多巴胺聚合及其对纤维素的改性及应用
发布时间：2022-01-02 19:39
随着工业化的快速发展,工业三废的不达标排放及化肥农药的大量使用,使得有害物质和重金属对土壤、水、大气造成严重污染。而环境污染不可避免的造成种植的中药材中重金属含量超标,进而通过饮用水、食物或皮肤接触等途径经过食物链,直接或间接对人体造成伤害。而这些重金属一旦进入人体,将在体内发生蓄积。久而久之,对体内的各个脏器发生不可逆的伤害。但重金属的源头较难控制,所以多采用后处理的方式,在重金属进入人体之前进行有效驱除。目前,中药材中重金属超标问题,已经引起国内外相关部门的高度重视,并针对重金属制定出一系列严苛的限量标准。在现有的驱除方法中,以资源丰富、可再生、可降解的纤维素作吸附剂的方法很好的解决了传统吸附材料吸附后不好处理、对中药材活性成分影响严重的问题。但纤维素做吸附剂时,存在吸附容量小、韧性不强等缺点。而为了弥补纤维素本身的不足,本课题组选用聚多巴胺（PDA）对纤维素进行改性,以提高对红花、鱼腥草、黄芪和三七中重金属的驱除效果。多巴胺（DA）是人类大脑中分泌的一种神经递质,对帕金森的治疗有很好的效果,通过自氧化聚合可得到与真黑素理化性质十分相似的PDA。因PDA表面含大量的儿茶酚和胺基官能...
【文章来源】：河南大学河南省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纤维素分子式Figure1-1Molecularformulaofcellulose
多巴胺聚合及其对纤维素的改性及应用12多巴胺（如图1-2a所示）是大脑分泌产生，对情感及内分泌的调节进行控制。BhowmikDebipreeta等和Mikhaylova等[58]发现人体内的多巴胺对预防和治疗阿尔兹海默症有一定的作用。从结构上看，多巴胺是L-多巴（L-3,4-二羟基苯丙氨酸）（如图1-2b所示）产生的一种衍生物，主要含有邻苯二酚官能团。在2007年Lee等[63]发现在温和弱碱的湿态条件下，多巴胺可以氧化自聚生成几乎可在任何固体材料表面黏附的PDA，通常将其作为表面改性剂使用，能够有效的替代硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂。另外，Lee强调性的指出PDA是通过其本身羟基和胺基进行的物理化学作用（氢键作用、螯合作用、π-π相互作用和共价键结合），从而完成了在不同材料表面的强烈黏附。图1-2多巴胺分子式（a）和L-多巴分子式（b）Figure1-2Molecularformulaofdopamine(a)andmolecularformulaofL-Dopa(b)PDA是软体类动物海洋贻贝体内分泌的黏性蛋白中的主要成分（30~40wt%）[59-62]，具有超强的黏附性，而这种作用的产生主要是由于PDA结构中含有的邻苯二酚和胺基官能团。由于PDA良好的生物相容性、亲水性及可生物降解、无毒无污染的优势，使其快速成为医药、污水处理、能源材料等多个领域的研究热点[64-68]。真黑素是哺乳动物体内黑色素的一种，具有很好的黏附性、亲水性、光学性和生物相容性，而PDA与真黑素的分子结构类似，与真黑素的理化性质相近，所以可在红外、紫外和可见光中被检测到吸收峰的存在。通过观察、推测PDA发现，紫外光下的吸收是由于多巴胺的氧化产生，而红外及可见光下的吸收则是由于多巴胺的自聚产生。由于PDA含有数量较多的胺基、羟基等亲水性官能团，可与疏水性材料进行结合，从而增加材料的亲水性。如王娜[70]将PDA作为亲
