胶原纤维基吸附材料的研究进展

吸附在化学化工等领域有着至关重要的作用,开发绿色、低成本的高效吸附材料是未来吸附分离的重要发展方向。胶原纤维(CFs)是一种来源于动物皮的天然生物质资源,其具有独特的三维多层级结构,同时含有丰富的活性官能团。因此,利用CFs制备高性能吸附材料具有较高的研究价值和应用潜力。论文主要介绍了近年来CFs固化单宁、负载金属离子和接枝功能基团等CFs基吸附材料的制备方法,讨论了吸附材料在放射性核素离子、有毒重金属离子、无机阴离子、有机污染物的去除,以及天然产物的吸附分离和细胞固定等方面的应用,并对CFs基吸附材料未来的发展方向进行了展望。

废弃胶原纤维固化单宁吸附材料原位Fe_(2)O_(3)微波催化裂解减容研究

胶原纤维基吸附材料在核素吸附中表现出优异的性能,但同时产生放射性固废的处置问题。针对这一问题,利用原位Fe_(2)O_(3)对胶原纤维固化单宁(CFT)材料进行催化裂解,以实现废弃CFT的有效减容。通过热重分析技术对其热解过程进行研究,结果表明通过将Fe^(3+)负载至CFT(Fe-CFT)再进行裂解,能够使裂解温度降至约450℃,比CFT直接裂解温度降低了约150℃,残渣率降至9.5%。进一步以纳米Fe_(2)O_(3)为传热介质,在微波条件下对Fe-CFT进行裂解,Fe-CFT残渣率降至2.1%。利用傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪和元素分析仪对残渣进行表征,结果表明反应过程中Fe^(3+)原位生成的Fe_(2)O_(3)有效促进CFT的氧化裂解。综上,通过原位Fe_(2)O_(3)有效降低CFT的裂解温度,裂解后残渣率低,实现了废弃CFT的安全高效减容。

胶原纤维基氮掺杂碳负载Ru催化二苯醚氢解

利用胶原纤维富含N元素的特点,以胶原纤维为基底,借鉴胶原纤维固化单宁法结合高温碳化,制备了基于胶原纤维的氮掺杂碳负载Ru催化剂,用于木质素催化氢解。红外光谱和X射线光电子能谱分析表明Ru通过与单宁酸的络合作用负载在胶原纤维上,经碳化后形成胶原纤维基碳负载Ru催化剂(Ru/TNC)。扫描电镜、透射电镜和电感耦合等离子体发射光谱分析表明,Ru/TNC具有较低的Ru负载量(1.14%)和丰富孔隙结构,Ru以较小的纳米颗粒形式均匀负载在碳载体表面。二苯醚氢解结果表明,相比传统浸渍法制备氮掺杂碳负载Ru,Ru/TNC具有更好的性能,其催化二苯醚氢解转化率在280℃时达100%,且产物均为小分子单体,包括苯(22.2%)、环己烷(27.8%)、环己醇(35.7%)和环己酮(14.3%)。

超声波辅助酶法提取猪皮胶原蛋白的工艺优化及胶原纤维的湿法纺丝制备

胶原纤维材料是一种重要的生物医用纺织品,广泛用于各类外科手术。为了提高猪皮源胶原蛋白的提取率,设定酶浓度、超声强度、超声时间为影响因素,胶原提取率为响应值,采用超声波辅助酶法,通过单因素实验和Box-Behnken响应面法探究最佳提取条件,并采用湿法纺丝技术制备猪皮源胶原纤维。结果表明:影响胶原提取率的显著性顺序为:酶浓度>超声时间>超声强度,最佳提取工艺的酶浓度为93 U/g、超声强度为162 W、超声时间为58 min,所制备的胶原提取率56.21%,与响应面回归方程预测值相近,说明该回归模型能够较好地优化提取工艺条件。同时,紫外光谱、红外光谱和X射线衍射分析表明猪皮源胶原的类型为Ⅰ型,具有完整的三螺旋结构;纤维形貌分析表明猪皮源胶原具有良好的成纤性;力学性能分析表明纺丝液为4.0%浓度的胶原纤维具有最佳的力学性能。

