聚(3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯)/聚乳酸纤维的制备及其性能

聚(3-羟基丁酸酯-4-羟基丁酸酯)(P34HB)是极具前景的生物基可降解材料,但结晶慢且加工黏度大等因素使其难以直接熔纺制备纤维。左旋聚乳酸(PLLA)与P34HB化学结构相似,加工温度接近,与P34HB具有协同增强作用。采用熔融纺丝法制备P34HB含量为30%的P34HB/PLLA纤维,研究纤维的力学性能、热稳定性能以及结晶性能。结果发现,2000 m/min的卷绕速率下制备的P34HB/PLLA预牵伸纤维(POY)经1.40、1.75倍牵伸和定形后得到的全牵伸纤维(FDY-1和FDY-2)的断裂强度分别为1.66、2.29 cN/dtex,断裂伸长率分别为33.3%、28.8%;差示扫描量热仪(DSC)测试结果显示,POY、FDY-1、FDY-2结晶度分别为62.51%、62.05%、61.36%;XRD衍射仪测试结果也表明POY的结晶度与FDY结晶度相近,这表明在POY成形过程中,纤维中的结晶已经接近完成,P34HB提高了PLLA结晶效率。

鼠骨髓间充质干细胞诱导的成骨细胞与3-羟基丁酸/3-羟基己酸共聚物的体外相容性

目的探讨SD大鼠骨髓间充质干细胞(BMSCs)诱导的成骨细胞与3-羟基丁酸/3-羟基己酸共聚物(PHBHHx)支架材料的体外相容性,进一步验证PHBHHx材料作为骨组织工程支架材料的可行性。方法将SD大鼠BMSCs诱导的成骨细胞与PHBHHx支架材料体外复合培养,通过扫描电镜观察细胞与材料的复合情况,用MTT法检测材料对细胞增殖的影响。结果成骨细胞在PHBHHx支架材料表面及孔隙中能较好地黏附和增殖。结论 PHBHHx与成骨细胞有良好的体外相容性,是一种性能优良的骨组织工程支架材料。

聚乳酸/聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)共混纤维的结构及其织物染色性能

聚乳酸(PLA)与聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)共混纺丝是改善聚乳酸(PLA)纤维的耐热性和柔韧性的方法之一。为了揭示共混纤维结构对其织物染色性能的影响规律,借助热重分析仪、差示扫描量热仪、X射线衍射仪等手段分别对共混纤维和PLA纤维的微结构和热性能进行分析。采用高、中、低温3类分散染料,对2类纤维织物的染色升温速率曲线、提升性和各项染色牢度等性能进行了比较。结果表明:共混纤维中PLA与PHBV两相分离,PLA相具有与PLA纤维相似的晶型结构,其结晶度较高,而PHBV相中形成较低的结晶;与PLA纤维相比,共混纤维的熔点较高,玻璃化温度稍低,因此其能在较低的温度下达到上染平衡;在相同的染色条件下,共混纤维织物的表观染色深度几乎是PLA织物的2倍;2类纤维织物的耐皂洗色牢度性能均不够理想。

嗜水性气单孢菌利用豆油生产3-羟基丁酸和3-羟基己酸共聚物

以嗜水性气单孢菌Aeromonashydrophila 4AK4 ,利用含有豆油的碳源为底物 ,实现了聚3 羟基丁酸和 3 羟基己酸共聚物 (PHBHHx)的发酵生产 ,克服了用月桂酸的生产中碳源成本高、起泡、产物难分离等问题 .当以豆油为唯一碳源 ,经 4 8h培养 ,通过限制氮、磷、氧 3种营养条件 ,可获得菌体细胞干重 (CDW ) 19.5 g/L ,PHBHHx质量浓度 10 .8g/L ;若以豆油和月桂酸为混合碳源 ,获得CDW 4 2 .2 g/L ,PHBHHx质量浓度 16.8g/L .发酵进行 12h后 ,3 羟基己酸 (3 HHx)在PHB HHx中含量稳定 ,仅在 10 %～ 13%之间变化 .结果表明 。

代谢工程技术调控3-羟基丁酸与3-羟基己酸共聚酯PHBHHx的微生物合成

3-羟基丁酸和3-羟基己酸共聚酯(PHBHHx)是一种新型生物可降解材料,其性能与3-羟基己酸(3HHx)在共聚物中的摩尔百分含量密切相关。本研究在两株嗜水性气单孢菌Aeromonas WQ和Aeromonas hy-drophila 4AK4中分别引入了编码酯酰辅酶A脱氢酶的yafH基因和编码合成3-羟基丁酸-CoA的phbA和phbB基因,将A.hydrophila WQ合成的PHBHHx中的3HHx的摩尔含量由3％-5％提高到20％以上;而A.hydrophila 4AK4合成的PHBHHx中的3HHx摩尔含量则由15％左右降低到3％～12％。成功地实现了对PHBHHx单体组成的调控。

