海藻酸钙水凝胶与VAc的接枝共聚反应

研究海藻酸钙水凝胶与乙酸乙烯酯(VAc)的接枝共聚反应的影响因素,探讨引发体系和引发剂的用量、分散剂和单体的用量、反应温度和反应时间对接枝率的影响.当5g的海藻酸钙水凝胶加入4mL质量分数为0.03的聚乙烯醇,在0.28g过硫酸铵引发下,与7mL的醋酸乙烯酯单体在50℃下反应3h,接枝率最大可达1927%.最后,用红外光谱对其结构进行表征.

海藻酸钙水凝胶对电刺激的响应行为

以CaCl2为交联剂采用浸渍法制备了海藻酸钙水凝胶,研究了海藻酸钙水凝胶的溶胀吸水率及其电刺激响应行为．结果表明,在NaCl水溶液中,海藻酸钙水凝胶的平衡溶胀比随着NaCl溶液浓度的增大而增大,随着交联剂CaCl2溶液浓度的增大而减小．海藻酸钙水凝胶在NaCl水溶液中在非接触直流电场作用下向负极弯曲,其弯曲速度、弯曲偏转程度和应变随着外加电场强度的增大而增大,随着NaCl溶液离子强度的变化在离子强度I=0．03时出现临界最大值,随着交联剂CaCl2溶液浓度的增大而减小．在周期性电场作用下,海藻酸钙水凝胶的弯曲响应行为具有良好的可逆性．

丙烯腈接枝改性海藻酸钙水凝胶中水杨酸的释放行为

将海藻酸钙水凝胶与丙烯腈单体进行不同程度的接枝共聚改性,再由FTIR加以分析,并测定包埋了水杨酸模拟药物的改性海藻酸钙水凝胶在不同介质中的药物释放量。实验表明,改性海藻酸钙水凝胶的药物释放量既与介质有关,也取决于接枝率的大小。

海藻酸钙水凝胶小球与丙烯腈的接枝共聚改性

The calcium alginate gel beads（CAGB） are modified via graft copolymerization with acrylonitrile（AN）. It is found that the grafting yield achieved 799% when 5.0 g CAGB（in diameter of 3.2 mm） is mixed with 0.033 9 mol/L K2S2O8 for 35 min at 51 ℃ and copolymerized with 2.85 mol/L AN for 4 h. The structure of CAGB-g-PAN is verified with FTIR. The compactness of CAGB and modified CAGB is investigated with fluorometry. It is found that the compactness of the gel beads is increased with the grafting yield. Modified CAGBs keep their integrity in the electrolyte solutions that are capable of decomposition of CAGB, indicating the stability of CAGB is greatly enhanced.

室温下海藻酸钙水凝胶与丙烯腈的快速接枝共聚

探索了室温下、短时间内,海藻酸钙水凝胶与乙烯基单体丙烯腈接枝共聚的反应条件.在室温(20℃)下,5g平均直径为2.5 mm的海藻酸钙水凝胶小球用8.5×10-2mol/L K2S2O8及7.0×10-2mol/LNaHSO3引发10min后,与浓度为6.22mol/L的丙烯腈反应30min,接枝率可达1520%.FTIR证实海藻酸钙水凝胶与丙烯腈之间发生了接枝共聚反应;而接枝共聚对水凝胶结构的影响,则用荧光测定法作了分析.

抗污染海藻酸钙水凝胶纳滤膜对水中重金属离子的去除性能

以海藻酸钠为单体,尿素为致孔剂,采用钙离子交联的方法制备海藻酸钙水凝胶纳滤膜,并研究该纳滤膜的表面形貌、亲水性、抗污染性以及对水中重金属离子的去除。结果表明,海藻酸钙纳滤膜具有优良的抗污染性能,水接触角在2s几乎降为0。牛血清白蛋白(BSA)的通量为纯水通量的97.7%,交替过滤纯水和BSA溶液3次后,通量恢复率仍能达到91.3%。0.1 MPa压力下运行120 min,海藻酸钙纳滤膜对20 mg/L Cd^(2+)溶液的通量为15.5 L/(m^2·h),Cd^(2+)去除率达到99.5%以上。纳滤膜对混合重金属离子的去除率从高到低依次为Pb^(2+)>Cu^(2+)>Cd^(2+)。重金属离子的去除主要依靠吸附效应和离子交换来实现。

基于电诱导沉积方法制备海藻酸钙水凝胶

海藻酸钙水凝胶是一种具有良好生物相容性、生物降解性的生物医用高分子材料,但是传统制备方法不能得到具有生理结构的水凝胶。文中提出了一种基于电诱导沉积原理,使用海藻酸钠和碳酸钙混合溶液制备海藻酸钙水凝胶的方法。在分析电诱导沉积原理基础上,搭建了海藻酸钙水凝胶3D打印系统。建立了海藻酸钙水凝胶截面宽度模型,提出了通过调节打印喷头的移动速度控制凝胶截面宽度的方法。应用该系统打印了圆管形、正六边形及四叶草形的生物支架,并用这些结构的生物支架进行细胞培养实验,获得具有一定生物活性的细胞。

