醛，或者是高碘酸钠的比例达到一定程度，化学反应达到平衡，实际氧化度不再升高。随着氧化度的升高，分子量迅速下降。原始果胶的分子量为380w，氧化后，9%氧化度的果胶分子量仅为9w左右，当氧化度升高至41%时，果胶的分子量仅剩3w。这是由于产生的醛基导致糖苷键的断裂以及发生β消除导致糖环的打开。表2.1氧化果胶的分子量与醛基含量SampleNameNaIO4/GalA(%)OxidationDegree(%)MolecularWeight(kDa)Pectin00.03805OP9108.691OP273027.036OP415040.730通过静电纺丝法制备氧化果胶纳米纤维，加入的DMSO，PEO及Tri的目的为调整溶液的性质。如图2.1所示，三种氧化度的纳米纤维均呈现光滑、均匀、无珠的纤维形貌，且随着氧化度的增加，纤维直径略有减校图2.1静电纺氧化果胶纳米纤维SEM照片
【参考文献】：
期刊论文
[1]静电纺丝技术发展简史及应用[J]. 王艳芝. 合成纤维工业. 2018(04)
[2]纺织材料抗静电整理的难题破解自有良策[J]. 李平舟. 网印工业. 2018(08)
[3]近场直写静电纺丝电场仿真与路径规划分析[J]. 林灿然,王晗,曾俊,朱自明,阳范文,张嘉荣,许伟亮,蓝银涛. 包装工程. 2018(15)
[4]静电纺丝纳米纤维的制备研究[J]. 朱彩红,石培峰,吕张飞,胡迎春,汪成伟. 无线互联科技. 2018(05)
[5]明胶基复合材料在生物医用材料中的应用[J]. 王晨,谢玥,邱东. 明胶科学与技术. 2016(02)
[6]明胶在生物医学领域中的应用及其发展前景[J]. 黄巍,刘婷,但年华,刘博文,温会涛,但卫华. 西部皮革. 2015(18)
[7]静电纺丝制备纳米纤维的研究进展[J]. 鲍桂磊,张军平,赵雯,朱娟娟,王改娥. 当代化工. 2014(12)
[8]影响静电纺丝电场强度的因素分析[J]. 刘菁,王鑫. 纺织学报. 2013(10)
[9]多射流静电纺丝技术的研究现状[J]. 田龙,李杰,潘志娟. 纺织学报. 2013(09)
[10]基于微观结构的明胶凝胶强度改善研究进展[J]. 周梦柔,张雨浩,陈丽清,马良,张宇昊. 食品工业科技. 2013(13)
博士论文
[1]低分子量PEI的改性及在基因转染中的应用[D]. 方刚.华南理工大学 2014
硕士论文
[1]基于多糖纳米纤维的骨组织工程支架的制备和性能研究[D]. 高美姣.东北师范大学 2018
[2]银纳米颗粒—果胶复合纳米纤维的制备、表征和作为伤口敷料的应用研究[D]. 李可.东北师范大学 2018
[3]基于3D打印与静电纺织技术的血管化组织工程骨构建[D]. 李靖.贵州医科大学 2017
[4]明胶基纳米复合材料的制备、表征及其应用[D]. 陈广新.齐鲁工业大学 2015
[5]明胶制备工艺及溯源方法研究[D]. 王前.北京化工大学 2009
[6]利用高压脉冲电场技术提取苹果渣果胶的研究[D]. 樊向东.吉林大学 2008
本文编号：3520937
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