N-羧丙酰壳聚糖钠增强改性壳聚糖棒材

采用原位沉析法制备N-羧丙酰壳聚糖钠增强改性的三维壳聚糖复合棒材, 并用傅里叶变换红外(FTIR)光谱、X射线衍射(XRD)、热重(TG)分析、扫描电镜(SEM)以及力学性能测试等方法研究复合棒材结构与性能之间的关系. FTIR分析表明, 壳聚糖分子中的氨基官能团和乙酰氨基官能团均与N-羧丙酰壳聚糖钠分子中的羧酸盐官能团发生强烈的静电相互作用. 加入N-羧丙酰壳聚糖钠后: 两种分子间产生强烈的静电相互作用, 限制了大分子链的运动, 使得大分子链趋于刚性, 同时复合棒材的层状叠加结构变得更加紧密, 提高了复合棒材的热稳定性与力学性能; 大分子链的刚性增强, 限制了分子链排入晶格, 从而降低了壳聚糖的结晶度. 当复合棒材中含有15% (w)的N-羧丙酰壳聚糖钠时, 其弯曲强度和弯曲模量可达156.0 MPa、5.3 GPa, 与纯壳聚糖棒材相比, 分别提高了68.8%、29.3%.因此, N-羧丙酰壳聚糖钠可有效地增强改性三维壳聚糖棒材, 该三维复合物棒材有望用作骨折内固定材料.     

原位沉析法制备碳酸钙/壳聚糖三维复合材料的研究

将含有Ca²⁺的壳聚糖溶液与含有CO^2-₃的碱溶液用离子可渗透膜隔离,根据膜渗透原理,使膜内壳聚糖与碱液原位沉析,生成碳酸钙,得到具有高强度的碳酸钙(CaCO₃)/壳聚糖(CS) 三维复合材料. XRD测试结果表明,生成的碳酸钙以方解石晶型存在. 从SEM可以观察到碳酸钙颗粒尺寸约为5～10 μm,并且颗粒呈有序分布,它们以棒材的纵轴为中心,围绕中心呈环状分布. 对不同碳酸钙含量的复合棒材进行了弯曲性能测试,其弯曲强度随碳酸钙含量的增大先上升后下降. 在碳酸钙质量分数为10％时,弯曲强度达到最大值(约为113 MPa),弯曲模量为2.6 GPa.     

原位沉析法制备磁性氧化铁羟基磷灰石/壳聚糖棒材

首先通过化学沉淀法制备磁性氧化铁羟基磷灰石(Fe3O4/HA),然后以壳聚糖(CS)为基体,利用原位沉析法将Fe3O4/HA与CS复合,制得磁性Fe3O4/HA/CS复合材料.经XRD、粒径分布和PPMS测试,结果表明了Fe3O4/HA复合物的生成.系统研究了磁性Fe3O4/HA/CS棒材力学性能的影响因素,最终确定Fe3O4与HA质量比为3∶17,磁性Fe3O4/HA与CS质量比为9∶91时,棒材的力学性能最优,弯曲强度可达到87.0 MPa,弯曲模量1.57 GPa.     

原位沉析法制备可吸收壳聚糖/羟基磷灰石棒材

利用原位沉析法制备出一种以壳聚糖 (Chitosan ,CS)为基体 ,羟基磷灰石 (Hydroxyapatite,HA)为填料的新颖的复合材料 ,系统研究了HA含量对复合材料的力学性能和吸水率的影响 .CS HA的弯曲强度为 6 7 8(MPa) ,弯曲模量为 3 3(GPa) ,剪切强度为 2 1 2 (MPa) ,压缩强度为 4 7 8(MPa) ,均比人的自然骨高 2～ 3倍 ,基本满足了作为骨折内固定材料的力学性能的要求 .HA加入到CS使CS HA复合材料的吸水率下降 ,有助于延缓其力学强度在湿态环境下的衰减     

原位复合法制备层状结构的壳聚糖/羟基磷灰石纳米材料

用原位复合法制备了高性能的壳聚糖/羟基磷灰石(CS/HA)纳米复合材料.用预先沉积的壳聚糖膜将含有羟基磷灰石前驱体的壳聚糖溶液与凝固液隔离,同时控制壳聚糖沉积与羟基磷灰石前驱体转化为羟基磷灰石的过程,使其缓慢且有序地进行.当pH值改变时,质子化的壳聚糖分子链在负电层诱导下有序沉积并形成层状结构与羟基磷灰石原位生成CS/HA,并实现二者分子级复合.XRD和TEM测试证实原位生成的磷酸盐是羟基磷灰石,且其颗粒长约为100nm,宽30～50nm.SEM结果表明,用原位复合法制备的材料具有层状结构,CS/HA(质量比100/5)纳米复合材料弯曲强度高达86MPa,比松质骨的高3～4倍,相当于密质骨的1/2,有望用于可承重部位的组织修复材料.     

