海藻酸钠/壳聚糖复合凝胶球的制备及其对Pb^(2+)吸附性能研究

本论文合成了3种不同凝胶球(冻干SA、烘干SA/CTS、冻干SA/CTS),使用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)技术对其进行了表征,以水体中Pb^(2+)为吸附对象,研究了3种凝胶球的吸附性能。结果表明,冻干SA/CTS具有完整的球形结构,对Pb^(2+)具有良好的吸附效果,影响冻干SA/CTS吸附Pb^(2+)效果的最佳条件为:pH值为5、投加量为0.15g·L^(-1),吸附过程符合准二级动力学,吸附行为符合Freundlich模型,理论最大吸附量为251.36mg·g^(-1),且冻干SA/CTS复合凝胶球的重复使用性能良好。

海藻酸钠/壳聚糖复合凝胶的制备与细胞毒性评价

背景:海藻酸钠和壳聚糖分别是聚阳离子和聚阴离子的天然高分子材料,二者可以互为交联剂形成复合凝胶,避免使用普通交联剂产生的细胞毒性。目的:制备海藻酸钠壳聚糖复合凝胶并评价其体外细胞毒性。方法:以0.25 mol/L乙酸溶解壳聚糖,制成质量浓度30 g/L溶液,再以0.1 mol/L的NaOH中和酸性得到壳聚糖絮状沉淀,将壳聚糖絮状沉淀与质量浓度3%海藻酸钠等比例混合,高频振动混匀,使二者形成复合凝胶。使用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜分析观察凝胶成分和交联纤维网络结构。分别以海藻酸钠壳聚糖复合凝胶24,72 h浸提液、聚乙烯24,72 h浸提液及苯酚溶液培养L-929细胞,体外检测其细胞毒性。结果与结论:傅里叶变换红外光谱检测到海藻酸钠壳聚糖复合凝胶特征性峰值改变,扫描电镜显示其内部形成丰富间隙的空间网络结构。浸提液法检测海藻酸钠壳聚糖复合凝胶的细胞毒性为合格,表明海藻酸钠/壳聚糖复合凝胶具有成为组织工程支架材料的良好条件。

海藻酸钠/聚丙烯酰胺复合水凝胶的壳聚糖增韧

以天然多糖海藻酸钠(SA)、丙烯酰胺(AM)单体为基础原料构筑双网络水凝胶,引入不同含量的壳聚糖(CS),增强水凝胶的力学韧性。通过扫描电子显微镜、红外光谱、X射线衍射仪及热失重分析仪等表征水凝胶的形貌特征、网络交联结构及热学性能,分析SA/聚丙烯酰胺(PAM)水凝胶的交联机理。结果表明,水凝胶的韧性随CS含量的增加而增加,CS低含量时韧性增加由伸长能力增加引起,而高添加时则因强度伸长同步增加引起,添加10%CS的水凝胶其韧性值达到2.50×10~5 kJ/m~3,明显高于添加5%和7.5%CS的水凝胶;对水凝胶定伸长循环拉伸,其弹性回复率随所定伸长率的增加而有所降低,在25%定伸长时均高于98%,而在200%时只高于90%,其中添加10%CS的水凝胶弹性最佳,且有较强的断裂应力(0.249 MPa)和断裂伸长率(1 635.65%),在200%及以内定伸长循环拉伸时具有优异的回复能力。

