壳聚糖/海藻酸钠自修复水凝胶的制备与性能

目的:水凝胶因与细胞外基质具有极其相似的性质在生物医用领域被广泛应用,而传统水凝胶的生物相容性和复杂的制备工艺限制了其应用的发展。本研究以天然多糖(壳聚糖和海藻酸钠)为原料设计一种自修复水凝胶的制备方案,拓展其在生物医用领域的应用。方法:首先,采用高碘酸钠氧化海藻酸钠(OSA)的方法制备带双醛基的OSA;然后,壳聚糖(CS)分子链上的氨基与OSA分子链上的醛基发生席夫碱反应形成亚胺键得到CS-OSA水凝胶。结果:红外光谱、扫描电镜和旋转流变仪表征结果表明,OSA和CS能够快速点击交联形成水凝胶,凝胶时间小于10 s,具有三维多孔结构、优异的机械性能和自修复性能。抑菌实验证明了该水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有明显的抑菌性能,体外细胞培养实验证明该水凝胶没有明显的细胞毒性,动物皮肤创面模型实验证明该水凝胶具有促创面愈合的效果。结论:CS-OSA水凝胶具有良好的生物相容性和促创面愈合效果,在生物医用领域具有很好的应用前景。     

高强度水凝胶的制备及其热致驱动性能

目的:受含羞草叶片运动循环机制的启发,本研究成功制备了一种高强度双层热响应型水凝胶,可在水、油甚至露天环境中发生驱动行为。方法:该水凝胶以聚(丙烯酰胺-丙烯酸)/纤维素纳米纤维(PPAM-AA/CNF)为底层,以聚(N-异丙基丙烯酰胺)/纤维素纳米纤维(PNIPAM/CNF)为顶层,构建的双层双网络结构有助于提高水凝胶驱动器的力学性能和驱动灵敏度。结果:PAM-AA/CNF+PNIPAM/CNF水凝胶拉伸强度和断裂伸长率分别为(427.00±0.02)kPa和(403.05±9.30)%。在进一步使用Fe³⁺交联后,PAM-AA/CNF/Fe³⁺+PNIPAM/CNF拉伸强度为1.9 MPa,与生物组织性能相当,且能够以每秒8.21度的高弯曲速度快速提起相当于自身质量80倍的重物。结论:所制备的双层水凝胶具有优良的力学性能和驱动能力,为智能型双层水凝胶在生物医学领域中的应用提供了新的思路。     

壳聚糖基水凝胶药物控制释放体系

水凝胶具有良好的亲水性,充分膨胀后具有与机体组织相似的物理性质,如柔软、有弹性、与生物液之间的界面张力低等。另外,水凝胶还具有孔径、机械强度和尺寸可调性等优点,适于作为药物控制释放的载体形式。壳聚糖是一种天然高分子材料,具有生物活性、良好的生物相容性、完全可降解性及无毒性等优点,是良好的药物控制释放载体材料。以壳聚糖为基材,通过物理方法或化学方法,可制备出pH敏感型、温敏型、光敏型等多种形式、不同性能的水凝胶。就壳聚糖基水凝胶的制备方法进行了详细地论述,包括通过物理作用形成水凝胶的方法及通过化学交联作用制备水凝胶的方法,探讨了壳聚糖基水凝胶对药物的担载和释放,并对其未来的发展前景进行了展望。     

低密度气凝胶的高温结构变化及其耐温性研究

以正硅酸乙酯为原料,采用二步法制备了密度为30 kg/m³的二氧化硅低密度气凝胶块体材料。将低密度气凝胶分别在100、400、600、700、800、900、1 000 ℃下处理后,使用扫描电子显微镜（SEM）、氮吸附等手段表征高温下低密度气凝胶微观结构变化趋势,并与同等条件下处理的密度为100 kg/m³气凝胶的比表面积进行对比。结果表明：在处理温度超过700 ℃后,低密度气凝胶比表面积出现明显下降,纳米多孔结构出现收缩和坍塌,因此其高温耐受温度为700 ℃。虽然密度为30 kg/m³的二氧化硅气凝胶材料具有更为纤细的网络结构和更高表面活性的纳米组成颗粒,但是由于高温下纳米颗粒反应收缩程度大于纳米颗粒尺寸效应,其表现出与100 kg/m³密度的气凝胶材料相同的耐温性。     