基于电沉积原理的管状海藻酸钙水凝胶可控制备

本文基于电沉积原理,利用海藻酸钠,以碳酸钙作为交联剂,通过离子交联反应制备管状海藻酸钙水凝胶。研究电沉积时间、直流电源电压、海藻酸钠浓度和碳酸钙浓度4种电沉积参数对管状水凝胶直径的影响,同时建立水凝胶直径生长模型预测水凝胶直径,通过细胞活性实验研究制备的管状水凝胶对细胞毒性影响。实验结果表明,直流电源电压为4.5 V、电沉积时间50 s、海藻酸钠1%g/mL及碳酸钙0.5%g/mL时,所制备的水凝胶密度均匀且轮廓清晰;水凝胶直径生长模型与实验测量的水凝胶尺寸误差在5%以内,能够实现水凝胶直径的有效控制;细胞包埋在水凝胶培养10 h后,细胞存活率保持在75%以上,表明电沉积制备方法对细胞损害小,适用于细胞包埋,对组织工程体外生物支架构建具有重要价值。

自支撑海藻酸钙水凝胶抗污染过滤膜的制备及截留性能

以聚乙二醇(PEG)为致孔剂制备了自支撑海藻酸钙(CA)水凝胶过滤膜.通过数码照片及扫描电镜观察膜的表面形貌,探讨了膜的力学性能的压缩率、通量与压力的关系.研究了海藻酸钠浓度、致孔剂浓度对纯水通量和溶菌酶(Lyz)截留性能的影响.结果表明,海藻酸钠浓度越低,PEG浓度越高,膜的通量越大,压缩率也越大.膜通量随着跨膜压力的增加呈现先上升后稳定的趋势.Lyz和牛血清蛋白(BSA)溶液的稳定通量分别为纯水通量的89.97%和94.6%,表明海藻酸钙水凝胶过滤膜具有良好的抗蛋白质污染性能.膜对乳化油的过滤通量为纯水通量的93.04%,且截留率高达99.85%.对于不同分子量PEG的截留结果表明,当PEG分子量大于致孔剂的分子量时,截留率达到90%以上.以低分子量PEG400为致孔剂制备的水凝胶过滤膜对染料亮蓝的截留率达到99.75%,表明该水凝胶膜具有作为纳滤膜的前景.

厚度可控蛋白质印迹海藻酸钙水凝胶膜的制备和表征

以牛血清白蛋白(BSA)为模板,海藻酸钠(NaAlg)为主要原料,通过钙离子交联制备了BSA印迹海藻酸钙(CaAlg)水凝胶膜.通过自制的缠绕不同直径铜丝的玻璃棒控制膜的厚度.采用扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜和3D超景深显微镜对BSA印迹海藻酸钙水凝胶(CaAlgMIP)膜的表面形貌进行表征.研究了铜丝直径与得到的CaAlgMIP膜厚度之间的关系.研究了不同NaAlg浓度制备的CaAlgMIP膜的力学性能.用圆二色光谱研究了洗脱后BSA的构象.探讨不同洗脱液制备的不同厚度CaAlgMIP膜对BSA的吸附性能.结果表明,CaAlgMIP膜对BSA的吸附量明显优于非印迹膜.MIP膜制备和洗脱过程未改变蛋白质的构象.CaAlgMIP制备简单,厚度可控,成本低,生物相容性好,在药物释放、细胞培养和组织工程领域具有良好应用前景.

基于电沉积法制备海藻酸钙水凝胶的研究进展

海藻酸钙水凝胶具有高度的吸水性、生物相容性和可降解性,在组织工程领域有着十分广泛的应用。海藻酸钠溶液与钙离子的直接反应是目前制备海藻酸钙水凝胶最常用的方法。然而,该方法中的钙离子在溶液中是自由扩散的,不能控制凝胶的结构,限制了海藻酸钙水凝胶的应用。因此,如何制作特定结构的海藻酸钙水凝胶,近年来成为了研究者的研究热点。基于电沉积法制备海藻酸钙水凝胶,可以控制钙离子析出的数量和位置,能够得到任意结构的海藻酸钙水凝胶。本文综述了电沉积法制作海藻酸钙水凝胶的原理,讨论影响电沉积法成胶的因素,对电沉积法的应用与发展进行概述和展望。

海藻酸钙水凝胶微球悬浮液与全血的流变学性质比较

本文从红细胞形态以及红细胞压积(Hct约为45vol%)的角度出发,制备一种微球悬浮液来模拟全血的非牛顿流体性质,探索其在血液黏度质控物中的应用价值。我们采用乳液聚合法制备海藻酸钙水凝胶微球,并将其悬浮于0.9wt%的氯化钠溶液中,得到微球压积为45vol%的悬浮液样品。然后使用两种不同原理的黏度仪检测分析样品在不同切变率下的黏度变化。经显微镜观察,海藻酸钙水凝胶微球形态完整,直径近似服从正态分布,约90%的微球直径分布在6～22μm之间。用FASCO-3010型和LG-R-80c型血液黏度仪对同一样品进行检测,均显示出剪切稀化的性质。对样品进行连续5周的稳定性实验,两种仪器测得的对应样品黏度值变异系数分别为7.3%～13.8%和8.9%～14.2%。尽管样品在同一切变率下对应的结果之间存在一定差异,但不同切变率下结果的总体变化趋势是一致的,具备普遍适用于不同原理血液黏度仪校准的潜力。