壳聚糖季铵盐改性膨润土-海藻酸钠-甲草胺复合凝胶缓释颗粒的制备、表征及其释放性能研究

黏土-海藻酸钠复合凝胶具有较好的药物缓释性能。为进一步增强膨润土-海藻酸钠复合凝胶的缓释作用,本研究以壳聚糖季铵盐改性膨润土(以下简称改性膨润土)-海藻酸钠复合凝胶为基材制备甲草胺缓释颗粒。利用傅里叶红外光谱(FTIR)、X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和热重分析(TG)方法分析改性膨润土-海藻酸钠复合凝胶结构对甲草胺释放行为的影响和作用机理。结果表明:甲草胺从改性膨润土-海藻酸钠复合凝胶中的释放主要受Fickian扩散机理控制,与基质的吸附能力和通透性密切相关。甲草胺在膨润土上的吸附由甲草胺分子的非极性基团与膨润土纳米片层上暴露的硅氧烷表面的疏水相互作用主导。壳聚糖季铵盐通过离子交换反应与膨润土片层表面的负电荷位点结合,不仅增强了膨润土表面的疏水性及其与甲草胺的相互作用(甲草胺在膨润土和改性膨润土上的吸附平衡常数(K_(a))分别为0.13和0.40),而且改性膨润土通过壳聚糖季铵盐与海藻酸钠分子链的静电作用形成更紧密的结构,有效减少了膨润土纳米片层的堆垛聚集,降低了凝胶网络的吸水膨胀性和通透性,改性膨润土-海藻酸钠复合凝胶的通透性是纯海藻酸钠凝胶的9.6倍,从而获得更好的缓释性能。释放动力学试验结果表明,甲草胺从缓释颗粒中的释放速率随着改性膨润土含量的增加呈先减小后增加趋势,当缓释颗粒中海藻酸钠、改性膨润土、甲草胺和去离子水的质量分数分别为1.6%、0.2%、0.2%和97.8%时对延缓甲草胺释放最有效,在此条件下,甲草胺从未改性和改性膨润土制备的缓释颗粒中的释放时间(t_(50))分别是纯海藻酸钠凝胶中的t50的4.4倍和8.3倍。

壳聚糖/甘油磷酸钠/海藻酸钠/益母草碱水凝胶的抗炎与促成骨作用

背景:益母草碱具有改善微循环、抗氧化、抗细胞凋亡、清除自由基、抗炎、抗纤维化等多种生物活性作用,并且可促进骨髓间充质干细胞的成骨分化,具有应用于牙周炎治疗的潜能。目的:探讨益母草碱负载于壳聚糖/甘油磷酸钠/海藻酸钠水凝胶的抗炎与促成骨作用。方法:①分别制备壳聚糖/甘油磷酸钠/海藻酸钠水凝胶(空白水凝胶)与壳聚糖/甘油磷酸钠/海藻酸钠/益母草碱水凝胶(载药水凝胶),将两种水凝胶分别培养RAW 264.7细胞、MC3T3-E1细胞,利用CCK-8实验与活/死细胞染色检测水凝胶的细胞毒性。②将RAW 264.7细胞分5组培养:空白组常规培养24 h,脂多糖组加入脂多糖,单独水凝胶组加入脂多糖与空白水凝胶,载药水凝胶组加入脂多糖与载药水凝胶,抑制剂组加入脂多糖、载药水凝胶与PI3K抑制剂LY294002,处理24 h后,利用qRT-PCR法检测炎症相关因子mRNA表达,Western Blotting检测炎症相关因子与PI3K/AKT信号通路的蛋白表达。③将MC3T3-E1细胞分4组培养:空白组不加入任何材料,单独水凝胶组加入空白水凝胶,载药水凝胶组加入载药水凝胶,抑制剂组加入载药水凝胶与PI3K抑制剂LY294002,处理7 d后,进行碱性磷酸酶染色,利用qRT-PCR检测成骨相关因子mRNA表达水平,Western Blotting检测PI3K/AKT信号通路的蛋白表达。结果与结论:①CCK-8实验与活/死细胞染色结果显示,两种水凝胶无细胞毒性作用,具有良好的细胞相容性;②与空白组相比,脂多糖组白细胞介素6、肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β的mRNA与蛋白表达升高(P<0.05),p-AKT、p-PI3K、p-p65、p-IκBα的蛋白表达升高(P<0.05);与脂多糖组比较,载药水凝胶组上述指标的mRNA与蛋白表达均降低(P<0.05);与载药水凝胶组相比,抑制剂组上述指标的mRNA与蛋白表达均降低(P<0.05);③载药水凝胶组碱性磷酸酶活性高于空白组、单独水凝胶组、抑制剂组(P<0.05);与空白组相比,单独水凝胶组碱性磷酸酶、Runx2、骨钙素与Ⅰ型胶原的mRNA表达升高(P<0.05),p-AKT、p-PI3K的蛋白表达升高(P<0.05);与单独水凝胶组相比,载药水凝胶组上述指标的mRNA与蛋白表达均升高(P<0.05);与载药水凝胶组相比,抑制剂组上述指标的mRNA与蛋白表达均降低(P<0.05);④结果表明,壳聚糖/甘油磷酸钠/海藻酸钠/益母草碱水凝胶具有抗炎与促成骨作用,该作用可能与调控PI3K/AKT信号通路相关。