第一章绪论131.4.2聚多巴胺的合成、机理及应用（1）聚多巴胺的合成多巴胺通过调节溶液浓度、温度、pH、反应时间和添加氧化剂等控制氧化过程，合成理想的黑色产物PDA。由于PDA的聚合过程十分复杂，有许多反应中间体产生，而且实验中常常受到检测分析仪器的局限，使得PDA的合成没有一个明确、公认的推导路线。但是，多巴胺氧化得到多巴胺醌的过程和机制得到一致认同。从多巴胺聚合得到黑色PDA的一系列颜色（无色-粉色-淡黄色-橙色-灰色-黑色）变化中可进一步推测形成机理和黑色素的形成机理相似，而未参与反应的多巴胺分子则自组装生成产物[72]。同时，PDA中含有的羟基和胺基官能团，为材料的改性应用提供反应平台。（2）聚多巴胺的合成近年来科研工作者发现，PDA合成是化学聚合和物理自组装共同参与的过程[73]。一种是直接氧化得到PDA：多巴胺氧化得到多巴胺醌后，发生迈克尔加成反应，最后氧化聚合得到PDA。所述反应过程如图1-3所示：图1-3多巴胺直接氧化合成PDA反应过程Figure1-3Theprocessofdirectoxidationofdopaminetopolydopamine另一种是反歧化交联：多巴胺氧化生成多巴胺醌，接着多巴胺醌与其余的多巴胺分子反应得到半醌自由基，最后半醌自由基相互交联生成最终产物PDA。反歧化交联反应如图1-4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]天然植物纤维木塑复合材料的研究进展[J]. 陈娟,苗青青,王建荣,潘华. 济南大学学报(自然科学版). 2020(01)
[2]我国民族医药政策发展历程、发展趋势分析及政策建议[J]. 范艳存,李敏,段莉敏,张楠,魏敏,乌兰. 中国卫生经济. 2019(10)
[3]中药材重金属脱除方法研究进展[J]. 张雪洁,邱瀚弘,于润琪,刘彪,郭一飞. 药物评价研究. 2018(12)
[4]多巴胺基纳米材料在生物医药中的应用[J]. 李红,赵媛媛,彭浩南. 化学进展. 2018(08)
[5]聚多巴胺微胶囊的制备及其药物控释研究[J]. 张慧,冯丹辉,尹媛媛,刘伦翠,王书惠. 药物生物技术. 2018(03)
[6]国内外药典中重金属检查方法及限量比较分析[J]. 步艳艳,任红敏,王智超,张全宝,范亚飞,颜红. 广东化工. 2018(10)
[7]ICP-OES法测定薄荷脑中重金属元素的含量[J]. 谢凯,杨洋,薛汝增,郑公铭,周捷,李志平. 今日药学. 2018(06)
[8]中国中药材出口面对的国际市场标准[J]. 姜振俊,张红梅,于志斌,李得运. 中国现代中药. 2018(02)
[9]天然药物防治镉中毒的现代研究进展[J]. 丁通,骆骄阳,杨世海,杨美华. 中国中药杂志. 2018(10)
[10]ICP-MS分析不同产地侧柏叶中18种重金属及微量元素[J]. 张平,马潇,张明童,李冬华,杨静,王娟弟,杨平荣,王晓琳. 中国实验方剂学杂志. 2018(07)
博士论文
[1]新型复合壳聚糖水凝胶伤口敷料的制备及性能评价[D]. 姜琼.安徽大学 2017
[2]温敏性纤维素纳米晶须的可控聚合与生物相容性评价[D]. 陈秀丽.华中科技大学 2016
[3]无机砷肝毒性的剂量—反应（效应）关系研究[D]. 马艳.新疆医科大学 2014
[4]多功能血管支架涂层的构建和生物相容性研究[D]. 杨志禄.西南交通大学 2014
[5]细菌纤维素表面修饰及功能化[D]. 胡伟立.东华大学 2013
硕士论文
[1]聚多巴胺修饰磺化聚醚醚酮的制备及性能研究[D]. 王娜.吉林大学 2019
[2]改性秸秆及其复合材料对水中重金属离子的吸附性能研究[D]. 张颖红.成都理工大学 2019
[3]镉对内质网应激和Nrf2信号通路的影响及其调控机制研究[D]. 陈嘉兴.广东药科大学 2017
[4]构建基于儿茶酚胺聚合物—金纳米颗粒复合膜的葡萄糖生物传感器[D]. 南旭.厦门大学 2016
[5]无机型离子交换树脂驱除几种中成药中超标铅镉汞砷的研究[D]. 陈美先.河南大学 2016