脆肉鲩器官组织胶原纤维染色观察

为研究饲喂蚕豆的脆肉鲩(Ctenopharyngodon idella)与普通草鱼不同器官组织中胶原纤维分布的特征,本试验对体质量7.0 kg的脆肉鲩和体质量4.5 kg的普通草鱼背部肌肉、腹部肌肉、心脏、肝胰脏、脾脏、前肠、中肠及后肠组织制作Masson染色切片,分析胶原纤维数量及分布。结果显示:器官组织中胶原纤维被染成蓝色,肌纤维被染成红色。脆肉鲩背肌、腹肌的胶原纤维染色更深、分布面积更大;背肌横切面、腹肌横切面的胶原纤维容积分数分别是普通草鱼的1.27倍和2.09倍,显示出脆肉鲩肌肉组织中胶原纤维含量更丰富;脆肉鲩肝胰脏、脾脏和心脏组织中,胶原纤维主要分布在肝胰脏门管区中的动脉、静脉管壁间隙、脾脏脾索内及心脏结缔组织中。对比发现,普通草鱼和脆肉鲩肠道组织平滑肌的大量胶原纤维分布在平滑肌细胞间,且脆肉鲩前、中、后肠的胶原纤维容积分数分别是普通草鱼的2.16倍、1.68倍和2.66倍。与肌肉、肝胰脏、脾脏和心脏相比,肠道的胶原纤维含量显著增多。器官组织的纵切和横切片显示,肌肉(骨骼肌细胞)、肠道(平滑肌细胞)和心脏(心肌细胞)的肌细胞类型并未发生改变,改变还是胶原纤维数量与分布、结缔组织的结构等。

单宁酸-纳米协同改性胶原纤维多孔材料的制备及其油水分离性能

以胶原纤维为代表的生物质基多孔材料因其具有可再生、储量丰富等特点且保留胶原纤维独特的多尺度孔隙结构以及具有优异的分离能力、可重复使用和可生物降解等优势,近年在含油废水处理等领域备受关注。针对胶原纤维多孔材料存在着油水分离效率低等问题,本文利用单宁酸与金属离子(铝和锆)掺杂锂藻土纳米片的协同交联体系来改性胶原纤维,制备了一种具有油水分离性能的胶原纤维基多孔材料。结果表明:该协同交联体系可提高胶原纤维多孔材料的自支撑性、成型性和多孔性,同时未改变胶原的三股螺旋构象并可起到稳定胶原微结构的作用;协同交联改性后胶原纤维多孔材料的收缩温度提升至90℃以上,接触角提升至98°以上,油水分离效率提升至68%以上,表明其热稳定性、疏水性以及油水分离性能均得以改善。

显示胶原纤维的3种Masson染色方法的选择与比较

1资料与方法1.1临床资料收集60例不同组织标本作为研究对象,包括肺组织、肠黏膜组织、肾穿刺组织、升主动脉壁组织、子宫组织等,均用4%中性缓冲甲醛液固定(pH 7.2),常规脱水、透明、浸蜡、包埋,切片4μm。1.2试剂见表1。1.3操作步骤1.3.1Masson三色染色液具体操作步骤略,详见Masson三色染液(武汉塞维尔生物科技有限公司)说明书。1.3.2改良Masson三色染液具体操作步骤略,详见改良Masson三色染液(珠海贝索生物技术有限公司)说明书。

多尺度皮革胶原纤维/丁苯橡胶复合材料的制备与性能研究

利用巯丙基三乙氧基硅烷改性皮革胶原纤维(MCF),并将其作为丁苯橡胶(SBR)的补强剂,以提高丁苯橡胶复合材料的拉伸强度和断裂伸长率。结果表明,基于MCF多尺度结构在增韧中的作用及其与橡胶的界面相互作用,提高了MCF在橡胶中的分散,促进了界面应力传递,从而增强了复合材料的机械性能。与纯SBR相比,填充3%(质量分数)MCF的弹性体复合材料拉伸强度从1.6MPa提高到2.1MPa,断裂伸长率从184%提高到247%。