低酯果胶-海藻酸钠复合凝胶体系凝胶特性分析

以海藻酸钠(sodium alginate,ALG)和低酯果胶(low methoxyl pectin,LMP)作为原料,添加Ca^(2+)构建复合凝胶网络体系。通过添加不同配比的多糖,研究复配比例对凝胶体系凝胶强度、水分状态以及凝胶网络结构等凝胶特性的影响。当LMP∶ALG为3∶7时凝胶强度最大,达到0.545 N。此外,探讨了不同Ca^(2+)添加量对凝胶体系的影响,结果表明凝胶强度随着Ca^(2+)添加量的增加而提高,凝胶网络的微观结构呈现小而密的孔状结构。基于3种应变模型分析了复合凝胶流变性能,结果表明LMP-ALG复合凝胶体系中两种多糖分子在微观结构上属于互穿网络类型。本研究可为改善ALG和LMP凝胶特性、拓展其在食品中的应用领域提供科学参考和理论依据。

阿仑膦酸钠/壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶膜的制备与表征

背景:骨质疏松症是牙种植治疗的高风险因素,制备缓释阿仑膦酸钠的组织工程支架应用于骨质疏松患者口腔种植手术是当前口腔骨组织工程研究热点。目的:制备阿仑膦酸钠/壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶膜,表征其缓释性能。方法:(1)采用物理交联法制备不同质量比(壳聚糖与聚乙烯醇的质量比分别为3∶7、5∶5、7∶3)的壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶膜与单纯的壳聚糖、聚乙烯醇水凝胶膜,通过表征水凝胶膜的形貌、水接触角、力学性能、溶胀率与细胞相容性筛选适宜的水凝胶膜作为阿仑膦酸钠的载体。(2)制备含0,0.4,1.2,2.0 mg/L阿仑膦酸钠的单纯壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶膜,将大鼠骨髓间充质干细胞分别与4组水凝胶膜共培养,通过CCK-8法与CD44免疫荧光染色检测水凝胶膜的细胞相容性。将载药壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶膜浸泡于PBS中,采用紫外可见分光光度法检测复合水凝胶膜的药物释放性能。结果与结论:(1)表征结果显示,随着水凝胶膜中聚乙烯醇质量的增加,水凝胶膜的结构密度增加、孔隙率减少,水接触角(均在90°以内)、断裂伸长率与抗压强度增大,平衡溶胀率降低,对大鼠骨髓间充质干细胞的增殖均无影响,单纯壳聚糖水凝胶膜可促进大鼠骨髓间充质干细胞的黏附,3∶7、5∶5比例复合水凝胶膜不影响大鼠骨髓间充质干细胞的黏附,单纯聚乙烯醇水凝胶膜、7∶3比例复合水凝胶膜抑制大鼠骨髓间充质干细胞的黏附,综合以上结果,选择5∶5复合水凝胶膜作为阿仑膦酸钠的载体。(2)CCK-8检测结果显示,含0.4,1.2 mg/L阿仑膦酸钠组复合水凝胶膜无细胞毒性;CD44免疫荧光染色结果显示,含0.4 mg/L阿仑膦酸钠组复合水凝胶膜不影响大鼠骨髓间充质干细胞的黏附,含1.2,2.0 mg/L阿仑膦酸钠组复合水凝胶膜抑制大鼠骨髓间充质干细胞的黏附;含0.4,1.2,2.0 mg/L阿仑膦酸钠的壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶膜在最初6 h内爆发性释放阿仑膦酸钠,此后均匀稳定地释放阿仑膦酸钠,释放时间达96 h以上。(3)结果表明,5∶5比例的壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶膜具有良好的理化性能、细胞相容性,可以作为阿仑膦酸钠的缓释载体。

