影响胶原肠衣膜机械性能的塑化要素分析
发布时间：2021-08-31 14:35
工业胶原肠衣的湿法制备过程中,通常将管状胶团浸泡于甘油溶液中进行塑化。甘油（Gly）作为一种增塑剂,能够提高胶原膜的延展性。目前工业中除了使用纯甘油溶液塑化外,甘油与羧甲基纤维素钠（CMC）的混合溶液也应用于胶原肠衣的塑化过程。然而,目前这种混合塑化对膜性能的影响规律和机制还不清晰,包括混合成分对吸附含量的影响,及其与胶原膜性能的关系。因此本文将水洗后的胶团浸泡在甘油及CMC的混合溶液中,考察所成胶原膜的组成及物理化学性质,并分析CMC浸泡对胶原纤维和胶团结构的影响机制;同时,为改善胶原膜的弱湿拉缺陷,考察海藻酸钙对胶原膜湿拉性质的影响。主要结果如下:（1）胶原膜中CMC和甘油吸附量的相互影响关系。通过考察不同CMC、甘油浓度的塑化液浸泡后,胶原膜中二者的最终含量,分析浓度及塑化成分对最终含量的影响作用。结果发现,CMC能够降低膜中甘油含量,相较于4%（w/v）的纯甘油溶液浸泡后胶原膜,0.5%（w/v）CMC和4%（w/v）甘油混合溶液浸泡后,甘油含量减少了50%;（2）混合塑化对胶原膜结构与性质的影响。与未塑化样品相比,纯CMC浸泡能够提高干态胶原膜的力学性质（50.69 MPa<...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
湿法胶原肠衣的实验室制备流程
江南大学硕士学位论文4凝胶也存在压缩水凝胶的可能性，在1981年首次被布罗查德发现[25]，随后理论和实验都进行了研究[29]，当能够穿透凝胶的聚合物的链较长时，能够屏蔽聚合物网络单体之间的排斥作用，表现为水凝胶的压缩。然而，当能够穿透凝胶的聚合物的链较短时，则不能屏蔽聚合物网络单体之间的排斥作用，不能使水凝胶压缩。图1-2聚合物溶液中的凝胶压缩（a图[27]，b图[28]）Fig.1-2Gelcompressioninpolymersolution1.2.3胶原纤维在聚电解质溶液中的压缩聚合物溶液除了能够压缩水凝胶，促使水凝胶网络空间内的水分流出外，文献报道其也能够使胶原纤维发生收缩。胶原纤维具有较好的持水能力[30]，天然肌腱的含水率为62.5%[31]，胶原纤维在天然水合状态下，水分子与不同三股螺旋中肽链内的氧原子结合，形成半网格状结构，围绕并连接晶格中的螺旋结构[32]。因此，水对于维持胶原纤维的结构及稳定性起着重要的作用[33]。目前针对胶原纤维的脱水收缩研究主要集中在干燥过程，即将胶原纤维置于低湿环境中脱水，研究表明干燥导致纤维内部部分胶原链的分子取向发生变化[34-35]。然而，在胶原仿生矿化领域，涉及胶原纤维在矿化溶液中的脱水现象，即矿化物质能够取代胶原纤维中的水[36-37]。在天然骨的形成过程中，成骨细胞能够分泌非胶原蛋白，稳定矿化物质，进而促进矿化物质在胶原纤维内部沉积并矿化，说明非胶原蛋白是生物矿化中的重要因素之一[38]。研究表明，骨衍蛋白、骨黏连蛋白等酸性非胶原蛋白能够通过静电吸附、疏水相互作用及范德华力与胶原纤维结合，同时，这类非胶原蛋白的酸性片段能够吸附钙离子，进而促进矿化物质在胶原纤维表面矿化[39]。然而，胶原纤维与非胶原蛋白的库仑力作用只提供了将矿化物质吸附到
1绪论5出，这个过程提供了磷酸钙替换胶原内部水分的动力，促进磷酸钙向胶原纤维内部迁移，使磷酸钙沉积在纤维内部并促进纤维内矿化[42]。图1-3聚合物溶液压缩胶原纤维[42]Fig.1-3Collagenfibercompressioninpolymersolution1.2.4胶原纤维的半渗透性胶原纤维是由胶原分子组成的水不溶性大分子，具有典型的三股螺旋结构[43-44]。胶原分子相互缠绕形成微纤维，微纤维通过聚集形成胶原纤维，随后胶原纤维通过进一步自聚集、分子间交联，在水合多糖基质的包裹下形成胶原纤维束，构成一个强大的网络，为动物组织提供支持[45-46]。在水合胶原纤维中，胶原分子自聚集形成的结构具有不同的尺寸[47]，如图1-4所示，因此，聚合物的分子量是其能否进入胶原纤维内部的影响因素。图1-4胶原纤维结构及尺寸Fig.1-4StructureandsizeofcollagenfiberPrice[48]证实了胶原纤维具有半透膜的性质，当分子的相对分子质量小于6000时，其可以自由进入胶原纤维的内部间隙，然而，当相对分子质量大于40000时，分子则无法进入胶原纤维的内部间隙，而位于二者分子量之间的分子，可以达到部分内部间隙。邹祥龙[49-50]在研究不同尺度结构的皮胶原纤维中聚丙烯酸的作用时，说明了由于皮革孔交联的胶原分子水1μm~10μm100nm10nm微纤维间隙细纤维湿胶原
