發(fā)布時(shí)間：2018-04-30 01:40

  本文選題：海藻酸鈉 + 可控外部凝膠�。� 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：由于具有凝膠條件溫和、可降解、生物相容、低毒、可再生、價(jià)格低廉、易修飾等優(yōu)異特性,海藻酸鈉(SA)在功能材料領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用�；赟A與二價(jià)陽(yáng)離子的溶凝膠轉(zhuǎn)變作用可以構(gòu)建膜、微球、凝膠以及纖維等各種形式的功能材料。然而,在構(gòu)建SA基膜材料過(guò)程中,過(guò)快且不可控的溶凝膠轉(zhuǎn)變對(duì)于膜材料的性能是極為不利的,目前還未有一種有效的外部凝固浴體系用于藻酸鹽基膜材料的可控制備。從另一角度,快速的溶凝膠轉(zhuǎn)變過(guò)程是制備SA基凝膠微球的基礎(chǔ)。由于SA分子鏈富含能夠吸附正電性物質(zhì)的羧基,因此SA基微球被廣泛應(yīng)用于重金屬及染料等吸附領(lǐng)域,但其在蛋白吸附領(lǐng)域的應(yīng)用還有待開(kāi)發(fā)。此外,如何在更多領(lǐng)域使用已工業(yè)化可得天然高分子替代合成高分子開(kāi)發(fā)高附加值功能材料也成為亟需解決的問(wèn)題。為此,本論文首先嘗試開(kāi)發(fā)一種新型外部可控凝固浴體系,抑制SA膜制備過(guò)程中的過(guò)快凝膠速率,以期制備高性能SA基單組份膜及共混膜。然后,利用SA與鈣離子(Ca~(2+))快速溶凝膠轉(zhuǎn)變構(gòu)建SA基單組份凝膠微球及聚多糖共混凝膠微球,并對(duì)其在蛋白吸附領(lǐng)域應(yīng)用的可行性進(jìn)行初步評(píng)估。通過(guò)向CaCl_2/H_2O溶液中加入不同含量(0 40%)的乙醇(C2H5OH)作為凝固浴制備海藻酸鈣膜(Ca-SA)。研究發(fā)現(xiàn)向凝固浴中加入乙醇可以顯著降低膜的尺寸收縮、表面粗糙度和光阻隔度,改善膜的外觀性能,同時(shí)提高膜的濕態(tài)和干態(tài)機(jī)械性能。此外,乙醇的加入不影響凝膠反應(yīng)以及凝膠均勻性,且當(dāng)乙醇含量不超過(guò)30%,不會(huì)影響Ca-SA膜的凝膠程度。乙醇的加入可以降低交聯(lián)過(guò)程中SA膜的水合過(guò)程(溶脹),進(jìn)而降低了Ca~(2+)滲入SA膜基體的速率以及與SA分子鏈上羧基(-COO-)的接觸幾率,從而抑制了SA溶凝膠轉(zhuǎn)變速率,實(shí)現(xiàn)溶凝膠轉(zhuǎn)變過(guò)程的可控。此外,Ca Cl_2/H_2O/C2H5OH凝固浴也可用于制備海藻酸鈣/魔芋葡甘聚糖共混膜(Ca-SA/KGM)以及進(jìn)一步脫乙酰改性的海藻酸鈣/脫乙酰魔芋葡甘聚糖共混膜(Ca-SA/DKGM)。研究發(fā)現(xiàn)共混以及脫乙酰改性均使得Ca-SA/KGM膜的機(jī)械性能和熱穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。采用Ca~(2+)和戊二醛(GA)共同交聯(lián)制備海藻酸鈣凝膠微球(Ca-SA),并探究其對(duì)水溶液中正電性蛋白溶菌酶的吸附性能。隨著凝固浴中Ca~(2+)濃度的增加,Ca-SA凝膠微球的孔體積和粒徑下降,但粒徑分布、球形度以及抗壓性能都得到了提高。此外,隨著凝固浴中Ca~(2+)濃度的增加,溶脹度先下降后趨于平緩,而微球Ca~(2+)含量卻先增加后趨于平緩,二者的變化趨勢(shì)相互印證表明隨著凝固浴中Ca~(2+)濃度的增加,Ca-SA凝膠微球中-COO-的含量逐漸減少,并直至不變�；赟A分子鏈上本身含有的大量-COO-,Ca-SA凝膠微球?qū)φ娦缘娜芫妇哂袃?yōu)異的吸附性能,p H為6,吸附時(shí)間為12h時(shí)的吸附量可達(dá)213.63mg/g。其吸附過(guò)程可用偽二階動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行描述,并符合Langmuir吸附模型。此外,Ca-SA凝膠微球具有較好的重復(fù)使用性,且吸附/脫附不會(huì)對(duì)溶菌酶的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象產(chǎn)生影響。Ca-SA凝膠微球具有與其他陽(yáng)離子改性吸附材料(-COOH或-SO3H)相當(dāng)?shù)娜芫肝叫阅��；诜肿渔溕献詭У拇罅眶然?無(wú)需任何改性即可自發(fā)、高效的吸附溶菌酶。將SA分別與具有不同分子結(jié)構(gòu)和性能的水溶性聚多糖羧甲基纖維素鈉(CMC)、木聚糖(Xylan)和殼聚糖(CS)進(jìn)行共混、交聯(lián)制備藻酸鈣基共混凝膠微球。研究發(fā)現(xiàn)三種共混凝膠微球的物化性能與其內(nèi)部含有的不同相互作用有關(guān),除了三種體系中均含有的Ca~(2+)交聯(lián)和GA引入的共價(jià)交聯(lián)兩種主要影響因素外,Ca-SA/CMC體系中CMC與Ca~(2+)存在弱交聯(lián)以及強(qiáng)氫鍵作用,Ca-SA/Xylan體系中存在支鏈導(dǎo)致的鏈剛性作用,Ca-SA/CS存在聚電解質(zhì)間的靜電作用,這些作用使得共混體系性能產(chǎn)生不同的變化趨勢(shì)。因此,可以通過(guò)改變共混多糖的種類(lèi)及共混配比來(lái)提高或調(diào)控藻酸鹽共混凝膠微球的性能。此外,CMC的引入將Ca-SA凝膠微球的溶菌酶最大吸附量提高至236.34mg/g,吸附平衡時(shí)間縮短至8h,同時(shí)CMC對(duì)凝膠微球的吸附機(jī)理和吸附選擇性沒(méi)有影響。這主要是由于CMC本身也含有大量-COO-,但其與Ca~(2+)的交聯(lián)能力較弱,因此CMC的引入能夠提高Ca-SA/CMC凝膠微球中用于吸附蛋白的活性-COO-的含量。
[Abstract]:鐢變簬鍏鋒湁鍑濊兌鏉′歡娓╁拰,鍙檷瑙，

本文編號(hào)：1822534