[6]丹参水提液对染镉大鼠肾损伤干预作用研究[D]. 张倩倩.兰州大学 2016
[7]聚多巴胺微/纳米球制备及金属纳米粒子修饰研究[D]. 许枭然.浙江理工大学 2016
[8]超声增强不锈钢表面多巴胺的涂覆及辐射接枝HEMA的二次改性研究[D]. 金万芹.上海大学 2015
[9]基于再生纤维素的皮肤修复材料的制备及其性能研究[D]. 陆金婷.江南大学 2014
[10]中药铜铅镉含量测定与无机离子树脂驱除技术研究[D]. 郭石.河南大学 2011
本文编号：3564770
【文章来源】：河南大学河南省
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
纤维素分子式Figure1-1Molecularformulaofcellulose
多巴胺聚合及其对纤维素的改性及应用12多巴胺（如图1-2a所示）是大脑分泌产生，对情感及内分泌的调节进行控制。BhowmikDebipreeta等和Mikhaylova等[58]发现人体内的多巴胺对预防和治疗阿尔兹海默症有一定的作用。从结构上看，多巴胺是L-多巴（L-3,4-二羟基苯丙氨酸）（如图1-2b所示）产生的一种衍生物，主要含有邻苯二酚官能团。在2007年Lee等[63]发现在温和弱碱的湿态条件下，多巴胺可以氧化自聚生成几乎可在任何固体材料表面黏附的PDA，通常将其作为表面改性剂使用，能够有效的替代硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂。另外，Lee强调性的指出PDA是通过其本身羟基和胺基进行的物理化学作用（氢键作用、螯合作用、π-π相互作用和共价键结合），从而完成了在不同材料表面的强烈黏附。图1-2多巴胺分子式（a）和L-多巴分子式（b）Figure1-2Molecularformulaofdopamine(a)andmolecularformulaofL-Dopa(b)PDA是软体类动物海洋贻贝体内分泌的黏性蛋白中的主要成分（30~40wt%）[59-62]，具有超强的黏附性，而这种作用的产生主要是由于PDA结构中含有的邻苯二酚和胺基官能团。由于PDA良好的生物相容性、亲水性及可生物降解、无毒无污染的优势，使其快速成为医药、污水处理、能源材料等多个领域的研究热点[64-68]。真黑素是哺乳动物体内黑色素的一种，具有很好的黏附性、亲水性、光学性和生物相容性，而PDA与真黑素的分子结构类似，与真黑素的理化性质相近，所以可在红外、紫外和可见光中被检测到吸收峰的存在。通过观察、推测PDA发现，紫外光下的吸收是由于多巴胺的氧化产生，而红外及可见光下的吸收则是由于多巴胺的自聚产生。由于PDA含有数量较多的胺基、羟基等亲水性官能团，可与疏水性材料进行结合，从而增加材料的亲水性。如王娜[70]将PDA作为亲
第一章绪论131.4.2聚多巴胺的合成、机理及应用（1）聚多巴胺的合成多巴胺通过调节溶液浓度、温度、pH、反应时间和添加氧化剂等控制氧化过程，合成理想的黑色产物PDA。由于PDA的聚合过程十分复杂，有许多反应中间体产生，而且实验中常常受到检测分析仪器的局限，使得PDA的合成没有一个明确、公认的推导路线。但是，多巴胺氧化得到多巴胺醌的过程和机制得到一致认同。从多巴胺聚合得到黑色PDA的一系列颜色（无色-粉色-淡黄色-橙色-灰色-黑色）变化中可进一步推测形成机理和黑色素的形成机理相似，而未参与反应的多巴胺分子则自组装生成产物[72]。同时，PDA中含有的羟基和胺基官能团，为材料的改性应用提供反应平台。（2）聚多巴胺的合成近年来科研工作者发现，PDA合成是化学聚合和物理自组装共同参与的过程[73]。一种是直接氧化得到PDA：多巴胺氧化得到多巴胺醌后，发生迈克尔加成反应，最后氧化聚合得到PDA。