小鼠皮肤Ⅰ/Ⅲ型胶原与胶原纤维直径比值的增龄性改变

在衰老与疾病进程中,Ⅰ型胶原(Col-Ⅰ)和Ⅲ型胶原(Col-Ⅲ)的含量及其比例不仅在维持皮肤的弹性和机械强度起重要作用,还与皮肤的健康状况密切相关。然而,关于Col-Ⅰ/Col-Ⅲ比值和胶原纤维直径随年龄变化的研究鲜有报道。

预冻温度对罗非鱼皮胶原纤维海绵结构及性能影响

本研究以罗非鱼皮为原料,探究预冻温度−20℃ (CFS/−20)、−40℃ (CFS/−40)、−60℃ (CFS/−60)、−80℃ (CFS/−80)以及液氮速冻(CFS/LN)对自组装胶原纤维海绵(CFS)结构及性能的影响。扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射图谱(XRD)结果表明,随着预冻温度降低,罗非鱼皮自组装胶原纤维海绵结构致密度逐渐减小,CFS/−20最为致密,且海绵的纤维直径逐渐变大。通过测定胶原纤维海绵的孔隙率、吸水率和保水率,发现CFS/−20、CFS/−40、CFS/−60、CFS/−80、CFS/LN的孔隙率和吸水率逐渐增大。ATR-FTIR结果显示,CFS/−20到CFS/−80于酰胺A带波数略有增加,表明氢键作用减弱。且随着温度降低,压缩强度减小,机械性能下降,抗酶解性减弱。综上所述,预冻温度对罗非鱼皮胶原纤维海绵的结构及性能具有显著影响。

紫外光/核黄素-维生素E聚乙二醇琥珀酸酯交联方案对兔眼角膜基质超微结构和胶原纤维的影响

目的探讨紫外光/核黄素-维生素E聚乙二醇琥珀酸酯交联方案(也称个性化快速角膜胶原交联手术,CF-CXL)对兔眼角膜基质超微结构和胶原纤维的影响。方法选取15只10~15周龄SPF级新西兰大白兔进行实验,所有动物右眼作为实验眼,均行CF-CXL,左眼作为对照眼。术后1周、1个月和3个月,注射过量戊巴比妥钠处死实验动物,取中央区角膜进行透射电镜检查。采用裂隙灯显微镜和眼前节OCT观察兔眼角膜的透明度、角膜厚度以及角膜胶原交联反应发生的深度。采用透射电镜对中央区角膜基质胶原纤维进行评估,以角膜胶原纤维横截面面积来评估胶原纤维的变化,使用ImageJ图像处理软件测量胶原纤维横截面面积。结果裂隙灯显微镜下观察可见,实验眼术后1周组、1个月组和3个月组角膜均保持透明,无角膜上皮损伤、角膜上皮下雾状混浊以及角膜瘢痕发生。与术前相比,实验眼术后1周组兔眼中央角膜厚度变薄,术后1个月组和3个月组变化不大。透射电镜检查结果显示,实验眼术后不同时间组均可见角膜基质中横行、纵行、斜行的胶原纤维板层分布,胶原纤维板层之间角膜基质细胞填充;角膜基质细胞内可见到散在分布的胶原原纤维;在胶原纤维的纵切面中,纤维周边可见错综分布的蛋白多糖装饰;胶原纤维的横切面可用于计算纤维的横截面面积。与对照眼相比,实验眼术后1周组、1个月组和3个月组胶原纤维横截面面积均明显增大,差异均有统计学意义(均为P<0.001),并且术后1个月组兔眼角膜胶原纤维横截面面积大于术后1周组和3个月组,差异均有统计学意义(均为P<0.001)。与对照眼相比,实验眼1个月组胶原纤维横截面面积增加21.37%。结论CF-CXL可以有效增加兔眼角膜基质胶原纤维的直径,对较薄的圆锥角膜是一种安全、有效的交联方式。

