轻度交联环糊精聚合物包结诱导自组装胶束的研究

合成了含β-环糊精的多取代单体（GMA）x-CD,经自由基聚合得到轻度交联的或高度支化的聚合物P（GMA）x-CD;同时由自由基共聚得到含有金刚烷侧基的疏水聚合物PtBA-ADA.研究表明,他们可在碱性水中通过β-CD和ADA间的包结络合作用形成胶束.当改变聚合物浓度比时,胶束尺寸在150-300 nm范围变化.TEM和AFM研究表明胶束具有核壳结构,核为疏水PtBA-ADA,壳为亲水（GMA）x-CD.通过对胶束壳CD基的化学交联,将胶束结构进一步固定化.

天然高分子电场敏感水凝胶——大豆蛋白/羧甲基壳聚糖体系

通过将大豆蛋白(SPI)和羧甲基壳聚糖(CMCS)进行溶液共混,并加入环氧氯丙烷作为交联剂,成功制备了一种天然高分子两性荷电水凝胶.这种SPI/CMCS水凝胶在电场的作用下可以快速弯向一侧电极,表现出很好的电场敏感性.由于该水凝胶具有两性荷电的特性,因此其在不同pH值的电解质溶液中既可以弯向阳极(当pH<6时),也可以弯向阴极(当pH>6时).除了pH的变化,其他诸如施加电压的大小以及水凝胶的厚度也会对SPI/CMCS水凝胶在电场中的行为产生影响.相比于先前报道的另外两种天然高分子电场敏感水凝胶,即壳聚糖/羧甲基纤维素水凝胶和壳聚糖/羧甲基壳聚糖水凝胶,SPI/CMCS水凝胶在酸性较强(pH=3～4)以及中性(pH=7)的环境中仍能表现出良好的电场敏感性,拓展了天然高分子电场敏感水凝胶的应用范围.

UV辐照接枝聚合制备亲水性纳滤膜

用紫外光引发自由基共聚接枝的方法对酚酞基聚芳醚酮(PEK-C)超滤膜表面进行改性制备了亲水性荷电纳滤膜.研究了用不同单体接枝改性膜对盐溶液的截留性能,证明了Donnan电荷效应对纳滤膜分离性能的影响.在此基础上,通过丙烯酸(AA)与对苯乙烯磺酸钠(SSS)的共聚接枝,并改变它们在接枝液中的相对含量,成功地制备出膜的表观截留率和渗透通量都较高的纳滤膜.

高分子量大豆蛋白的溶液制备及组份分离

商品化的大豆分离蛋白(SPI)主要由7S和11S两种球蛋白组成,两者较难分离.同时,由于球蛋白的紧密结构使SPI难以直接溶解于水中.采用盐酸胍和二硫苏糖醇在溶解过程中对SPI进行处理,从而获得了较高浓度,并且蛋白质分子链未发生降解的SPI水溶液.此外,通过采用盐酸胍溶解和透析的方法,获得以7S球蛋白为主的溶液和以11S球蛋白为主的沉淀,比较简单地实现SPI中两种主要组份的初步分离.

变温核磁共振对壳聚糖/磷酸甘油盐温敏性水凝胶的初步研究

采用变温核磁共振技术对壳聚糖/磷酸甘油盐温敏性水凝胶体系的凝胶化过程进行跟踪研究.实验结果表明,壳聚糖中氢和磷酸甘油盐中磷的化学位移均随着温度的升高而变化,其中壳聚糖中氢的化学位移向高场移动而磷酸甘油盐中磷的化学位移向低场移动.在凝胶温度附近,壳聚糖中H-2(D)的化学位移变化出现转折点,表明其所处的化学环境发生了突变.随着体系中磷酸甘油盐含量的增加或者pH值的增大,壳聚糖中H-2(D)的化学位移愈加偏向高场,体系的凝胶温度则越低.由此,我们提出如下壳聚糖/磷酸甘油盐温敏性水凝胶的凝胶机理:随着温度的升高,壳聚糖通过氨基正离子与磷酸甘油盐形成的静电吸引被破坏,随之由于壳聚糖分子链间形成大量氢键而发生凝胶化.

光谱法研究pH值对再生桑蚕丝素蛋白在水溶液中结构的影响

通过一系列光谱实验手段研究了再生桑蚕(Bombyxmori)丝素蛋白在水溶液中的构象转变情况.由于丝素蛋白含有较多带电荷的氨基酸残基,因此环境pH值对丝素蛋白的结构有着一定的影响:酸性越强,丝素蛋白越容易发生从无规线团到β-折叠结构转变;相对而言,碱性条件则更有利于丝素蛋白以无规线团结构稳定存在.特别是当pH在4附近时,丝素蛋白的无规结构最易发生改变;而pH为6左右时,丝素蛋白的结构则较为稳定.这种变化趋势与沿着成熟蚕腺体中丝素蛋白所处的环境及其状态相当吻合,由此表明pH值的调节是蚕在生物体中控制其丝素蛋白状态的一个相当重要的手段.这一结果对人工纺制动物丝条件的调控有着极其重要的现实意义.同时我们还发现,在相当宽的pH范围内,丝素蛋白的二级结构存在着中间体形态,表明丝素蛋白的变性过程不符合简单的二态机制.