所述反应过程如图1-3所示：图1-3多巴胺直接氧化合成PDA反应过程Figure1-3Theprocessofdirectoxidationofdopaminetopolydopamine另一种是反歧化交联：多巴胺氧化生成多巴胺醌，接着多巴胺醌与其余的多巴胺分子反应得到半醌自由基，最后半醌自由基相互交联生成最终产物PDA。反歧化交联反应如图1-4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]天然植物纤维木塑复合材料的研究进展[J]. 陈娟,苗青青,王建荣,潘华. 济南大学学报(自然科学版). 2020(01)
[2]我国民族医药政策发展历程、发展趋势分析及政策建议[J]. 范艳存,李敏,段莉敏,张楠,魏敏,乌兰. 中国卫生经济. 2019(10)
[3]中药材重金属脱除方法研究进展[J]. 张雪洁,邱瀚弘,于润琪,刘彪,郭一飞. 药物评价研究. 2018(12)
[4]多巴胺基纳米材料在生物医药中的应用[J]. 李红,赵媛媛,彭浩南. 化学进展. 2018(08)
[5]聚多巴胺微胶囊的制备及其药物控释研究[J]. 张慧,冯丹辉,尹媛媛,刘伦翠,王书惠. 药物生物技术. 2018(03)
[6]国内外药典中重金属检查方法及限量比较分析[J]. 步艳艳,任红敏,王智超,张全宝,范亚飞,颜红. 广东化工. 2018(10)
[7]ICP-OES法测定薄荷脑中重金属元素的含量[J]. 谢凯,杨洋,薛汝增,郑公铭,周捷,李志平. 今日药学. 2018(06)
[8]中国中药材出口面对的国际市场标准[J]. 姜振俊,张红梅,于志斌,李得运. 中国现代中药. 2018(02)
[9]天然药物防治镉中毒的现代研究进展[J]. 丁通,骆骄阳,杨世海,杨美华. 中国中药杂志. 2018(10)
[10]ICP-MS分析不同产地侧柏叶中18种重金属及微量元素[J]. 张平,马潇,张明童,李冬华,杨静,王娟弟,杨平荣,王晓琳. 中国实验方剂学杂志. 2018(07)
博士论文
[1]新型复合壳聚糖水凝胶伤口敷料的制备及性能评价[D]. 姜琼.安徽大学 2017
[2]温敏性纤维素纳米晶须的可控聚合与生物相容性评价[D]. 陈秀丽.华中科技大学 2016
[3]无机砷肝毒性的剂量—反应（效应）关系研究[D]. 马艳.新疆医科大学 2014
[4]多功能血管支架涂层的构建和生物相容性研究[D]. 杨志禄.西南交通大学 2014
[5]细菌纤维素表面修饰及功能化[D]. 胡伟立.东华大学 2013
硕士论文
[1]聚多巴胺修饰磺化聚醚醚酮的制备及性能研究[D]. 王娜.吉林大学 2019
[2]改性秸秆及其复合材料对水中重金属离子的吸附性能研究[D]. 张颖红.成都理工大学 2019
[3]镉对内质网应激和Nrf2信号通路的影响及其调控机制研究[D]. 陈嘉兴.广东药科大学 2017
[4]构建基于儿茶酚胺聚合物—金纳米颗粒复合膜的葡萄糖生物传感器[D]. 南旭.厦门大学 2016
[5]无机型离子交换树脂驱除几种中成药中超标铅镉汞砷的研究[D]. 陈美先.河南大学 2016
[6]丹参水提液对染镉大鼠肾损伤干预作用研究[D]. 张倩倩.兰州大学 2016
[7]聚多巴胺微/纳米球制备及金属纳米粒子修饰研究[D]. 许枭然.浙江理工大学 2016
[8]超声增强不锈钢表面多巴胺的涂覆及辐射接枝HEMA的二次改性研究[D]. 金万芹.上海大学 2015
[9]基于再生纤维素的皮肤修复材料的制备及其性能研究[D]. 陆金婷.江南大学 2014
[10]中药铜铅镉含量测定与无机离子树脂驱除技术研究[D]. 郭石.河南大学 2011
本文编号：3564770
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