累积运动对胰岛素抵抗小鼠心肌胶原纤维的影响

累积运动是打破久坐行为和改善代谢健康的有效手段。为了探究累积运动的健康干预价值,文章通过对胰岛素抵抗(IR)小鼠进行长期的运动干预,比较了不同强度的累积运动和持续运动对小鼠IR状态、心肌胶原纤维和心肌纤维化蛋白表达的影响。首先,高脂饲料喂养112只C57BL/6J雄性小鼠(4周龄)诱导IR小鼠模型;然后,用中等强度持续运动、中等强度累积运动和大强度累积运动干预IR小鼠8周,进行口服葡萄糖耐量实验(OGTT),眼眶取血后处死小鼠,摘取其心脏组织;其次,使用ELISA方法检测小鼠血清空腹胰岛素(FINS)水平和心肌组织Ⅰ型胶原(COLⅠ)、Ⅲ型胶原(COLⅢ)、平滑肌肌动蛋白(α-SMA)含量;使用Western blot方法检测小鼠心肌组织转化生长因子β1(TGF-β1)、Smad3、结缔组织生长因子(CTGF)蛋白表达水平。结果显示:3种运动均可以改善IR小鼠的IR状态和心肌纤维化程度,大强度累积运动与中等强度持续运动的作用效果相当,中等强度累积运动的作用效果较弱。

二次胶原纤维吸音、阻燃性能评价及其复合纱布材料的特性研究

目的 对从废弃皮革提取的二次胶原纤维进行一系列性能评价,着重研究它在吸音、阻燃方面的性能,探究二次胶原纤维及其复合纱线、布料在包装领域应用的可能性。方法 采用SEM、氨基酸分析仪、傅里叶变换红外光谱分析、驻波管及氧指数法对二次胶原纤维进行测试,采用万能拉力机对复合纱线、布料进行力学测试。结果 二次胶原纤维具有多孔隙、多层结构的特点,其最佳吸声系数可达0.98,极限氧指数为34.7%,二次胶原纤维复合纱线、布料具有良好的力学性能。结论 实验结果表明,二次胶原纤维具有良好的吸音、阻燃性能,其复合纱线、布料具有良好的力学性能,在包装领域具有良好的应用前景。

胶原纤维固化黑荆树单宁对硼同位素的分离

使用戊二醛为交联剂,将黑荆树单宁(BWT)固化在胶原纤维(CF)表面,得到新型硼同位素分离树脂CF-BWT。通过FTIR、XPS、SEM、^(11)B MAS NMR分析,探究了CF-BWT吸附硼前后表面元素组成、形貌结构以及吸附机理等。研究结果表明,当pH为8.0,硼初始浓度为110mg/L时,CF-BWT的平衡吸附量可达1.9mg/g。吸附平衡符合Langmuir模型,平衡吸附量随温度升高而增加。吸附动力学可用准二级动力学模型描述,由模型计算得到的平衡吸附量与实验值接近。进一步研究发现,CF-BWT表面固化的黑荆树单宁与硼形成硼-单宁活性交换界面,促使^(10)B和^(11)B发生同位素交换反应,从而将^(10)B富集于CF-BWT表面,实现^(10)B和^(11)B的分离。当pH为7.0时,CF-BWT对^(10)B和^(11)B的单级分离因子可达1.17。当初始硼同位素丰度比(^(10)B/^(11)B)为0.2180时,以CF-BWT为填料的固定床对^(10)B和^(11)B进行分离,发现穿透段硼同位素丰度比(^(10)B/^(11)B)为0.2149,而在洗脱段则达到0.2234。