纯相SnO2纳米晶薄膜的一步电沉积制备及其结构与光电性能研究

采用一步电沉积在氧化铟锡（ITO）导电玻璃基底上制备纯相SnO₂纳米晶薄膜材料,通过改变沉积条件,研究沉积电位、镀液温度和HNO₃浓度对薄膜组成结构的影响。结果表明：当沉积电位为-0.9 V（vs.SCE）,镀液温度为65℃,HNO₃浓度为50 mmol/L时,所制备的SnO₂纳米晶薄膜为纯相金红石型结构,且薄膜相对连续致密。光电性能测试表明,该薄膜具有优异的光电性能,在可见光区透光率大于90%,带隙为3.75 eV,且电阻率为2.2×10^-3 Ω·cm,载流子浓度为1.9×10²⁰ cm^-3,载流子迁移率为14.8 cm²/（V·s）。故所制备的SnO₂纳米晶薄膜是太阳能电池的理想窗口层材料。     

AuNPs/PEI/GO纳米复合物修饰电极的制备及电化学应用

利用高分子聚合物壳聚糖链上富含的氨基修饰石墨烯,制备了具有独特性质的石墨烯基纳米复合材料,并利用壳聚糖对金纳米粒子良好的保护作用,使金纳米粒子固载到石墨烯纳米复合材料的表面,合成了一种具有生物相容性的金纳米粒子/氧化石墨烯纳米复合材料.同时,利用UV-vis、FT-IR、Zeta电位仪、XRD粉末衍射仪、TEM等对所制备石墨烯基纳米复合材料进行了表征.结果表明,PEI/GO/GC,AuNPs/PEI/GO/GC修饰电极对H2O2具有更好的电化学催化性能.     

低密度二氧化硅气凝胶微观结构与隔热性能表征

以正硅酸乙酯为原料,采用溶胶-凝胶法及超临界流体干燥技术制备了密度为11kg/m³的低密度二氧化硅气凝胶块体材料,并与密度为25kg/m³和38kg/m³的二氧化硅气凝胶块体材料进行性能对比。采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、BET等检测方法对样品的微观结构进行表征,对比了不同密度低密度气凝胶的微观结构,并测试了不同温度下的导热系数。结果表明：相比于密度更大的气凝胶材料,11kg/m³低密度气凝胶具有更为纤细的骨架结构和更大的孔洞尺寸,以及较小的比表面积,室温条件下具有最大的导热系数;在气凝胶密度小于40kg/m³的范围内,呈现出密度越小,导热系数越大的规律。     

基于Au-MOFs的SERS传感器构筑及对挥发性有机化合物的检测

针对挥发性有机气体(volatile organic compounds, VOCs)检测难度大的问题,选用MIL-100(Fe)、UiO-66(Zr)2种具有拉曼吸附增强效应的金属有机框架材料(metal-organic frameworks, MOFs)作为表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scatting, SERS)基底,用于检测几种常见的VOCs,并通过掺入金纳米颗粒(Au NPs)构筑“热点”得到检测性能更优异的复合基底。结果表明：MIL-100(Fe)能够检测出甲苯、丙酮及乙酸乙酯的拉曼信号,UiO-66(Zr)能够检测出异丙醇、异戊二烯的拉曼信号。加入Au NPs提高检测能力后,复合基底Au-MIL-100(Fe)对甲苯的检测限为0.004 mg/m³,异戊二烯的检测限为13.900 mg/m³;Au-UiO-66(Zr)对甲苯的检测限为0.400 mg/m³,异戊二烯的检测限为0.300 mg/m³。复合基底对于VOCs的检测优势来源于不同的MOFs材...     

纳米谷氨酸壳聚糖制备及其体外质粒转染研究

采用表面修饰方法制备出谷氨酸修饰的壳聚糖纳米基因载体。对样品进行红外分析、粒度分析、zeta电位分析、生物相容性、凝胶阻滞分析、DNA保护性试验、体外细胞转染研究。结果显示所制得的谷氨酸修饰的壳聚糖纳米颗粒平均粒径为170nm,其zeta电位为 4.7mV。红外分析显示谷氨酸已通过酰胺键结合在壳聚糖上。MTT实验结果显示纳米颗粒与细胞有良好的生物相容性。凝胶阻滞分析和DNA保护试验结果表明纳米载体可与DNA通过电性结合作用而结合,并可以有效保护DNA,防止核酸酶对其的降解作用。而体外细胞转染的结果表明,谷氨酸修饰的纳米粒能介导pEGFP-N1质粒转染HepG2细胞并在细胞中表达绿色荧光蛋白。因此,谷氨酸修饰的壳聚糖纳米颗粒可作为一种新型非病毒基因载体介导核酸类生物大分子进入细胞内。     