【参考文献】：
期刊论文
[1]羧甲基纤维素强化胶原纤维膜的制备及其性能分析[J]. 程珊,王稳航,滕安国,张凯,周敬阳,吴子男. 食品科学. 2019(03)
[2]纤维内仿生矿化机制研究进展[J]. 牛丽娜,陈吉华,焦凯. 口腔疾病防治. 2018(06)
[3]聚丙烯酸作用下皮胶原纤维不同尺度结构的变化研究(续)[J]. 邹祥龙,柴玉叶,许晓红,兰云军. 中国皮革. 2017(09)
[4]聚丙烯酸作用下皮胶原纤维不同尺度结构的变化研究[J]. 邹祥龙,柴玉叶,许晓红,兰云军. 中国皮革. 2017(08)
[5]胶原的膨胀机理及清洁化应用[J]. 王瑞瑞. 西部皮革. 2013(02)
[6]非胶原蛋白模拟多肽E8DS促进Ⅰ型胶原仿生矿化[J]. 王秀梅,王琼,程振江,崔福斋. 材料研究学报. 2011(03)
[7]分光光度法测定纸品中羧甲基纤维素钠含量[J]. 徐嵘,王成云,顾浩飞,章雅玲,谢堂堂,周振宇. 中国造纸. 2011(04)
[8]中性盐对胶原与铬和铝反应的影响[J]. 王寅齐,魏香奕,曾运航,廖学品,石碧. 皮革科学与工程. 2010(02)
[9]胶原纤维的性能特点和作用[J]. 于萍. 明胶科学与技术. 2007(04)
[10]复合高分子铝盐絮凝剂增效机理的研究进展[J]. 胡芳,胡惠仁. 中国造纸. 2007(09)
博士论文
[1]有机酸蒙囿铝（Ⅲ）配合物特性及与胶原反应性的研究[D]. 丁克毅.四川大学 2001
硕士论文
[1]利用天然肠衣制备人造水解胶原肠衣膜的研究[D]. 王薪宇.北京化工大学 2017
[2]胶原肠衣熟化工艺及其对肠衣性能的影响[D]. 曾多.重庆大学 2017
[3]鱼皮胶原为基质的胶原蛋白肠衣的制备及其性能研究[D]. 秦溪.广西大学 2015
[4]植物蛋白与胶原蛋白复合制备肠衣的研究[D]. 刘少博.河南工业大学 2015
[5]人造胶原肠衣的研制及特性表征[D]. 叶勇.四川大学 2004
本文编号：3375063
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
湿法胶原肠衣的实验室制备流程
江南大学硕士学位论文4凝胶也存在压缩水凝胶的可能性，在1981年首次被布罗查德发现[25]，随后理论和实验都进行了研究[29]，当能够穿透凝胶的聚合物的链较长时，能够屏蔽聚合物网络单体之间的排斥作用，表现为水凝胶的压缩。然而，当能够穿透凝胶的聚合物的链较短时，则不能屏蔽聚合物网络单体之间的排斥作用，不能使水凝胶压缩。图1-2聚合物溶液中的凝胶压缩（a图[27]，b图[28]）Fig.1-2Gelcompressioninpolymersolution1.2.3胶原纤维在聚电解质溶液中的压缩聚合物溶液除了能够压缩水凝胶，促使水凝胶网络空间内的水分流出外，文献报道其也能够使胶原纤维发生收缩。胶原纤维具有较好的持水能力[30]，天然肌腱的含水率为62.5%[31]，胶原纤维在天然水合状态下，水分子与不同三股螺旋中肽链内的氧原子结合，形成半网格状结构，围绕并连接晶格中的螺旋结构[32]。因此，水对于维持胶原纤维的结构及稳定性起着重要的作用[33]。目前针对胶原纤维的脱水收缩研究主要集中在干燥过程，即将胶原纤维置于低湿环境中脱水，研究表明干燥导致纤维内部部分胶原链的分子取向发生变化[34-35]。然而，在胶原仿生矿化领域，涉及胶原纤维在矿化溶液中的脱水现象，即矿化物质能够取代胶原纤维中的水[36-37]。在天然骨的形成过程中，成骨细胞能够分泌非胶原蛋白，稳定矿化物质，进而促进矿化物质在胶原纤维内部沉积并矿化，说明非胶原蛋白是生物矿化中的重要因素之一[38]。研究表明，骨衍蛋白、骨黏连蛋白等酸性非胶原蛋白能够通过静电吸附、疏水相互作用及范德华力与胶原纤维结合，同时，这类非胶原蛋白的酸性片段能够吸附钙离子，进而促进矿化物质在胶原纤维表面矿化[39]。然而，胶原纤维与非胶原蛋白的库仑力作用只提供了将矿化物质吸附到