维持性血液透析患者皮肤弹性纤维/胶原纤维变化与瘙痒症关系的研究

目的:首次使用双光子显微镜检测维持性血液透析(MHD)患者皮肤纤维组织变化,探讨皮肤瘙痒症与皮肤纤维组织变化的相关性。方法:纳入MHD患者147例,健康对照组43例。应用双光子显微镜检测受试者皮肤纤维组织成分及形态结构变化,计算皮肤弹性纤维与胶原纤维相对量比值(ELCOR)。同时对皮肤瘙痒情况进行量表分析评估。结果:MHD患者皮肤出现弹性纤维退化,胶原纤维断裂,ELCOR值显著升高,且随透析时间增加而上升(P<0.01)。合并有皮肤瘙痒症的患者皮肤ELCOR显著升高(P<0.01),且患者皮肤瘙痒程度与ELCOR正相关(r=0.397)。血液透析+血液滤过+血液灌流治疗的患者皮肤ELCOR[1.119(1.079,1.181)]较血液透析、血液透析+血液滤过治疗、血液透析+血液灌流治疗的患者[1.573(1.339,2.059)、1.442(1.346,1.558)、1.419(1.326,1.487)]低,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:MHD患者皮肤弹性纤维/胶原纤维(ELCOR)升高与皮肤瘙痒症密切相关。血液透析、血液灌流和血液滤过三者联合治疗能显著降低ELCOR,改善皮肤瘙痒。

羧基化的聚酰胺—胺/无定形磷酸钙诱导Ⅰ型胶原纤维矿化的研究

目的:利用羧基化的聚酰胺—胺稳定矿化物前驱相无定形磷酸钙,合成并表征同时具有有机和无机材料特性的仿生矿化复合物(ACP/CPAMAM),并观察其诱导胶原纤维仿生矿化的效果。方法:制备ACP/CPAMAM纳米复合物,并通过透射电子显微镜、选区电子衍射、粒径分析、电位分析等对其表征和验证。最终体外实验应用牛跟腱胶原纤维,借助透射电镜—能谱分析观察胶原纤维内部及周围晶体形成情况。结果:ACP/CPAMAM纳米复合物成功合成并且为无定形相,平均粒径为25.13 nm。透射电子显微镜及选区电子衍射显示,ACP的表面出现10 nm厚的低衬度包裹层,证实了ACP/CPAMAM的成功合成且其结构为非晶相。透射电镜—能谱分析显示,应用ACP/CPAMAM矿化肌腱Ⅰ型胶原纤维后可见高密度晶体,胶原纤维周围可见致密、连续的晶体形成,证实该纳米复合物可连续诱导胶原纤维矿化。结论:ACP/CPAMAM作为一种新型的纳米复合生物材料具有良好的生物活性和仿生矿化特性,能够诱导胶原纤维形成矿化产物,提示ACP/CPAMAM可能成为一种新型诱导胶原纤维仿生再矿化的纳米材料。

羧基化聚酰胺——胺/无定形磷酸钙镁诱导胶原纤维再矿化的研究

目的:制备并表征羧基化聚酰胺—胺稳定的无定形磷酸钙镁纳米复合体(PAMAM-COOH/ACMP),并初步验证其诱导人牙本质胶原纤维再矿化的能力。方法:在水溶液中制备PAMAM-COOH/ACMP并分别使用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM),选区电子衍射(SAED),能谱面扫描(EDX-Mapping)进行表征,依次获得化学结构、形貌、物相及元素分布信息。在仿生条件下,利用PAMAM-COOH/ACMP诱导完全脱矿的人牙本质胶原纤维模型再矿化,对牙本质进行FTIR、X射线衍射(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)检测以评价再矿化效果。结果:FTIR检测结果提示,PAMAM-COOH/ACMP中存在磷酸根基团,碳氮键和酰胺键。TEM、EDX-Mapping及SEAD结果显示,PAMAM-COOH/ACMP为直径60~90 nm的近似圆形纳米非晶相颗粒,钙磷镁元素集中分布于颗粒中。SEM结果显示,牙本质表面未见大块沉积矿物,但高倍镜下可见5 mg/mL和10 mg/mL PAMAM-COOH/ACMP处理组的胶原纤维被连续矿物包裹并使纤维间隙减小。根据XRD与FTIR的检测结果,发现这些新生成的矿物为磷酸钙沉积。结论:成功制备了新型纳米材料PAMAM-COOH/ACMP纳米复合体,该纳米复合体在室温条件下尺寸稳定性佳,具有精确诱导人牙本质胶原纤维再矿化的能力。

