纤维素氧化体系的研究进展

概述了纤维素的选择性氧化及其氧化体系的研究进展,主要介绍了2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基(TEMPO)类复合氧化体系氧化纤维素的降解机理,针对该降解机理提出抑制降解的基本方法。与其他氧化体系相比,过碘酸和过碘酸盐对纤维素C2、C3位仲羟基的选择性氧化能力极强,TEMPO系列氮氧基类氧化体系对纤维素C6位伯羟基的选择性氧化能力极强,但纤维素在各个氧化体系中的降解非常剧烈,纤维素在各个氧化体系中的降解机理有所不同。

明胶/氧化纳米纤维素高弹性模量高孔隙皮肤支架的3D打印工艺

背景:在采用主动修复治疗手段应对皮肤创伤时,需要使用组织工程技术生成新的组织来代替坏死组织,皮肤支架在创伤修复领域具有良好的应用前景。皮肤支架需要呈现具有一定力学强度的三维多孔结构,以满足细胞增殖分裂的需求,而目前使用的明胶基生物材料力学强度弱,无法达到皮肤支架的使用要求。目的:针对明胶/氧化纳米纤维素复合材料制备组织工程皮肤支架时使用的3D打印工艺进行研究,重点研究不同工艺参数下制备皮肤支架的孔隙率与其力学强度之间的关系。方法:从葎草中提取10%浓度的氧化纳米纤维素晶须,再与5%的明胶复合得到明胶/氧化纳米纤维素复合材料,检测明胶与明胶/氧化纳米纤维素复合材料的弹性模量。以明胶/氧化纳米纤维素复合材料为基材,采用3D打印挤压成型方法制备皮肤支架,通过对材料进行力学性能测试和流变特性测试确定挤压成型工艺参数(填充间隙1.5-2.5 mm,0.1 mm均布;气压160-200 kPa),并以此制备具有三维多孔结构的皮肤支架。对皮肤支架进行了抗压性能的测试并与有限元分析结果相对比,论证了支架打印时的填充间隙与支架孔隙率及力学强度之间的关系。结果与结论:①通过实验得出,加入10%浓度的氧化纳米纤维素晶须使5%明胶的弹性模量度提升了8.84倍;在气压160 kPa下挤出成型可以得到1 mm直径的丝状凝胶,此时填充间隙从1.5 mm增大到2.5 mm会使支架的理论孔隙率从33%上升到60%,但抗压强度从230000 Pa降低到95000 Pa;②结果显示,使用2 mm填充间隙制备得到了理论孔隙率为50%、弹性模量160000 Pa的皮肤支架,该支架具有清晰的三维多孔结构。

纤维素/氧化石墨烯制备及其对重金属离子吸附分析

在工业化时代,我国面临的环境污染问题日渐加剧,其中重金属污染对人类健康及环境均构成了严重威胁。纤维素吸水树脂因其有效去除重金属离子的能力而受到关注,然而,该材料的吸附性能尚存在不足。针对此问题,采用氧化石墨烯作为填料,在羧甲基纤维素的基础框架上通过原位接枝丙烯酸的方法,成功制备了一种分散性优良的纤维素/氧化石墨烯复合材料(CA)。通过X射线衍射、拉曼光谱和扫描电子显微镜等技术对该材料形态和成分结构进行了详细表征,得知其吸附性能显著提升。实验结果显示,在铅离子初始浓度1000mg/L的条件下,CA的去除率可达38%,吸附量高达384mg/g,展现出了优异的重金属离子去除效果。

ZIF-67/氧化纳米纤维素衍生碳气凝胶的制备及其电化学性能研究

为获得具有优异电化学性能的三维网络结构碳气凝胶,以TEMPO-氧化纳米纤维素(TEMPO-oxidized nanocellulose,TOCNF)为基体,加入ZIF-67混合均匀后,通过定向冷冻干燥和一步碳化法制备ZIF-67/TOCNF衍生的氧化钴/碳(CoO/C)气凝胶。扫描电子显微镜观察发现,CoO/C气凝胶能够维持碳化前ZIF-67/TOCNF的原始结构,并且由ZIF-67衍生的CoO可均匀负载在碳骨架结构中,提供更多的反应位点;XRD测试结果表明ZIF-67/TOCNF气凝胶显示了接近纯ZIF-67的典型ZIF-67晶体的衍射峰,而归属于TOCNF的衍射峰被抑制。Co是通过ZIF-67的热分解得到的,高温碳化能够得到更好结晶度的Co/C复合材料;拉曼光谱分析表明CoO/C复合材料的石墨化程度较高;电化学测试分析表明CoO/C电极材料的双电层电容与其内部的三维孔结构密切相关,相比于其他碳化温度(500、600、800℃),当碳化温度为700℃时,CoO/C-700气凝胶电极材料具有较优的电化学性能,其比电容可达92 F/g(0.5 A/g),同时表现出较好的倍率性能和循环稳定性。