3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物/醋酸纤维素复合纳米纤维的制备与表征

采用静电纺丝法制备了3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物(P(3HB-co-4HB))/醋酸纤维素(CA)复合纳米纤维,并优化了复合纳米纤维的制备工艺,最终可制得直径为356nm,标准方差为0.28的复合纳米纤维。利用扫描电子显微镜、红外光谱、X射线衍射和差示扫描量热分析对复合纳米纤维进行了表征。结果表明,复合纳米纤维表面非常光滑,纤维间呈无序排列,有较高的孔隙;复合纳米纤维的结晶结构与P(3HB-co-4HB)的结晶结构基本相同,少量CA(10%)的加入能促进复合纳米纤维的快速结晶,起到成核剂的作用,从而使纳米纤维的结晶度得到提高,CA加入量过多时,结晶度下降;随着CA含量的增加,复合纳米纤维的玻璃化转变温度从46.6℃下降至21.3℃,而熔融温度变化不大,在130℃附近。

重组嗜水气单胞菌Aeromonas hydrophila 4AK4中3-羟基丁酸3-羟基己酸共聚酯PHBHHx的发酵生产

3 羟基丁酸和 3 羟基己酸共聚酯 (PHBHHx)是一种性能优良的新型生物可降解材料 ,其机械和加工性能与3 羟基己酸 (3HHx)在共聚物中的含量密切相关。在嗜水气单孢菌Aeromonashydrophila 4AK4中引入了编码 β 酮基硫解酶 (β ketothiolase)的phbA基因和编码乙酰乙酰辅酶A还原酶 (Acetoacetyl CoAreductase)的phbB基因 ,使重组菌增加了一条利用乙酰辅酶A合成 3 羟基丁酸 CoA的代谢途径 ,这使得利用非相关性碳源调控PHBHHx的单体组成比例成为可能。利用葡萄糖酸钠和月桂酸作为碳源 ,对重组Aeromonashydrophila 4AK4进行了摇瓶培养及 5L发酵罐培养的研究。在摇瓶实验中 ,通过改变碳源中两种组分的比例 ,可以使A .hydrophila 4AK4合成的PHBHHx中的3HHx摩尔含量由原来的 15 %左右降低到 3%～ 12 % ,成功地实现了对PHBHHx单体组成的调控 ;当以月桂酸为唯一碳源时 ,在 5L发酵罐中 ,经过 5 6h的培养 ,获得了 5 1.5g L的细胞干重 (CDW) ,其中 6 2 %为PHBHHx,3HHx在PHBHHx中的摩尔含量为 9.7% ;当以 1:1的葡萄糖酸钠和月桂酸为碳源时 ,4 8h的 5L发酵罐培养获得了 32 .8g L的CDW和 5 2 %的PHBHHx含量 ,其中 3HHx在PHBHHx中的摩尔含量为 6 .7%。

聚乳酸/聚3-羟基丁酸-戊酸酯共混纤维及其雪尼尔纱的染色动力学

为进一步了解生物可降解聚乳酸/聚3-羟基丁酸-戊酸酯(PLA/PHBV)共混纤维及其雪尼尔纱的染色性能,提高对含生物可降解聚酯纤维雪尼尔纱染色技术的可控性,研究了PLA/PHBV纤维及PET/(PLA/PHBV)雪尼尔纱的染色性能,探究了C.I.分散红60在雪尼尔纱及其原材料纤维上的染色动力学,并对各纤维的生物可降解性能进行了研究。结果表明:C.I.分散红60在PLA/PHBV纤维及PET/(PLA/PHBV)雪尼尔纱上的上染率随着温度的升高而明显提升,但为兼顾纤维的力学性能,染色温度不宜超过110℃;C.I.分散红60在PET纤维、PLA/PHBV纤维及雪尼尔纱3种材料上的吸附均符合准二级动力学方程,其在PLA/PHBV纤维上的染色平衡吸附量最高,在PET纤维上的最低,并且随着染色温度升高,C.I.分散红60在3种材料上的染色速率加快,半染时间缩短,扩散系数增大;各纤维的降解效率均随土埋时间的延长而提高,其中PLA/PHBV纤维的降解性能最好,PLA纤维次之,且PLA或PLA/PHBV生物可降解聚酯纤维的存在,可加快PET纤维的降解速率。