高龄大鼠心室肌间质弹性纤维和胶原纤维的结构分布特征及其机制

目的探讨高龄大鼠心室肌间质弹性纤维和胶原纤维的结构分布特征及其机制。方法青年SD大鼠(24周)和高龄SD大鼠(104周)各5只,小动物超声检测心功能,采用改良Weigert弹力纤维染色、免疫组织化学、免疫荧光和Western blotting,分别检测心室肌Ⅰ型和Ⅲ型胶原纤维及蛋白、弹性纤维及蛋白、基质金属蛋白酶2(MMP-2)、基质金属蛋白酶9(MMP-9)和基质金属蛋白酶抑制剂2(TIMP-2)的表达变化。结果高龄大鼠心室肌间质Ⅰ型和Ⅲ型胶原蛋白丰富,包绕心肌细胞周围,与青年大鼠相比,高龄大鼠心室肌间质胶原蛋白含量明显增多(P<0.05)。高龄大鼠心室肌间质弹性纤维分布广泛,与青年大鼠比较,高龄大鼠心室肌间质弹性纤维数量和弹性蛋白水平均明显减少(P<0.05)。高龄大鼠心室肌MMP-2和MMP-9水平增高,且与弹性蛋白水平呈相互消长关系。高龄大鼠心室肌TIMP-2水平随年龄增加而降低。结论高龄大鼠心室肌间质胶原纤维数量和弹性纤维数量存在相互消长的关系。随年龄的增长大鼠心室肌间质TIMP-2和弹性纤维含量减少,同时胶原纤维与弹性纤维比例失调。

胶原纤维与OSAHS的相关性研究

目的：探讨阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征发病过程中胶原纤维的形态学改变以及Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维面积和总的胶原纤维面积与OSAHS患者各项临床指标的相关性。方法：回顾性分析成年男性8例非鼾症和14例鼾症组的一般情况，比较组织标本形态学染色，并测量Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维面积和总的胶原纤维的面积。结果：通过实验我们发现OSAHS患者的软腭和悬雍垂结缔组织中的胶原纤维排列不规则，而且胶原纤维的面积和Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维面积的增多，胶原纤维面积和Ⅰ、Ⅲ型胶原纤维面积与平均血氧饱和度、AHI、呼吸暂停指数存在相关性。结论：胶原纤维改变可能与OSAHS患者口咽弹性的降低相关。

阴茎组织剪切波超声弹性量化测值与Ⅲ型胶原纤维含量的相关性分析

目的:探讨阴茎组织剪切波超声弹性量化测值(SWQ)与阴茎组织Ⅲ型胶原纤维含量的相关性。方法:选用20只健康雄性SD大鼠(5~60周龄)进行实验研究。麻醉大鼠后,对大鼠阴茎进行实时剪切波超声弹性成像(RT-SWE)检查。成像仪器选择Aixplorer超声诊断仪,测量指标为SWQ(单位:kPa)。在完成RT-SWE检查后,即刻对大鼠实施安乐死,剪取阴茎组织进行免疫组化分析,测量阴茎组织内Ⅲ型胶原纤维的含量。采用Ⅲ型胶原纤维阳性区域百分比(PAP)作为含量的定量指标,并对阴茎组织的SWQ与PAP的相关性进行统计学分析。结果:大鼠阴茎组织的SWQ与PAP具有显著相关性(P<0.001),相关系数为-0.771。结论:大鼠阴茎组织的SWQ与阴茎组织内Ⅲ型胶原纤维含量具有相关性,RT-SWE有望成为一种定量评价阴茎组织胶原纤维含量的无创新方法。