热塑性纤维素与PVA混溶性的分子动力学模拟

首次提出了将氧化还原改性纤维素(Oxidation-reduction modified cellulose,ORC)与聚乙烯醇(Poly(vinyl alcohol),PVA)共混进行制备复合材料,并采用分子动力学模拟研究了ORC与PVA的混溶性.对分子链间相互作用能和氢键数量分析发现,随着改性程度增加,ORC与PVA会产生更强烈的相互作用,这促进了组分间的混溶.当ORC的改性程度达到40%后,ORC与PVA的溶解度参数差值为2.02(J/cm^(3))^(1/2),达到混溶条件.根据Flory-Huggins理论确定了醇解度为88%和99%的PVA与ORC的混溶性,结果表明PVA(88%)与ORC的混溶性更好.对共混体系中形成氢键原子的径向分布函数分析发现,醋酸乙烯酯重复单元上的羰基更倾向与ORC形成分子链间氢键,而乙烯醇重复单元上的羟基更倾向形成分子链内氢键,这促使PVA(88%)/ORC共混体系中形成更多的分子链间氢键,从而混溶性更好.研究结果可为ORC/PVA复合材料的制备提供理论指导.

氧化再生纤维素止血材料在猪肝脏出血创面模型中的止血效果

背景:目前植物来源的可吸收止血材料以进口为主,研发出非劣于同类进口产品的国产替代非常有必要。目的:观察氧化再生纤维素止血材料对猪肝出血模型的止血效果。方法:选取巴马小型猪24只,采用随机数字表法分为3组:假手术组(n=6)只做开腹手术,将伤侧肝脏取出后放回原位;实验组(n=12)建立肝脏出血创面模型后将氧化再生纤维素止血材料敷于创面上;对照组(n=6)建立肝脏出血模型后将市售可吸收止血纱敷于创面上,记录止血时间和出血量。造模前及造模后不同时间点取猪前腔静脉血,进行血常规、肝肾功能分析;造模后2,6,14周,进行创面组织苏木精-伊红与Masson染色;造模后14周,进行主要脏器病理组织学观察;造模后不同时间点进行肝脏超声检查,观察材料降解吸收情况。结果与结论:①实验组与对照组猪肝脏创面止血时间与出血量比较差异均无显著性意义(P>0.05);②血液生化指标监测结果显示,3组猪造模后24 h的谷草转氨酶和谷丙转氨酶水平均高于造模前,造模后72 h这些指标基本恢复到造模前正常水平,3组间肝肾功能、血糖及炎症因子等血液生化指标值比较差异均无显著性意义(P>0.05);③创面组织苏木精-伊红与Masson染色显示,造模后2周时,两组肝脏创面可见肉芽组织形成及大量的胶原纤维沉积,有明显的纤维增生带和炎症细胞浸润,创面愈合良好;造模后14周,两组猪肝脏创面有轻度的纤维增生带、胶原纤维沉积和少量炎症细胞浸润,材料降解完全,创面愈合;苏木精-伊红染色显示主要脏器无明显的病理组织变化;④超声检查显示,随着植入时间的延长,两组材料逐渐降解,至造模后56 d时已大部分降解吸收;⑤结果显示氧化再生纤维素止血材料能有效防止猪肝脏创面出血,且应用安全可靠。

氧化纤维素的制备研究

介绍了氧化纤维素 (DAC)的制备过程 ,用正交法探讨了以NaIO4 作氧化纤维素时反应温度、溶液pH值、氧化剂浓度、反应时间以及交互作用对DAC醛基含量的影响 ,找到了影响醛基含量的主要因素为反应温度、反应温度与NaIO4 的交互作用、反应温度与溶液 pH值的交互作用。初步确定了制备氧化纤维素的反应工艺 ,使醛基含量较高时的最佳反应条件为 :反应温度 3 5℃ ,反应时间 3h ,NaIO4 质量分数 6.78% ,pH值为 2时 ,醛基含量达 68.2 0 %。

氧化纤维素的制备及吸附性能的研究

比较了碱处理纤维素与未处理纤维素制备氧化纤维素(DAC)的过程.当氧化剂NaIO4的质量分数为6.78%,介质的pH值为2,反应温度为35℃,反应时间为3h时,以纤维素为原料,DAC的醛基质量分数可达68.20%.若以碱纤维素为原料时,其醛基质量分数可提高到84.25%.氧化纤维素醛基质量分数为50%时对尿素氮的吸附性能最高.