水解处理对静电纺3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物/醋酸纤维素复合纳米纤维形貌结构和性能的影响

采用静电纺丝法制备了3-羟基丁酸-4-羟基丁酸共聚物(P(3HB-co-4HB))/醋酸纤维素(CA)复合纳米纤维,研究了水解处理对静电纺P(3HB-co-4HB)/CA复合纳米纤维形貌、结构及性能的影响。水解处理后纤网结构仍然保持完整,但复合纳米纤维的平均直径有所下降,纤网结构变得更密实。在水解处理过程中乙酰基转变为羟基,随着水解时间的延长,羟基含量增加,CA分子链的结构变得规整,羟基之间的相互作用使分子链能够规整排列,从而有助于CA和P(3HB-co-4HB)的结晶。水解处理后,复合纳米纤维的热稳定性得到明显提高、材料由疏水性转变为亲水性,力学性能有较大幅度的提升,更有利于细胞的粘附。水解处理后的P(3HB-co-4HB)/CA复合纳米纤维更适宜用作生物材料应用在组织工程支架材料领域。

环氧基扩链剂对3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物的改性研究

将ADR系列的扩链剂用于3-羟基丁酸和4-羟基丁酸共聚物(P(3HB-co-4HB))纺丝成型,分析了ADR的扩链机制,考察了P(3HB-co-4HB)和P(3HB-co-4HB)/ADR共混体系的流动性、热稳定性、结晶性和纤维的力学性能。结果表明,以ADR作为扩链剂可有效提高熔体强度,改善纤维的热稳定性,在温度为155℃,ADR的添加量为0.5%时,熔体具有最大的剪切强度、拉伸强度和最佳的耐热性。ADR对P(3HB-co-4HB)的结晶结构影响不大,但会导致结晶速度降低和最大结晶温度提高,加入ADR后P(3HB-co-4HB)纤维的力学性能有明显改善。

三维打印制备掺铁介孔硅酸钙/3-羟基丁酸-3-羟基己酸共聚酯复合支架

背景:由于三维打印技术便捷、快速、操控性强的突出优点及可构建复杂形状的能力,在组织工程支架制备领域表现出无可比拟的优势。目的:利用三维打印技术制备掺铁介孔硅酸钙/3-羟基丁酸-3-羟基己酸共聚酯复合支架,并进行表征及细胞相容性实验。方法:利用三维打印技术制备含铁摩尔百分比分别为0%,5%,10%,15%的掺铁介孔硅酸钙/3-羟基丁酸-3-羟基己酸共聚酯复合支架,分别记为0Fe-MCS/PHBHHx、5Fe-MCS/PHBHHx、10Fe-MCS/PHBHHx及15Fe-MCS/PHBHHx;扫描电镜观察支架浸泡于模拟体液前后的微观结构。将成骨细胞株MC3T3-E1分别接种于4组支架上,培养1,3,7 d,CCK-8法检测细胞增殖;培养7,14 d,检测细胞碱性磷酸酶活性。结果与结论:(1)与浸泡前相比,在模拟体液中浸泡3 d后,各组支架上出现了由矿化而形成的球形颗粒;(2)培养第1天,4组间细胞增殖无差异;培养第3天,15Fe-MCS/PHBHHx组细胞增殖显著高于其他3组(P<0.05);培养第7天,10Fe-MCS/PHBHHx组、15Fe-MCS/PHBHHx组细胞增殖明显高于0Fe-MCS/PHBHHx组(P<0.05),且15Fe-MCS/PHBHHx组高于10Fe-MCS/PHBHHx组(P<0.05);(3)培养第7天,4组细胞碱性磷酸酶活性无差异;培养第14天,5Fe-MCS/PHBHHx组、10Fe-MCS/PHBHHx组、15Fe-MCS/PHBHHx组细胞碱性磷酸酶活性明显高于0Fe-MCS/PHBHHx组(P<0.05),15Fe-MCS/PHBHHx组支架显著高于其他3组(P<0.05);(4)结果表明,掺铁介孔硅酸钙/3-羟基丁酸-3-羟基己酸共聚酯复合支架具有促进细胞增殖和成骨分化的能力。

3-羟基丁酸与3-羟基己酸共聚酯的血管内生物相容性(英文)