海藻酸钠复合水凝胶的制备及在中药挥发油缓释领域的应用进展

海藻酸钠由于来源广泛、价格低廉,分子中含有大量的羧基、羟基,在较为温和的环境中,能够迅速地构成三维网状结构的水凝胶而受到了人们的广泛关注,但单一的海藻酸钠水凝胶力学性能和力学强度较差。当与其他物质形成复合水凝胶后则因其优异的生物相容性、生物降解性和pH敏感性被广泛应用于敏感药物的缓控释领域。文中主要介绍了海藻酸钠复合水凝胶的相应制备方法和性能,以及在中药挥发油缓释领域的应用进展,同时指出了海藻酸钠复合水凝胶在中药挥发油缓释领域存在的问题及未来主要的研究方向。

海藻酸钠改性垃圾焚烧底灰-矿渣基胶凝堵漏材料研究

针对传统矿用水泥基堵漏材料存在的收缩开裂、高能耗及高碳排放的问题,探索采用海藻酸钠(SA)交联金属离子,制备SA改性垃圾焚烧底灰(MSWI-BA)-粒化高炉矿渣(GBFS)基胶凝堵漏材料(SWM)。通过抗压强度和凝结时间的测试,确定了最佳水固比为0.4。通过胶凝材料在不同温度下的抗压强度、收缩率及裂缝形貌的分析,探究了SA改性对胶凝材料的耐高温性能的影响,结果表明SA改性后,胶凝材料的耐高温性得到了改善,受热后改性胶凝材料表面裂缝明显减少,收缩率较改性前最大降低了26.5%,在400℃受热后,剩余抗压强度仍高达17.25 MPa。结合微观形貌、孔结构性能和热分析实验,探究了SA改性胶凝材料的形成机理,结果表明,SA改性MSWI-BA-GBFS基胶凝堵漏材料通过SA与底物中的Ca^(2+)/Al^(3+)的配位交联与碱激发底物形成的硅铝酸盐共价网络协同作用,细化孔径,减小孔容,在受热后保持基体结构的完整性,从而改善胶凝材料的抗收缩开裂性。堵漏风模拟实验结果表明,水固比0.4的SA改性MSWI-BA-GBFS基胶凝堵漏材料的堵漏性能优于矿用水泥基材料,表现出较好的堵漏性能。SA改性MSWI-BA-GBFS基胶凝堵漏材料的研制不仅为城市垃圾焚烧底灰的资源化利用提供了有效途径,还提供了一种抗压强度高、抗收缩开裂且耐高温的可以完全替代传统矿用水泥基堵漏材料的环保防灭火材料。

海藻酸钠-羧甲基纤维素钠凝胶涂层对锌负极稳定性的影响

通过一种绿色、自交联策略,基于海藻酸钠(SA)和羧甲基纤维素钠(CMC)中羧基对Zn^(2+)的离子缔合作用,利用旋涂法在锌电极表面原位构建了具有孔结构的柔性SA+CMC凝胶涂层(Zn@SA+CMC)。涂层中富含羟基,羟基的强吸附效应能够使涂层与锌电极紧密结合,减少界面处的副反应。柔性涂层不仅能适应锌电镀过程中的体积变化,还表现出较好的亲锌性,更低的成核过电压,更高的离子电导率,有利于Zn^(2+)均匀沉积,有效抑制了锌枝晶的生成。因此,Zn@SA+CMC对称电池能稳定运行890 h(3 mA·cm^(-2));Zn@SA+CMC||MnO_(2)全电池表现出优越的倍率和循环性能。

花生壳黄酮-海藻酸钠/低酰基结冷胶复合膜在冷鲜猪肉保鲜中的应用

为提高冷鲜猪肉的货架期,制备了不同质量分数(0.15%、0.30%、0.45%)的花生壳黄酮(peanut shell flavonoids,PSFs)-海藻酸钠/低酰基结冷胶(sodium alginate/low-acyl gellan gum,SA/LGG)复合膜,并将其用于改善冷鲜猪肉的贮藏品质。结果表明,PSFs增加了PSFs-SA/LGG复合膜分子间的相互作用;在显著提高复合膜的厚度、拉伸强度和阻隔性能(P<0.05)的同时,也降低了其透光率和断裂伸长率(P<0.05)。与对照组相比,PSFs-SA/LGG复合膜能有效抑制冷鲜猪肉贮藏期间菌落总数、pH值、总挥发性盐基氮值的上升,延缓脂质的氧化,将冷鲜猪肉的货架期延长至9 d。因此,PSFs-SA/LGG复合膜有望作为生物活性材料应用于食品保鲜领域。