羟基磷灰石/丝素蛋白复合纤维的制备及其矿化研究

在以静电纺丝法制备羟基磷灰石(HAP)/丝素蛋白(SF)复合纤维的前提下,采用同轴共纺法获得了以HAP为"芯"、SF为"皮"的双组分电纺纤维(电纺膜),并通过扫描和透射电镜、红外光谱以及X射线衍射等手段对电纺纤维进行了表征.结果表明,HAP均存在于上述两种方法制备的纳米纤维中,但同轴共纺法不仅可以避免HAP/SF共混电纺时pH值对丝素蛋白结构的影响,并且能大大提高电纺膜中HAP的含量.同时,我们还分别以SF纤维、HAP/SF复合纤维和HAP/SF"皮-芯"纤维作为有机基质,对羟基磷灰石在其上的矿化过程进行了探索,结果表明含较多羟基磷灰石的HAP/SF"皮-芯"纤维更有利于矿化的进行。

紫外辐照接枝制备亲水性荷正电纳滤膜

通过在酚酞基聚芳醚酮超滤膜表面紫外辐照接枝亲水性单体二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)制备了一种表面荷正电的纳滤膜.ATR-FTIR和表面水接触角的研究结果表明膜表面的接枝率和亲水性随着辐照时间和单体在接枝溶液中的浓度的增加而增加.荷正电纳滤膜对盐溶液有很好的截留,对盐溶液中的高价阳离子和低价阳离子的截留率分别为95%和65%.但当溶液中存在高价负离子时,膜的截留性能会明显下降.表明静电效应在荷电纳滤膜的分离过程中起了重要的作用.

原子吸收光谱法测定桑蚕丝腺体中钙的含量

采用原子吸收光谱法(AAS)对桑蚕(Bom byx m ori)丝腺体以及丝腺体不同部位中的钙含量进行了分析,并与电感耦合等离子质谱(ICP-MS)和质子诱导X-射线发射(PIXE)结果进行对照。由AAS得到钙在整条丝腺体以及丝腺体的后段、中段和前段的含量分别是1805,1860,1870和680μg/g。实验结果表明,AAS是测定桑蚕丝腺体中钙元素的一种好的方法,其灵敏度完全可以满足测量的要求,且使用AAS进行测试的成本远远低于ICP-MS和PIXE。同时还就测试得出的结果,对钙在桑蚕吐丝过程中的作用进行探讨。

丝素蛋白修饰改性的聚羟基脂肪酸酯支架上人体平滑肌细胞的生长

聚三羟基丁酸脂和聚三羟基己酸脂的共聚物(PHBHHx)是一种具有良好强度和韧性的生物可降解高分子材料,可作为组织工程心脏瓣膜支架的选择材料之一.但其生物相容性尚不甚理想.为此,本工作利用丝素蛋白修饰改性高分子多孔支架,以提高支架的生物相容性.并将人体平滑肌细胞接种在该复合支架上进行体外培养,以证实改性效果.其中,用3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐(MTT)方法测试细胞生长,评估复合支架的细胞相容性.并用扫描电子显微镜观察细胞在支架上的生长形态.结果显示,丝素蛋白修饰改性后的复合支架更有利于细胞的粘附与生长,平滑肌细胞在支架上表现出良好的生长形态.这表明,丝素能够改善多孔支架的生物相容性,使PHBHHx/丝素蛋白复合物能更适宜作为组织工程心脏瓣膜的支架材料.结果对于进一步研究细胞外间质在复合支架上的生长以及体外培养的组织重建有重要的参考意义.

芳纶/玻纤混杂纤维增强摩阻材料的研究

针对摩阻材料无石棉化的发展趋势,以丁腈橡胶改性酚醛为树脂基体,芳纶浆粕-玻纤混杂为增强体,研制出一种混杂纤维增强摩阻材料。经检测,该材料力学性能较高,摩擦性能稳定,摩擦因数在0.45￣0.60,同时具有较好的耐磨性。

蚕丝蛋白与硅溶胶复合材料的研究

采用动态力学测试手段(DMA)并结合扫描电镜和拉曼光谱等方法,考察了用桑蚕丝蛋白与二氧化硅水分散体系(硅溶胶)制备的复合材料的结构与性质.结果表明,在此共混体系中,直径约为100 nm的二氧化硅聚集体与丝蛋白连续相的界面相容性良好.动态力学测试发现,复合材料的动态力学性能在15℃到55℃范围相对于纯丝蛋白材料得到了改善,二氧化硅组分的加入对丝蛋白分子链段的运动性有所阻碍,从而导致了40℃模量损耗的消失.