1绪论5出，这个过程提供了磷酸钙替换胶原内部水分的动力，促进磷酸钙向胶原纤维内部迁移，使磷酸钙沉积在纤维内部并促进纤维内矿化[42]。图1-3聚合物溶液压缩胶原纤维[42]Fig.1-3Collagenfibercompressioninpolymersolution1.2.4胶原纤维的半渗透性胶原纤维是由胶原分子组成的水不溶性大分子，具有典型的三股螺旋结构[43-44]。胶原分子相互缠绕形成微纤维，微纤维通过聚集形成胶原纤维，随后胶原纤维通过进一步自聚集、分子间交联，在水合多糖基质的包裹下形成胶原纤维束，构成一个强大的网络，为动物组织提供支持[45-46]。在水合胶原纤维中，胶原分子自聚集形成的结构具有不同的尺寸[47]，如图1-4所示，因此，聚合物的分子量是其能否进入胶原纤维内部的影响因素。图1-4胶原纤维结构及尺寸Fig.1-4StructureandsizeofcollagenfiberPrice[48]证实了胶原纤维具有半透膜的性质，当分子的相对分子质量小于6000时，其可以自由进入胶原纤维的内部间隙，然而，当相对分子质量大于40000时，分子则无法进入胶原纤维的内部间隙，而位于二者分子量之间的分子，可以达到部分内部间隙。邹祥龙[49-50]在研究不同尺度结构的皮胶原纤维中聚丙烯酸的作用时，说明了由于皮革孔交联的胶原分子水1μm~10μm100nm10nm微纤维间隙细纤维湿胶原
【参考文献】：
期刊论文
[1]羧甲基纤维素强化胶原纤维膜的制备及其性能分析[J]. 程珊,王稳航,滕安国,张凯,周敬阳,吴子男. 食品科学. 2019(03)
[2]纤维内仿生矿化机制研究进展[J]. 牛丽娜,陈吉华,焦凯. 口腔疾病防治. 2018(06)
[3]聚丙烯酸作用下皮胶原纤维不同尺度结构的变化研究(续)[J]. 邹祥龙,柴玉叶,许晓红,兰云军. 中国皮革. 2017(09)
[4]聚丙烯酸作用下皮胶原纤维不同尺度结构的变化研究[J]. 邹祥龙,柴玉叶,许晓红,兰云军. 中国皮革. 2017(08)
[5]胶原的膨胀机理及清洁化应用[J]. 王瑞瑞. 西部皮革. 2013(02)
[6]非胶原蛋白模拟多肽E8DS促进Ⅰ型胶原仿生矿化[J]. 王秀梅,王琼,程振江,崔福斋. 材料研究学报. 2011(03)
[7]分光光度法测定纸品中羧甲基纤维素钠含量[J]. 徐嵘,王成云,顾浩飞,章雅玲,谢堂堂,周振宇. 中国造纸. 2011(04)
[8]中性盐对胶原与铬和铝反应的影响[J]. 王寅齐,魏香奕,曾运航,廖学品,石碧. 皮革科学与工程. 2010(02)
[9]胶原纤维的性能特点和作用[J]. 于萍. 明胶科学与技术. 2007(04)
[10]复合高分子铝盐絮凝剂增效机理的研究进展[J]. 胡芳,胡惠仁. 中国造纸. 2007(09)
博士论文
[1]有机酸蒙囿铝（Ⅲ）配合物特性及与胶原反应性的研究[D]. 丁克毅.四川大学 2001
硕士论文
[1]利用天然肠衣制备人造水解胶原肠衣膜的研究[D]. 王薪宇.北京化工大学 2017
[2]胶原肠衣熟化工艺及其对肠衣性能的影响[D]. 曾多.重庆大学 2017
[3]鱼皮胶原为基质的胶原蛋白肠衣的制备及其性能研究[D]. 秦溪.广西大学 2015
[4]植物蛋白与胶原蛋白复合制备肠衣的研究[D]. 刘少博.河南工业大学 2015
[5]人造胶原肠衣的研制及特性表征[D]. 叶勇.四川大学 2004
本文编号：3375063
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