酪蛋白-海藻酸钠基乳液凝胶性质及其在姜黄素负载中的应用

姜黄素(curcumin,Cur)是一种天然活性物质,具有抗氧化、抗炎、降血脂等多种生物活性;但存在稳定性差、口服生物利用度低等问题,限制了其在食品及医药行业的应用。乳液凝胶兼具乳液和凝胶结构,有良好的稳定性,常作为天然活性物质载体,在功能食品及医药领域中应用广泛。以酪蛋白(casein,CN)和海藻酸钠(sodium alginate,SA)为基质,通过一步均质法制备了含油量为80%(体积分数)的O/W型乳液凝胶,用于Cur负载,以改善其稳定性和生物利用度;研究了CN与SA比例对乳液凝胶的形成及结构的影响,分析了负载Cur的乳液凝胶贮藏、冻融、稀释、热以及离心稳定性;探究了乳液凝胶负载的Cur的模拟胃肠释放特性。结果表明,单一CN(质量分数为4%)作为基质时,可形成乳液凝胶;与SA(质量分数为2%)复合后,CN与SA体积比为9∶1至7∶3时可形成乳液凝胶。负载Cur的乳液凝胶油滴平均粒径由未添加SA的(86.00±6.31)μm减至(47.00±0.97)μm;单一CN基乳液凝胶油滴平均粒径为(107.00±7.54)μm,且在贮藏15 d后出现油析,而SA的添加显著提升了乳液凝胶的贮藏稳定性,其贮藏750 d仍然保持稳定,但冻融稳定性较差。在pH值为1.5、4.5和7.5水溶液稀释下,CN与SA体积比为9∶1至7∶3的乳液凝胶未出现油析。乳液凝胶具有较高的离心稳定性,且水合性随SA添加量的增加而增大。另外,乳液凝胶具有较高的热稳定性,在65、85℃下热处理1 h仍保持结构稳定。与游离Cur相比,经C N-SA基乳液凝胶负载后,Cur的胃肠释放率和生物可给率都显著提升,其中CN与SA体积比为7∶3时最高。研究结果旨在为Cur的负载和递送提供理论依据,为高稳定性乳液凝胶体系构建提供技术参考。

携载microRNA-140外泌体/海藻酸钠/胶原水凝胶修复关节软骨损伤

背景:研究已证实,上调microRNA-140表达可部分抑制膝关节软骨组织与细胞的骨关节炎样改变,延缓骨关节炎进程,提示microRNA-140参与了骨关节炎的发病机制。目的:采用海藻酸钠/胶原水凝胶负载过表达microRNA-140的外泌体,进一步分析microRNA-140参与骨关节炎的相关机制。方法:利用慢病毒感染大鼠骨髓间充质干细胞使其过表达microRNA-140,随后分离提取外泌体,得到过表达microRNA-140的外泌体。制备负载外泌体的海藻酸钠/胶原水凝胶。采用随机数字表法将32只SD大鼠随机分为4组,每组8只:正常对照组不进行任何处理,骨关节炎组、未转染外泌体组、转染外泌体组均通过膝关节腔内注射碘乙酸钠的方式建立骨关节炎模型,造模2周后,骨关节炎组膝关节腔内注射PBS,未转染外泌体组、转染外泌体组膝关节腔内分别注射负载未过表达microRNA-140与过表达microRNA-140外泌体的海藻酸钠/胶原水凝胶。造模后第6周,检测大鼠机械刺激缩足反应阈值、滑膜液炎症因子浓度、软骨相关基因表达、膝关节软骨组织的组织学变化与焦亡相关蛋白表达。结果与结论:①与正常对照组比较,骨关节炎组机械刺激缩足反应阈值、Ⅱ型胶原及SOX9 mRNA表达、Ⅱ型胶原免疫荧光强度均减少(P<0.05),滑膜液中促炎症因子水平增加(P<0.05),基质金属蛋白酶13、血小板反应蛋白解整合素金属肽酶5(ADAMTS5)mRNA表达增加(P<0.05),NLRP3、ASC、GSDMD p30、caspase-1 p20、白细胞介素1β、白细胞介素18蛋白表达均增加(P<0.05),GSDMD、cleaved caspase-1免疫荧光强度增强(P<0.05),软骨组织损伤严重。②与骨关节炎组比较,两外泌体组机械刺激缩足反应阈值、Ⅱ型胶原及SOX9 mRNA表达、Ⅱ型胶原免疫荧光强度均增加(P<0.05),滑膜液中促炎症因子水平减少(P<0.05),基质金属蛋白酶13 mRNA表达减少(P<0.05),NLRP3、ASC、GSDMD p30、caspase-1 p20、白细胞介素1β、白细胞介素18的蛋白表达均减少(P<0.05),GSDMD、cleaved caspase-1的免疫荧光强度减弱(P<0.05),软骨组织损伤减轻(P<0.05),并且转染外泌体组的作用更强。③结果表明,microRNA-140可通过抑制炎症、维持软骨稳态、抑制软骨焦亡来减轻骨关节炎大鼠的疼痛反应,降低软骨损伤,发挥骨关节炎治疗作用。