骨蜡与再生氧化纤维素材料在老年女性心内直视术胸骨止血中的应用

背景:再生氧化纤维素已成功应用于神经外科、耳鼻喉科等手术止血中,效果确切,但应用于心脏手术胸骨止血尚未见报道。目的:对比观察再生氧化纤维素与传统胸骨止血材料骨蜡在减少老年女性心内直视术后胸骨出血中止血及预防胸骨感染效果的差异。方法:纳入68例60岁以上女性接受正中开胸体外循环下心内直视术患者,分为2组:再生氧化纤维素组胸骨创面及骨髓腔内填充并覆盖再生氧化纤维素,对照组涂抹医用骨蜡。记录手术时间、关胸时间、体外循环时间、术后引流量、输血量、出血再次开胸例数、平均住院时间、胸骨裂开例数、胸骨感染例数、切口拆线时间以及切口感染例数。结果与结论:两组术后在手术时间、关胸时间、引流量、输血量、出血再次开胸方面,差异有显著性意义(P<0.05),再生氧化纤维素组更有优势;其余指标两组差异无显著性意义。提示再生氧化纤维素作为新型胸骨止血材料,可常规用于体外循环后胸骨创面止血,效果确切,近期结果观察显示安全性较高。

超声波活化处理对微晶纤维素结构和氧化反应性能的影响

Microcrystalline cellulose(MCC) was activated with ultrasonic wave. The changes in supramolecular structure and morphology structure of MCC were studied by XRD and SEM. The influence of ultrasonic treatment on accessibility and oxidation reactivity of MCC with periodate sodium was investigated. The mechanism of the change of reactivity after ultrasonic treatment was discussed. The results showed that crystalline type of cellulose was not changed and no significant changes in crystalline size of cellulose were observed. However, after treatment with ultrasonic wave the crystallinity of cellulose decreased and morphology changes of the treated MCC was significant. These changes contributed to the increase of specific surface area and WRV, which implied the increase of accessibility. The reactivity of MCC with periodate sodium was successfully improved after ultrasonic treatment. The aldehyde content of its oxidized products dialdehyde cellulose(DAC) was improved from 71.3% to 85.0%. As the increase of ultrasonic treating time the aldehyde content first increased and then decreased.

固定化血红蛋白氧载体的研究(Ⅱ)──氧化纤维素共价键联血红蛋白

以纤维素为载体，经高碘酸钠氧化后共价键联血红蛋白，制备氧载体．研究了氧化条件对血红蛋白固定量的影响．纤维素只有经过预氧化、碱处理和再氧化三步活化反应，才能使血红蛋白大量固定化，每克纤维素固定血红蛋白量达１．０ｇ．氧载体稳定性好，血红蛋白不脱落．经铁氰化钾氧化，氧载体放氧效率为３３．１％．

再生氧化纤维素在严重骨质疏松体外循环手术胸骨止血中的作用

背景:严重骨质疏松患者正中开胸胸骨出血较多,尤其是体外循环下手术存在凝血功能障碍,更加重了术中及术后出血。目的:与常规胸骨止血材料骨蜡对比,观察再生氧化纤维素在减少严重骨质疏松患者体外循环术后胸骨出血和预防胸骨切口感染中的作用。方法:84例行正中开胸体外循环心脏手术的严重骨质疏松患者,随机分成2组。再生氧化纤维素组胸骨创面及骨髓腔内填充覆盖再生氧化纤维素,对照组常规应用医用骨蜡。记录两组术后1d引流量、总引流量、拔引流管时间、总输血量、切口拆线时间、术后持续发热时间、平均住院时间及术后胸骨切口愈合情况,出院随访6个月。结果与结论:两组术后1d引流量、总引流量、拔引流管时间、总输血量及平均住院时间差异有显著性意义(P<0.05),再生氧化纤维素组更有优势。随访6个月中,再生氧化纤维素组未出现胸骨切口排出异物情况,对照组中有4例出现骨蜡排出。提示再生氧化纤维素可应用于严重骨质疏松患者体外循环后胸骨止血,近远期疗效确切,并在胸骨感染方面具有一定预防作用。

氧化纤维素的研究进展及发展趋势

综述了纤维素的选择性氧化及其氧化体系的研究进展,介绍了氧化纤维素在医疗卫生、功能材料、纺织等领域的应用情况,并分析了氧化纤维素的未来研究动向。

氧化再生纤维素的结构与性能的表征

用2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物自由基(TEMPO)-NaBr-NaOCl氧化体系制备了氧化再生纤维素纤维,表征了该种氧化纤维素的结构和性能。FTIR红外光谱和^(13)C NMR波谱研究表明:该氧化体系能完全选择性氧化再生纤维素的C_6位伯羟基,而C_2、C_3位仲羟基则无氧化迹象。制得的氧化再生纤维素纤维及其钠盐纤维的断裂强力和断裂延伸率随羧基质量分数的增加不断下降,这是因为在氧化过程中纤维表面被刻蚀,出现孔洞和裂纹的缘故。