背景:可降解聚合材料3-羟基丁酸与3-羟基己酸共聚酯(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate,PHBHHx)具有良好的机械性能和生物可降解性。目的:在体研究PHBHHx的血管内生物相容性。方法:采用脱细胞羊肺动脉为支架,以PHBHHx涂层,构建复合补片,植入新西兰兔腹主动脉内,以脱细胞未涂层羊肺动脉片作为对照。分别于植入后第1,4,12周取出移植补片进行组织学、免疫荧光染色、扫描电镜和钙含量测定。结果与结论:复合补片管腔面光滑无血栓,内膜增生适度,再细胞化完全;免疫荧光染色可见新生内膜组织中类内皮细胞呈CD31阳性反应,单层连续排列,间质细胞呈平滑肌肌动蛋白阳性反应;复合补片的钙含量明显低于未涂层羊肺动脉片。说明PHBHHx的血管内生物相容性满意,是心血管组织工程较为理想的腔内涂层材料。

聚（3-羟基丁酸和4-羟基丁酸酯）共聚物性能研究

对生物可降解聚（3-羟基丁酸和4-羟基丁酸酯）共聚物[Poly（3HB-co-4HB）]进行研究。3-羟基丁酸和4-羟基丁酸酯共聚物大大改变了聚3-羟基丁酸酯（PHB）均聚物的缺点，通过一系列物理实验方法证明，随着4-羟基丁酯酯（4HB）含量增加，熔体流动速率由20．7g／10min降低至8．9g／10min，而黏度增加1．8倍，熔融温区增宽20℃，结晶度由11．57%减小到50%，球晶消失。拉伸强度由13．5MPa降低至7．9MPa，断裂伸长率由796％增加至1020％不断裂，柔韧性增加。玻璃化转变温度由-7．29℃升高至-3．17℃。对原料下游制品的开发有广泛的应用价值。

聚-3-羟基丁酸酯及其共聚物的合成与表征

合成一种环烷氧锡化合物,用氢谱、元素分析和质谱对其结构进行表征确认,并以其作为β-丁内酯开环聚合的引发剂制备聚-3-羟基丁酸酯,考察了单体引发剂配比、聚合时间和聚合温度等聚合条件对聚合产物特性粘度的影响。由丁内酯与丙交酯、己内酯共聚制备聚(丁内酯-丙交酯)和聚(丁内酯-己内酯)共聚物,并用FT-IR、1H-NMR、DSC等手段对聚合物的结构及性能进行了表征。

4-羟基丁酸含量对聚3-羟基丁酸与4-羟基丁酸共聚物性能和结构的影响

目的对3-羟基丁酸4-羟基丁酸共聚酯P(3HB-co-4HB)进行酶解测试。方法通过力学性能测试、失重率分析、热失重分析、X-射线衍射分析、扫描电镜等测试和表征手段对样品的物理性能及生物降解情况进行评价。结果 P(3HB-co-4HB)分子中4HB单体(文中均用摩尔分数表示)的引入提高了材料的柔韧性,材料的脆性下降;失重率方面,4种材料的降解速率从高到低依次为P(3HB)>P(3HB-co-5%4HB)>(3HB-co-10%4HB)>P(3HB-co-15%4HB);酶解前期,材料的热稳定性增强,而酶解后期材料的热稳定性逐渐下降;XRD结果表明材料降解过程中结晶度的变化不明显;P(3HB-co-4HB)分子中随着4HB单体含量的增加,材料表面粗糙度降低,酶解后材料表面被侵蚀,降解速率与失重率结果一致。结论 P(3HB-co-4HB)分子中4HB单体的引入显著影响了材料的机械性能,随着4HB含量的增加,材料的失重率越来越大,热稳定性呈现先上升后下降的趋势,材料表面粗糙度逐渐降低,由于酶解过程属于从表面侵蚀开始,因此酶解过程中样品的结晶度变化不大。

聚(3-羟基丁酸和4-羟基丁酸酯)共聚物与聚乳酸共混体系性能研究

研究了可完全生物降解的聚(3-羟基丁酸-co-4-羟基丁酸酯)与聚乳酸(PLA)共混体系,利用偏光显微镜、动态和静态剪切流变、X 射线衍射和差示扫描量热仪,分析共混体系的结晶性能、流变性能和热稳定性。结果表明:随着 PLA 添加量增加,熔融温度由156.05℃降低到130.32℃,结晶温度由102.09℃降低62.33℃,结晶度下降。而玻璃化转变温度由-8.69℃上升3.42℃,体系的热稳定性和黏弹性提高。