海藻酸盐基复合水凝胶培养乳腺癌类器官中钙离子的关键作用

背景:基质胶是当前培养肿瘤类器官的主要材料,但单纯基质胶不足以在体外模拟肿瘤生长的力学环境;在基质胶基础上引入海藻酸盐材料可提升水凝胶刚度,但水凝胶力学性能在长期培养中难以维持稳定。目的:在乳腺癌类器官培养体系中引入少量钙离子,观察其对基质胶-海藻酸钠水凝胶长期力学性能的维持作用。方法:(1)在恒定质量浓度(5 mg/m L)的基质胶中引入不同质量浓度(0,2.5,5 mg/m L)的海藻酸钠,分别制备低、中、高刚度水凝胶,使用流变仪定期测量水凝胶的力学性能。(2)将人三阴性乳腺癌细胞MDA-MB-231重悬于不同刚度的水凝胶预凝胶中,成胶后加入含(或不含)钙离子的乳腺癌类器官因子培养基,进行乳腺癌类器官培养,在设定的时间点,使用流变仪定期测量引入钙离子对水凝胶力学性能的影响,光学显微镜下观察乳腺癌类器官形态变化,统计第13天乳腺癌类器官成球率。乳腺癌类器官培养7 d后,加入不同浓度(0.1,1,10,100 nmol/L)的化疗药物多西他赛干预6 d,检测细胞活力,计算多西他赛的半抑制浓度IC_(50)。结果与结论:(1)海藻酸钠的加入有效提高了水凝胶的力学强度。(2)随着乳腺癌类器官培养时间的延长,水凝胶的力学强度均降低,培养第13天,中、高刚度水凝胶在含钙离子培养环境中的力学性能均显著高于在不含钙离子培养环境中的力学性能(P<0.05),低刚度水凝胶在两种培养环境中的力学性能无明显变化(P>0.05)。在长期培养中(13 d),中、高刚度水凝胶组乳腺癌类器官随水凝胶力学性能的下降由圆形转化为梭形,而引入钙离子后两组乳腺癌类器官形态不随培养时间延长而改变。在培养环境中引入钙离子对低刚度水凝胶组乳腺癌类器官成球率无影响,但可提升中、高刚度水凝胶组乳腺癌类器官成球率。(3)在不含钙离子的培养环境中,随着多西他赛浓度的升高,乳腺癌类器官的细胞活力均降低,3组水凝胶组间的IC_(50)无明显差异(P>0.05);在含钙离子的培养环境中,随着多西他赛浓度的升高,乳腺癌类器官的细胞活力均降低,中、高刚度水凝胶组乳腺癌类器官的细胞活力强于低刚度水凝胶组,IC_(50)高于低刚度水凝胶组(P<0.05)。(4)结果表明,在乳腺癌类器官培养体系中引入钙离子可维持基质胶-海藻酸钠水凝胶的力学性能。