纤维素/壳聚糖共混透明膜的制备及阻隔抗菌性能研究

利用壳聚糖溶液包覆法制备了具有高气体阻隔性及抗菌性的透明纤维素膜,其扫描电镜照片证明壳聚糖厚度在1.31 ～4.07 μm之间.通过红外光谱、紫外光谱、热重分析仪、电子万能试验机和接触角测试仪对纤维素/壳聚糖共混膜的结构和性能进行了详细研究,结果表明由于壳聚糖和纤维素之间具有一定的氢键相互作用,使得纤维素/壳聚糖共混膜较好地保持了纯纤维素膜的机械强度,其拉伸强度都大于110 MPa.此外,壳聚糖的包覆对纤维素膜的透明性没有影响,它在600 ～ 800 nm处的透光率仍维持在80％左右,并且提高了纤维素膜的疏水性,其水接触角从纤维素膜的70°提高到了100°.利用气体渗透仪进一步研究了纤维素/壳聚糖共混膜的氧气阻隔性,结果表明该膜具有很好的氧气阻隔性,其氧气渗透系数甚至低于市场上理想的氧气阻隔材料乙烯-乙烯醇共聚物(EVA).金黄色葡萄球菌抗菌测试表明,通过壳聚糖包覆法改性纤维素能够明显提高纤维素膜的抗菌性.     

不同干燥条件下壳聚糖膜表面的微观结构及微观力学性能

以自然风干(NW)、真空干燥(VD)及红外干燥(ID)三种干燥方式制备了壳聚糖膜.利用原子力显微镜(AFM)研究这三种壳聚糖膜的表面形貌及微观力学性能.实验结果表明VD和ID改善了膜材料的表面平整度,膜表面粗糙度分别为(5.47±1.34)和(2.79±0.93)nm,均显著低于NW膜((30.67±8.06)nm).干燥条件对壳聚糖膜的微观力学性能有较大影响:ID壳聚糖膜的粘附力((2595.0±68.5)pN)显著大于NW壳聚糖膜((982.6±149.3)pN)和VD壳聚糖膜((1817.9±279.2)pN);而ID壳聚糖膜的杨氏模量((158.8±15.2)MPa)则低于NW壳聚糖膜((204.3±22.7)MPa)和VD壳聚糖膜((195.8±14.6)MPa)的.     

壳聚糖氧化自组装膜的制备及其性能

由高碘酸钠和壳聚糖溶液反应,成功制备出壳聚糖氧化自组装膜。采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射法对氧化自组装膜进行了结构表征,并对膜的吸水率及其力学性能进行了测试。当壳聚糖为3 g,而高碘酸钠加入量等于0.010 g时,得到壳聚糖氧化自组装膜的最佳的抗张强度,干膜为54.32 MPa,湿膜为29.11 MPa,相对壳聚糖膜分别提高了17.52%和26.78%;并且得到了最佳的阻水性,其吸水率为78.51%,相对于壳聚糖膜降低了6.88%。     

三维壳聚糖材料中水的状态与其性能的关系

利用原位沉析法制备了具有层状结构的高强度三维壳聚糖(chitosan,CS)材料,由于CS分子结构中存在大量的亲水基团,容易吸附水分子.通过热分析(TGA,DSC)测试发现吸水后的CS材料中的水分是以3种不同的状态存在,结合水、中间态水和自由水.结合力学性能的方法分析不同状态的水对材料性能的影响.结果表明,结合水和CS以氢键紧密结合,有较好的热稳定性,对材料的力学性能有增强作用;CS棒材在环境中吸附的中间态水相当于一种增塑剂,随着水含量的增加,材料力学性能的下降符合Fermi经验公式;中间态水达到饱和之后,自由水开始出现,自由水和CS之间的作用力很弱,温度较低时会结晶成冰.自由水的渗透与中间态水比对材料的力学性能没有明显的影响.     