几丁质纳米纤维/壳聚糖复合气凝胶微球的制备与表征

利用壳聚糖高分子溶液与部分脱乙酰几丁质纳米纤维分散液复合制备水凝胶及气凝胶微球,考察几丁质纳米纤维对复合气凝胶的影响。结果表明:所制备的几丁质纳米纤维/壳聚糖复合水凝胶微球的力学性能较单一壳聚糖水凝胶有所提高,并且复合气凝胶微球的孔隙性能相对于单一壳聚糖气凝胶得到显著改善。当复合凝胶微球中几丁质纳米纤维与壳聚糖的质量比为1∶5时,几丁质纳米纤维/壳聚糖复合气凝胶的比表面积从单一壳聚糖凝胶微球的46 m~2/g提高至230 m~2/g,孔径主要分布在20~60 nm,添加了几丁质纳米纤维的复合气凝胶微球的表面及内部的网状结构更为丰富。     

亲水型TiO2纳米阵列的制备及其抗菌性能的研究

近年来研究发现,自然界材料表面结构的特异性,可通过制备相似仿生材料实现。鉴于抗菌材料的广泛需求和应用,仿生抗菌材料成为研究热点之一。由于其化学性质稳定、廉价易得及生物相容性良好,TiO₂材料可被用于仿生抗菌材料的研究,而制备具有仿生结构的可控TiO₂纳米阵列材料具有很大的研究意义。利用简易的水热合成法,通过调控反应时间在掺杂氟的SnO₂导电玻璃（FTO）上成功制备TiO₂纳米阵列材料,进行了物化性能和抗菌性能测试。材料物化分析表明：随着反应时间的增加,TiO₂纳米阵列沿（002）晶相排布更密集,且表面水接触角从85.97°逐渐变化为19.11°。材料的表面抗菌实验结果表明,TiO₂纳米阵列材料对革兰氏阴性菌和阳性菌均表现出了良好的抗菌效果,这将为制备表面亲水性的抗菌复合材料提供备选材料。     

低温真空环境下不同密度二氧化硅气凝胶复合材料隔热性能研究

以正硅酸乙酯、乙醇等为原料,采用溶胶-凝胶反应和超临界干燥工艺制备了密度分别为30、80、120、260、320 kg/m³的纤维增强二氧化硅气凝胶复合材料,分别在常压、25℃下以及真空、-130～25℃的条件下测定了所制备的气凝胶复合材料的导热系数,研究了复合材料的密度及组成对于气凝胶材料隔热性能的影响规律。结果表明：在常压、25℃条件下,在不同密度的气凝胶复合材料中,密度为120 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数最小(0.013 W/(m·K));密度为30、80、120 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数随密度增大而减小;密度为120、260、320 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数随密度增大而增大。在真空、-130～25℃的条件下,密度为120 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数最小;密度为30、80、120 kg/m³的气凝胶复合材料的导热系数随密度增大而减小。在130℃时,由于密度为320 kg/m³的气凝胶复...     

基于二氧化锆/纳米金溶胶凝胶膜固定辣根过氧化物酶的H2O2生物传感器的研制

将辣根过氧化物酶(HRP)、二氧化锆溶胶凝胶、纳米金按一定的比例混合,成功制备了以二氧化锆/纳米金溶胶凝胶为载体的性能优良的过氧化氢生物传感.二氧化锆溶胶凝胶具有良好的生物相容性,并提供了良好的微环境保持HPR的生物活性.纳米金与HPR形成静电复合物,有效促进了酶与电极表面的电子传递.该生物传感器性能优良,线性范围为7·0μmol/L至3·9mmol/L,检测下限为4·0μmol/L.最后探讨了pH、工作电位、干扰物质对生物传感器的影响.     

基于纳米纤维素超分子水凝胶的制备及性能表征

采用硝酸铈铵(CAN)为引发剂,在水性溶液中,将聚乙二醇甲基丙烯酸酯(OEGMA_(475),M_w=475)单体接枝到纳米纤维素晶体(Cellulose nanocrystals,CNCs)表面,制备得到纳米纤维素接枝共聚物CNCs-POEMA.将共聚物和α-环糊精(α-CD)按照一定的质量配比在水溶液中制备得到一系列超分子水凝胶,该水凝胶具有温度敏感特性,可在一定的温度下实现凝胶-溶胶的可逆转化.对于两种组分的浓度与凝胶的形成条件、溶胶-凝胶转变温度(T_(trans))以及流变性能进行了初步的研究,该凝胶具有良好的生物相容性,在生物医用材料方面有潜在应用前景.     