海藻酸盐复合凝胶在骨组织工程中的研究进展

骨组织工程支架是以修复缺损的骨并恢复其功能为目的而开发出的人工支架。海藻酸盐是世界上含量最丰富的海洋生物高分子聚合物,其在骨组织工程材料中的应用已被大量研究报道。虽然海藻酸盐作为骨组织支架材料具有优异的生物相容性、良好的生物可降解性和无免疫原性等优点,但是仍存在机械强度较弱、缺乏细胞特异性结合位点、支架结构在生理环境中易被破坏等缺点,严重限制其在骨组织工程中的应用。目前,研究者已经研究出几大类海藻酸盐复合支架材料,这些材料均表现出优异的力学性能和生化性能,因此,海藻酸盐复合支架材料可能在骨组织修复和再生方面具有较高的应用价值。本文主要针对海藻酸盐复合支架材料在骨组织工程中的应用作简要概述。

海藻酸钠-壳聚糖-茶末复合膜的制备及其对葡萄的保鲜效果

采用流延成膜法制备海藻酸钠(sodium alginate,SA)-壳聚糖(chitosan,CS)-茶末复合膜,考察复合膜的厚度、抗拉强度、DPPH自由基清除率和抑菌特性以及在葡萄保鲜方面的应用效果。结果表明,最佳SA-CS-茶末复合膜工艺为海藻酸钠、壳聚糖和茶末的添加量分别为2.0%、0.22%和1.5%,其厚度为0.041 mm,抗拉伸强度为1.9 MPa,DPPH自由基清除率为96.44%,抑菌圈直径为18.6 mm。此工艺条件下制备的复合保鲜膜应用于葡萄保鲜时,与未覆膜组、保鲜膜组、封口膜组相比,能够有效降低室温贮藏葡萄的腐烂率、抑制VC含量下降、延缓可溶性固形物含量上升,并有效地抑制多酚氧化酶活性,延缓果实褐变,提高果实过氧化物酶活性,延缓果实衰老。

CaCl_(2)替代NaCl协同海藻酸钠对虾糜凝胶特性的影响

为减少虾糜中NaCl的添加量,同时提高其凝胶特性,本研究通过测定3D打印效果、凝胶特性、质构特性、流变学性质、蛋白质二级结构和分子化学作用力等指标,在相同离子强度下,探究不同替代量的CaCl_(2)协同海藻酸钠(sodium alginate,SA)对虾糜蛋白结构和凝胶特性的影响。结果表明,在CaCl_(2)-虾糜体系中,随着CaCl_(2)质量分数(0%~0.5%)的增加,虾糜凝胶的硬度、凝胶强度、β-折叠相对含量和氢键含量显著上升(P<0.05),而凝胶持水力呈现逐渐减小的趋势(P<0.05),3D打印支撑性变差。高浓度的CaCl_(2)(质量分数0.5%)会使蛋白出现过度聚集,不利于形成良好的凝胶结构,导致凝胶持水性降低。添加SA提高了虾糜凝胶的持水性。蛋白质二级结构结合化学作用力结果表明,在SA-虾糜体系中,CaCl_(2)的替代对蛋白二级结构无显著影响,但可以提高虾糜凝胶的氢键含量和疏水相互作用,促进凝胶网络形成,改善虾糜凝胶品质。以上结果表明CaCl_(2)替代协同SA能够提高虾糜的凝胶特性与品质,研究结果可为低盐虾糜类产品的研发提供参考。