海藻酸钠-壳聚糖微胶囊膜强度的研究

以乳化/内部凝胶化法制备了海藻酸钠-壳聚糖微胶囊,重点考察了成膜反应过程中影响微胶囊膜强度的几个主要参数,实验发现,壳聚糖分子量低于100000,成膜反应时间高于15min,壳聚糖溶液pH值在6.0左右时制备的微胶囊膜强度较高.初步探讨了海藻酸钠与壳聚糖两种高分子发生聚电解质络合反应的机制.     

Chitosan and multi-walled carbon nanotube composite rods

<正>Multi-walled carbon nanotubes(MWNTs) and chitosan(CS) composite rods with layer-by-layer structure were prepared via in situ precipitation method.On the one hand,some MWNTs fragments with open tips played the role of nuclear agent to improve the crystallinity of CS.On the other hand,MWNTs embedded in CS matrix to absorb energy when the composite rods were destroying.Nanotubes pulled out from CS matrix,and lots of holes remained,so MWNTs could endure external stress effectively.The bending strength and bending modulus of CS/MWNTs rods(100/0.5,W/W) arrived at 130.7 MPa and 4.4 GPa respectively,increased by 34.3%and 7.3%compared with those of pure CS rods.Consequently, CS/MWNTs composite rods with excellent mechanical properties could be a novel device used for bone fracture internal fixation.     

原位沉淀法制备CS/nHA多孔复合支架及其性能

通过原位沉淀法和冷冻相分离技术得到含有钙磷前驱体(CaP)的初始多孔支架, 利用多孔支架表面原位生成的壳聚糖(CS)膜减缓NaOH溶液中OH^-离子的渗透速率, 以达到纳米羟基磷灰石(nHA)缓慢形成的目的, 从而制得nHA 分布均匀的CS/nHA多孔复合支架. 利用扫描电镜(SEM)和万能试验机研究复合支架的结构和性能, 发现nHA为针状结构, 长度为80200 nm, 宽度为2050 nm. 随着nHA含量的增加, 复合支架的孔隙率下降, 由(93.8±3.3)%降至(87.7±3.8)%, 压缩强度则逐渐提高, 由(0.5±0.09) MPa增加至(1.5±0.06) MPa. 当复合支架中nHA质量分数为25%时, 未发现nHA团聚现象, nHA均匀地分布于CS基体中. 通过红外光谱(FTIR)、 X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱(XPS)等分析推断, nHA与CS之间可能存在配位和氢键作用. 细胞实验结果表明, CS/nHA多孔复合支架具有良好的生物相容性, 细胞在支架内部贴壁黏附生长. CS/nHA多孔复合支架有望在骨组织工程领域具有良好的应用前景.     

多孔β-磷酸三钙/壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶的制备与性能

以NaCl为致孔剂,采用溶盐致孔法制备了多孔β-磷酸三钙/壳聚糖/聚乙烯醇（β-TCP/CS/PVA）复合水凝胶材料。 通过对比其含水率、溶胀比、拉伸强度、X射线衍射谱图、SEM和热重分析曲线,探讨了在相同环境下壳聚糖与β-磷酸三钙（β-TCP）的不同用量对聚乙烯醇(PVA)的结晶度以及对材料性能的影响。 此复合材料含水率为70%~76%。 当壳聚糖与β-TCP的质量比为2∶8时,复合材料的拉伸强度为0.56 MPa,断裂伸长率达到370%,其较好的力学性能,足以承受正常人眼压,可用作人工角膜周边支架材料。     

脉冲电化学沉积法制备羟基磷灰石/壳聚糖复合涂层的研究

采用脉冲电化学沉积法在钛金属表面制备出羟基磷灰石/壳聚糖(HA/CS)复合涂层,实现CS与HA在微观尺寸上的复合与杂化.比较了脉冲电位与恒电位模式下复合涂层的形成,研究了电位高低及壳聚糖浓度对复合涂层性能的影响.结果表明,与恒电位模式比较,脉冲电位下制备的涂层较均匀、结晶性好、CS含量高,并且HA与CS杂化程度高.脉冲...