纳米纤维基可水洗口罩的制备及性能

以不同质量分数的聚酰胺酸(PAA)溶液为前驱体，采用静电纺丝法制备不同结构的PAA纳米纤维膜，并对其微观形貌进行表征。结果表明，当PAA的质量分数为20%时，静电纺纳米纤维表面光滑且直径均匀。测试不同面密度下PAA纳米纤维膜的过滤性能及力学性能，结果显示，面密度为5 g/m²的PAA纳米纤维膜具有较为优异的过滤性能及力学性能。进一步探究热交联工艺对聚酰亚胺(PI)纳米纤维膜成型的影响，并将逐级交联20 min处理后的PI纳米纤维膜与熔喷层、针织层复合，得到具有多层结构的纳米纤维防护口罩，结果表明，口罩的初始过滤效率高达98.1%,水洗30次后仍可保持81.8%的过滤效率。由此可见，PI纳米纤维膜具有优异的结构稳定性与过滤性能，对提升口罩的耐水洗性具有重要意义。     

基于壳聚糖的水凝胶用于伤口敷料的研究进展

伤口敷料具有促进创面愈合和保护创面不受感染的特点,广泛应用于临床治疗.以天然多糖壳聚糖为原料构筑的水凝胶材料具有独特的三维网络结构和促进伤口愈合能力,在伤口敷料的应用方面受到关注.文章从水凝胶伤口敷料的性能要求如生物相容性、抗菌性能、黏合性和强度、止血性能及抗氧化性等出发,对近年来基于壳聚糖的水凝胶伤口敷料的设计和制备研究进行了总结与概括,并对该类水凝胶伤口敷料的未来发展和应用前景进行了展望.     

壳聚糖/纳米TiO2复合材料及其应用

壳聚糖/纳米TiO2复合材料兼具了壳聚糖的抗菌性、成膜性、生物相容性以及纳米TiO2的抗菌性、光催化作用等特性.本文介绍了壳聚糖/纳米TiO2复合材料的制备方法,从应用的角度,综述了其在去除污染物、果蔬保鲜、纺织材料整理、智能传感器、医疗领域等方面的研究现状.     

PVA-碳量子点复合荧光水凝胶的制备及性能研究

荧光水凝胶因其优异的光学性能、生物相容性等优点受到广泛关注。本研究通过冻融法，将硅烷碳点(Si-CDs)与聚乙烯醇(PVA)复合，制备了一种具有pH响应性和抗菌活性的聚乙烯醇-碳量子点复合荧光水凝胶(PVA-CDs),表征了PVA-CDs水凝胶的微观结构，并研究了其机械性能、流变性能、吸水性、细胞相容性以及抗菌活性。实验结果表明，碳量子点的引入，显著改善了水凝胶的力学性能，降低了水凝胶的溶胀比。在不同的酸碱环境中，掺杂了荧光碳点的PVA-CDs复合水凝胶显示出不同颜色的荧光，证明PVA-CDs复合水凝胶具有优异的pH响应性。经PVA-CDs复合水凝胶处理的细菌培养板上形成了清晰可见的抑菌圈，表明其有良好的抗菌活性。此外，所制备的荧光水凝胶材料同时具备pH响应性、抗菌活性和细胞相容性，为开发生物医用材料提供了新的思路和重要理论依据。     

一种新型磁性壳聚糖/海藻酸钠复合凝胶球的制备与性能研究

以海藻酸钠水凝胶为骨架, 结合壳聚糖和磁性Fe₃O₄, 开发出一种新型的磁性壳聚糖/海藻酸钠复合凝胶球(MCSB)制备方法, 并通过正交试验和单因素实验, 探究不同制备条件对复合凝胶球制备效果的影响, 确定最优制备条件: CaCl₂浓度为2.5 g/L, 海藻酸钠浓度为24 g/L, 壳聚糖添加量为5 g/L, 磁流体添加量为4.64 g/L。制备出的凝胶球表面光滑, 大小均匀, 纯黑色, 呈球形, 直径在2 mm左右, 具有顺磁性。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、同步热分析(TGA)等手段对凝胶球进行表征。结果表明, MCSB的热稳定性良好, 凝胶球表面的活性基团主要有羟基、氨基、羧基等。吸附性能实验表明, 当MCSB用量为20 mg时, 对40 mL 25 mg/LCu²⁺溶液的吸附去除率为78.13%, 表明磁性壳聚糖/海藻酸钠复合凝胶球是一种制备简单、效果良好的新型复合吸附剂。     

GS-SSCNTs-MnNPs复合材料的制备与锂离子电池负极性能研究

在超声环境下,采用强氧化法将多壁碳纳米管(MWCNTs)切割成长径比小于5的超短碳纳米管(SSCNTs),通过简单的湿化学法将其与MnO_x纳米颗粒(Mn_xNPs)植入还原性氧化石墨烯片层中,热处理后,形成GS-SSCNTs-MnNPs纳米复合材料.通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和X-射线衍射(XRD)等制备材料的形貌结构,采用循环伏安和恒流充放电研究其锂离子电池负极性能.结果表明:GS-SSCNTs-MnNPs纳米复合材料在180 mA?g^-1电流密度下具有高达1 100 mA?h?g^-1的可逆容量,且表现出优异的功率和循环稳定性能,循环100圈之后,仍具有高达837 mA?h?g^-1的可逆容量(1 440 mA?g^-1).