聚羟基脂肪酸酯的亲水性改性及其与人脐静脉内皮细胞相容性的研究

用丝素蛋白(SF)对微生物合成的高分子聚合物聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯)(PHBHHx)进行亲水改性,以提高材料的生物相容性.水接触角测定和表面自由能分析表明,丝素蛋白在支架表面吸附,使PHBHHx材料表面的水接触角从90°降至51°,表面自由能从37.9 mJ/m2增至57.4 mJ/m2,因而增加了材料的亲水性.进一步对亲水性改性前后PHBHHx多孔支架与人脐静脉内皮细胞(HUVECs)的相容性进行了比较.MTT法细胞活力分析表明,细胞在支架上培养3,5,7天后,其在SF改性PHBHHx多孔支架上的活力显著高于在未改性的PHBHHx支架上的活力;扫描电镜观察细胞生长形貌表明,细胞在改性后多孔支架上黏附及生长5天后,形成了连续细胞单层,其生长状态优于在未改性的PHBHHx支架上的生长状态;胶原含量测定表明细胞在改性后支架上比在未改性支架上有更好的胶原分泌能力,即改性后支架更利于诱导HUVECs分泌细胞外基质(ECM)从而构建类似体内的生长环境.

类珍珠质结构的再生丝素蛋白/文石复合材料的仿生制备

详细研究了不同浓度的聚丙烯酸(分子量为2000,PAA-2k)和镁离子对碳酸钙在再生丝素蛋白(RSF)膜表面结晶的影响.发现单独采用PAA-2k时,碳酸钙主要以方解石形式在RSF膜表面沉积成膜;若加入一定量的镁离子参与共同调控,碳酸钙则有可能在RSF膜表面形成以文石为主的连续薄膜,进而得到了具有类珍珠质结构的层状RSF/文石复合材料.我们认为,吸附在RSF膜表面的PAA对碳酸钙成核诱导作用及其溶液中PAA对碳酸钙结晶抑制作用共同导致RSF膜表面碳酸钙薄膜的形成.

具有定向形貌的丝蛋白支架的制备

利用冰晶为模板并结合冷冻干燥技术,成功地获得了具有一定力学强度的定向多孔丝蛋白支架.采用扫描电镜、流变、拉曼光谱和压缩测试等方法,考察了丝蛋白原液在不同pH值和初始浓度的情况下对定向支架的成因、内部形貌及力学性能的影响.结果表明,当溶液的pH值为4.4,浓度由低到高时,所制备的丝蛋白支架内部将分别出现纤维状结构、轴向片层状和梭状多孔结构.特别是由初始浓度为15%(及以上)的丝蛋白溶液定向冷冻得到的支架,在压缩试验中表现出较好的力学性能,其轴向压缩模量和屈服应力分别达122.6和6.9MPa,满足了进一步应用的基本需求.

紫外辐照接枝制备亲水性两性纳滤膜

通过紫外辐照在酚酞基聚芳醚酮(PEK-C)超滤膜表面引发自由基共聚反应,依次接枝二甲基二烯丙基氯化铵(DADMAC)和对苯乙烯磺酸钠(SSS),制成亲水性、表面载有两种不同电荷的纳滤膜.通过测定膜的纯水通量和对不同盐溶液表观截留率的变化,系统研究了单体浓度和接枝时间对膜的分离性能的影响.结果表明,用这种方法制成的亲水性两性纳滤膜对盐溶液的截留作用与两种单体在接枝液中的浓度和接枝时间有关.膜对由高价同离子和高价反离子组成的盐表现出优良的截留作用.

蚕丝纤维/丝蛋白复合材料力学性能的优化

在制备具有良好力学性能的蚕丝纤维/丝蛋白复合材料的基础上,采用力学测试、扫描电镜以及广角X-射线衍射等手段,考察了溴化锂预处理和甲醇后处理这两种方法对蚕丝纤维/丝蛋白界面性能的影响.力学测试的结果表明,在相同纤维含量(如20 wt%)的情况下,采用6 mol L-1溴化锂对定向排列的蚕丝纤维预处理10 min,所得的蚕丝纤维/丝蛋白复合材料力学性能最佳,其平行于纤维排列方向的拉伸强度、断裂伸长率及断裂能分别达到142 MPa、23.5%和18.6 kJ kg-1.复合材料经甲醇后处理后,其垂直于纤维方向的拉伸强度和断裂伸长率(与未经任何处理的复合材料相比)分别为46 MPa(versus 20 MPa)和2.4%(versus 1.3%),表明蚕丝纤维和丝蛋白基体间的界面粘结力有了进一步提高.同时扫描电镜对复合材料拉伸断面的观察也显示,两种处理都能够使蚕丝纤维与丝蛋白基体的界面结合性能得到明显的改善.

时间分辨全反射红外光谱对醋酸诱导丝蛋白构象转变的研究

采用时间分辨全反射红外光谱为主要分析手段,对醋酸在丝蛋白膜中的扩散过程及其对丝蛋白构象转变机理进行了研究.结果表明,醋酸能够诱导丝蛋白构象转变为β-折叠.醋酸的扩散速率和β-折叠构象的生成速率较为相似,表明醋酸分子渗透到丝蛋白聚集体中是破坏丝蛋白原有氢键并诱导肽链重排,进而实现构象转变的一个先决条件.同时,通过比较真空干燥处理前后丝蛋白膜的实验结果,证实了丝蛋白中的水含量是影响醋酸的扩散速度以及丝蛋白多肽链重排速度的一个重要因素.