载雷奈酸锶海藻酸钠/胶原水凝胶促进骨性关节炎骨缺损的修复

背景:软骨退行性变和软骨下骨损伤是骨性关节炎的主要病理特征,根据这一病理特征进行局部调控将是骨性关节炎治疗的有前景改进方案。目的:设计并研究一种可注射载雷奈酸锶药物递送系统,观察其在骨性关节炎局部促进软骨修复并改善软骨下骨结构的治疗效果。方法:①体外实验:将雷奈酸锶搭载于海藻酸钠/胶原水凝胶基质中构建原位药物递送系统,表征该系统的体外缓释性能。将载雷奈酸锶海藻酸钠/胶原水凝胶(实验组)、海藻酸钠/胶原水凝胶(对照组)分别与骨髓间充质干细胞共培养,以单独培养的细胞为空白对照组,检测细胞增殖活性;在成软骨诱导分化后,分别进行番红O染色、阿利新蓝染色及RT-qPCR检测。将两种水凝胶分别与成骨细胞共培养,以单独培养的细胞为空白对照组,进行免疫荧光染色及RT-qPCR检测。②体内实验:取18只成年SD大鼠,通过内侧半月板切除的方法建立右后侧膝骨性关节炎模型,造模后1周,采用随机数字表法分3组处理:空白组不进行任何处理,对照组膝关节腔内注射海藻酸钠/胶原水凝胶,实验组右膝关节腔内注射载雷奈酸锶海藻酸钠/胶原水凝胶,每组6只。造模后第6周取材,分别进行Micro-CT扫描、苏木精-伊红染色、番红O染色及免疫荧光染色。结果与结论:①体外实验:载雷奈酸锶海藻酸钠/胶原水凝胶具有疏松多孔的微观结构,可持续释放雷奈酸锶,至21 d时累计释放量(60.89±0.58)%。骨髓间充质干细胞活死染色显示,两种水凝胶均具有良好的细胞相容性。CCK-8检测显示,载雷奈酸锶海藻酸钠/胶原水凝胶可促进骨髓间充质干细胞的增殖;番红O染色、阿利新蓝染色、免疫荧光染色及RT-qPCR检测显示,载雷奈酸锶海藻酸钠/胶原水凝胶可促进骨髓间充质干细胞的成软骨分化。免疫荧光染色及RT-qPCR检测显示,载雷奈酸锶海藻酸钠/胶原水凝胶可通过增加骨保护素/核因子κB受体活化因子配体比值而降低骨吸收活性。②体内实验:Micro-CT扫描显示,与空白组、对照组比较,实验组大鼠膝关节软骨下骨骨体积分数与骨密度升高(P<0.05,P<0.01)。组织学染色显示,与空白组、对照组比较,实验组大鼠膝关节软骨损伤明显减轻,促进Ⅱ型胶原蛋白的表达、抑制基质金属蛋白酶2蛋白的表达(P<0.05,P<0.01)。③结果表明:载雷奈酸锶海藻酸钠/胶原水凝胶能促进骨性关节炎软骨缺损的修复、重建软骨和软骨下骨之间的复杂界面。

蒸制形成浓缩诱导型海藻酸钠凝胶对方便干米粉品质的影响

为提高方便干米粉品质,以珍珠三号(R1)、中早25(R2)和圆早(R3)早籼米为原料,研究蒸制形成浓缩诱导型海藻酸钠凝胶对方便干米粉复水特性、食用品质和淀粉消化性的影响。结果表明,该凝胶使R1方便干米粉复水损失率降低90%,复水后感官评分提高27%、快消化淀粉(RDS)含量降低41%、抗性淀粉(RS)含量提高24%;使R2方便干米粉复水时间缩短15%,复水断条率和损失率分别降低95%和85%,复水后感官评分提高3%、RDS含量降低9%,RS含量提高10%;使R3方便干米粉复水时间缩短10%,复水损失率降低76%,复水后感官评分提高27%、RDS含量降低41%、RS含量提高13%。

木质素磺酸钠复合气凝胶滤嘴对卷烟气的净化性能

为探索替代传统醋酸纤维滤嘴的生物质材料和进一步净化卷烟气的有害成分,降低抽烟对人体健康的伤害,文中以木质素磺酸钠、k型卡拉胶为原料,采用溶胶-凝胶法和冷冻干燥法制备出不同配比的复合气凝胶,采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)和热重分析(TG)等方法分别对所制备复合气凝胶的表面形貌、官能团结构、热稳定性等进行分析。同时制作醋酸纤维+复合气凝胶滤嘴,通过转盘吸烟机测试其对卷烟气有害气体的净化性能。SEM结果表明,表面形貌显示复合气凝胶具有丰富的微孔孔隙结构和粗糙表面的层状结构;FT-IR和XRD分析表明,卡拉胶的加入并没有改变木质素磺酸钠本身的官能团,卡拉胶与木质素磺酸钠通过物理作用相结合。烟气测试和TG分析结果说明,卷烟气有害成分净化性能随着木质素磺酸钠含量增加而变优,且其热分解温度高于卷烟气进入滤嘴中部时的温度,其在吸烟过程中不会发生热分解,故其为一种理想的卷烟滤嘴潜在材料。