用于牙周组织缺损修复的载银海藻酸钙水凝胶的制备及研究

目的:探究利用载银可注射性海藻酸钙水凝胶(calcium alginate hydrogels-nAg CAHA)修复牙周组织缺损的可行性。方法:制备CAHA,分析其物理性能;利用抑菌圈法评价抑菌能力;分离人牙周膜细胞(human periodontal ligament cells,hPDLC)并检测CAHA对细胞增殖能力的影响以评价材料的毒性及其生物相容性,通过共培养检测CAHA诱导hPDLC骨形成能力。结果:成功制备载银可注射性海藻酸钙水凝胶,且具有抑菌能力。分离并提纯hPDLC后共培养结果表明所制备水凝胶其生物相容新良好,同时具备良好的诱导牙周组织再生能力。结论:CAHA生物性能良好,有效诱导牙周相关组织再生,有望为牙周组织再生提供新思路。

基于电诱导沉积原理制备形状可控的海藻酸钙-多聚赖氨酸水凝胶微封装胶囊

海藻酸钙水凝胶是一种具有良好生物相容性、生物降解性的生物医用高分子材料。文中提出了一种基于电诱导沉积原理制备形状可控的海藻酸钙-多聚赖氨酸(PLL)水凝胶微封装胶囊。在涂有光刻胶的FTO导电玻璃表面上利用光刻技术制造多种预设图案的微电极,基于电诱导沉积原理在微电极上制备特定几何结构海藻酸钙水凝胶,通过PLL等试剂的处理最终得到环形与六边形结构的海藻酸钙-PLL水凝胶微封装胶囊,酵母细胞包含在微封装胶囊中进行24 h的培养,获得有一定生物活性的细胞。这种方法可以制备用于组织工程学研究的生物支架,将对细胞装配,生物打印以及药物输送等领域有重要的参考价值。

蛋白质印迹羧化多壁碳纳米管/CaAlg水凝胶膜及其修饰的电化学传感器

文中以牛血清白蛋白(BSA)为模板、海藻酸钠(NaAlg)为功能单体,掺杂羧化多壁碳纳米管,经CaCl2溶液交联制备了BSA分子印迹羧化多壁碳纳米管/海藻酸钙(CMWCNTs/CaAlg)复合水凝胶膜(MIP),同时不用模板制备了非印迹膜(NIP),研究了CMWCNTs含量对膜力学性能的影响;膜厚度、洗脱液pH值对BSA吸附性能的影响。研究了MIP膜的吸附选择性。结果表明,当CMWCNTs的质量为NaAlg的2%时,水凝胶膜同时具备良好的抗溶胀性能和力学性能。膜厚度控制在0.2mm,洗脱液pH值为7.4时,MIP膜对BSA的吸附量最大,为35.04mg/g。将MIP膜负载于裸碳电极表面,循环伏安法和差分脉冲伏安法测试表明,MIP膜修饰电极对BSA表现出较高的选择识别性。

基于双极电化学法的细胞负载型水凝胶可控制备

文中提出了一种基于双极电化学法制备图案化海藻酸钙水凝胶支架的方法,利用光刻技术在氧化铟锡玻璃上制造出多形状的电极,成功实现了海藻酸钙水凝胶在目标区域上的沉积。建立了水凝胶的高度生长模型,研究了反应时间、直流电源电压、驱动电极间距对所制备水凝胶高度的影响。结果表明,水凝胶的模型预测高度与实测值的误差在5%以内,且在反应时间为100 s、直流电源电压为12.5 V、驱动电极间距为30 mm时,制备的水凝胶密度较为均匀。最后,将细胞包埋于水凝胶20 h后,细胞存活率保持在80%以上。证明该方法制备的水凝胶支架对细胞损害小,对组织工程学体外生物支架构建具有较大的参考价值。

《电加工与模具》发表的多篇论文获评“优秀科技论文”

根据中国机械工程学会公布的2023年度优秀科技论文遴选结果,《电加工与模具》发表的3篇“基础研究”类科技论文获评“2023年度中国机械工程学会优秀科技论文”,分别是:清华大学林峰教授团队发表的《电子束选区熔化过程电子光学监测系统研究》(2019年第6期)、中国科学院宁波材料技术与工程研究所张文武团队发表的《基于激光束全反射的激光与电解复合小孔加工技术研究》(2020年第3期)和西安交通大学李涤尘教授团队发表的《海藻酸钙水凝胶喷射式生物3D打印工艺研究》(2022年第3期)。