(3-羟基丁酸酯)-(4-羟基丁酸酯)共聚物的物理性能

用差示扫描量热仪(DSC)、热失重分析仪(TGA)、偏光显微镜和拉力实验机表征了(3-羟基丁酸酯)-(4-羟基丁酸酯)共聚物[poly(3HB-co-4HB)]的热性能和力学性能,考察了4-羟基丁酸酯(4HB)不同含量的poly(3HB-co-4HB)的热稳定性和力学性能的影响。结果表明,poly(3HB-co-4HB)共聚物有多个熔点,并随4HB含量的增加而降低,共聚酯的热稳定性几乎不受4HB含量的影响,共聚酯的屈服强度、拉伸强度和杨氏模量均随4HB含量的增大而下降。

补料培养提高真养产碱杆菌产3-羟基丁酸和3-羟基戊酸共聚物生产强度的研究

对Alcaligeneseutrophus进行高密度培养 ,研究表明在发酵过程中进行有效控制 ,可以较大幅度地提高 3 羟基丁酸和 3 羟基戊酸共聚物 [P(3HB co 3HV) ]的生产强度。实验中选择使用限氮的方法积累P(3HB co 3HV) ,分别采用丙酸和戊酸为 3HV前体 ,对摇瓶种子生长状态 ,停氮时机对菌体生产P(3HB co 3HV)的影响以及补酸 (3HV前体 )策略进行了研究 ,在 6 6L罐中 ,以葡萄糖为碳源 ,以丙酸为 3HV前体培养 5 0h ,细胞干重 ,PHA产量 ,PHA含量分别达到 149 9g L ,12 4 9g L ,83 3% (其中 3HV组分占PHA的 12 4mol% ) ,生产强度达到 2 5 0 (g·h- 1 ·L- 1 ) ;以戊酸为3HV前体培养 45h ,细胞干重 ,PHA产量 ,PHA含量分别达到 16 0 2g L、119 0g L、74 2 % (其中 3HV组分占PHA的17 7mol% ) ,生产强度达到 2 6 4(g·h- 1 ·L- 1 )

3-羟基丁酸-3-羟基己酸共聚酯纳米颗粒作为雷帕霉素缓释载体的应用研究

目的研究生物可降解高分子材料3-羟基丁酸-3-羟基己酸共聚酯(PHBHHx)作为疏水性药物雷帕霉素缓释载体的效果及其体外条件下对疏水性药物的缓释情况。方法超声乳化分散法制备PHBHHx载药纳米微球,颗粒尺度分析仪对颗粒粒径进行表征,透析袋法进行雷帕霉素体外缓释,高效液相色谱法检测雷帕霉素释放量。用包裹雷帕霉素的PHBHHx纳米颗粒处理体外培养的PC3细胞,MTT法检测细胞活力,Western blot检测mTOR底物p70S6K磷酸化情况。结果包裹雷帕霉素的PHBHHx纳米颗粒平均粒径为211.4nm,对雷帕霉素的包封率为92.5%,包裹雷帕霉素的PHBHHx纳米颗粒可以实现雷帕霉素的体外缓释,且能够抑制人前列腺癌细胞系PC3的体外增殖和胞内p70S6K的磷酸化。结论 PHBHHx是一种很有潜力的疏水性药物包封和递送载体材料。

聚(3-羟基丁酸-3-羟基戊酸酯)改性涤纶长丝的降解性能

针对涤纶(PET)长丝难降解的问题,以聚(3-羟基丁酸-3-羟基戊酸酯)(PHBV)为改性剂,以PET为基体材料,采用熔融共混纺丝法规模化制备PHBV/PET复合长丝,并利用热降解和土壤降解2种方式探究PHBV改性PET长丝的降解性能。借助扫描电子显微镜、同步热分析仪、红外光谱仪及纤维强力仪等对降解前后复合长丝进行表征,评价其结构、力学及降解性能,并对降解过程中复合长丝分子链的变化进行分析。结果表明:添加质量分数为1%PHBV制备的PHBV/PET复合长丝具有较好的力学特性,其断裂强度为1.69 cN/dtex;此外,PHBV/PET复合长丝在热降解及土壤包埋下均可实现降解,且随着PHBV质量分数的增加,复合长丝的侧基、支链更容易移动,降解效果好。该PHBV/PET复合长丝可作为新型环保材料替代部分PET长丝在相关应用领域中应用,对环境保护起到一定的改善作用。