高碘酸钠氧化纤维素的研究

研究了用高碘酸钠 (NaIO4)溶液氧化纤维素的过程与性能 ,用红外光谱验证了氧化纤维素的结构。考察了溶液pH值、氧化时间、氧化温度和氧化剂浓度等因素对氧化纤维素醛基含量和回收率的影响。结果表明 ,随IO- 4 浓度的增大、氧化时间的延长、氧化温度和pH值的升高 ,纤维素降解程度愈深 ,其回收率愈低 ;随IO- 4 浓度和氧化温度的升高 ,醛基含量愈高 。

不同活化方法对微晶纤维素结构和氧化反应性能的影响

分别采用超声波与碱润胀对微晶纤维素进行活化,比较了两种方法对微晶纤维素(MCC)超分子结构和物理特性的影响,并通过与高碘酸钠的反应分析了不同活化方法对微晶纤维素选择性氧化性能的影响,初步探讨了其作用机理。结果表明,超声波作用后微晶纤维素的晶型没有发生改变,晶粒尺寸基本不变,但是超声波能使纤维素分子中的氢键受到破坏,结晶度下降,结构变得疏松,表面和内部结构受到一定的损伤,比表面积和可及度增大,反应活性提高;碱润胀后,微晶纤维素的晶型发生了改变,为纤维素Ⅰ型和Ⅱ型的混合体,但碱润胀有消晶的作用,使晶区发生破裂,晶粒尺寸大幅度下降,比表面积显著增加。两种活化方法都能显著提高纤维素的选择性氧化性能,超声波和碱润胀活化后氧化纤维素(DAC)的醛基含量分别由未活化时的71.3 %提高到85.0 %和88.8 %。

纤维素的选择性氧化及发展趋势

纤维素是自然界取之不尽用之不竭的可再生资源,改变纤维素的结构,便赋予其许多新的功能。选择性氧化纤维素成为纤维素科学与纤维素基新材料研究领域中的热点。综述了纤维素的各种选择性氧化体系,重点介绍了TEMPO/NaClO/NaBr选择性氧化体系的反应条件、反应机理及最新的研究进展,并分析了氧化纤维素应用及发展前景。

正交试验研究α-纤维素的氧化工艺

本文采用正交试验法,以高碘酸钠为氧化剂,α-纤维素为原料,进行了反应温度、纤维素与高碘酸钠质量比、不同pH值的溶剂等一系列条件的研究,合成了不同醛基含量的氧化纤维素,发现对醛基含量影响最大的因素是温度和高碘酸钠的浓度,其次是pH值和纤维素与高碘酸钠质量比的交互作用。研究发现以反应温度T=50℃,纤维素与高碘酸钠质量比=1 2,反应液pH=3,可得到醛基含量80 07%的氧化纤维素,符合试验设计目的。

微晶纤维素的氧化及吸附性能

以微晶纤维素为原料,高碘酸钠(NaIO4)作氧化剂制备了氧化纤维素,考察了反应时间、高碘酸钠与微晶纤维素投料比、反应温度和溶液pH等条件对醛基的影响;为了减少醛基的不良反应,用明胶作包覆材料合成了包醛氧化纤维素,测定了氧化纤维素和包醛氧化纤维素的吸附性能。发现反应时间3h、m(高碘酸钠)/m(微晶纤维素)=2、反应温度35℃、pH=2和w(明胶)=1%,可获得较多醛基;吸附力随醛基的增多而提高;用明胶包覆后醛基数量虽然减少,但吸附力明显提高,其中w(明胶)=3%时吸附力最大,达到31 5mg/g,经5～12h达到吸附平衡。

氧化微晶纤维素-壳聚糖接枝物的制备及表征

以微晶纤维素(MCC)与壳聚糖(CS)为原料,首先通过对微晶纤维素氧化获得氧化微晶纤维素(MCC(O)),随后通过1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC)/N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)偶交联剂制备氧化微晶纤维素-壳聚糖接枝物(CS-g-MCC(O))。利用傅里叶变换-红外光谱仪,接触角测量仪,差式扫描量热仪,XRD衍射仪对该接枝共聚物进行表征,判断接枝是否成功,测量接枝率并考察了接枝后亲水性、热稳定性、结晶性的变化。结果表明:通过接枝,改善了氧化微晶纤维素与壳聚糖作为单体的性能,当CS分子量为5万,氧化微晶纤维素和壳聚糖的含量为1∶2,EDC和NHS的含量比为3∶1时,反应温度为60℃,其接枝率达到最大值61.2%。通过接枝改性使CS与氧化微晶纤维素在各项性能上相互改善相互促进,从而获得性能更优异的生物医用材料。