醇诱导明胶及胶原水解物的简单凝聚行为研究

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胶原蛋白因具有良好的生物相容性、生物可降解性、低免疫原性、亲水性等优异特性而受到广泛的关注。明胶和胶原蛋白水解物是胶原蛋白通过部分水解和热变性所得产物,与胶原蛋白具有同源性,并且与胶原蛋白含有相似的序列和氨基酸类型。明胶和胶原蛋白水解物由于具有良好的水溶解性,其加工和利用更加容易。简单凝聚是一种广泛用于制备高分子材料的方法。本论文分别以明胶和鱼胶原蛋白水解物为研究对象,醇为不良溶剂,诱导明胶和胶原水解物在溶液中产生简单凝聚,并探讨其凝聚过程的影响因素及凝聚机理。通过添加醇试剂诱导了明胶在水溶液中的简单凝聚。明胶溶液中的凝聚是由相分离引起的,并且由乙醇作为不良溶剂驱动,对明胶链的聚集和重排具有重大影响。通过静态凝聚的方法研究了温度和明胶浓度对凝聚形态的影响。扫描电镜(SEM)测试结果表明,明胶浓度和温度对明胶凝聚物的形态有重要影响。用较低温度的乙醇(<25℃)处理高浓度的明胶溶液(>4.8 wt%),明胶凝聚物形貌趋于形成网络形态。在接近室温的条件下,用乙醇处理低浓度的明胶溶液时(<4.8 wt%),明胶凝聚物形貌趋于形成纳米球聚集体形貌。用较高温度的乙醇处理后,可以获得分散的纳米球。通过在搅拌下将乙醇和明胶溶液直接混合可以获得明胶-乙醇体系悬浮液,扫描电镜和透射电镜表明,悬浮液中明胶凝聚为分散的纳米球。粒径分析表明,通过改变VGel:VEt OH和明胶浓度可调节纳米球的大小。通过浊度和吸光度测量进一步研究凝聚动力学。结果表明,凝聚体系是通过明胶的相分离和重排来实现的,体系最终达到平衡和稳定状态取决于VGel:VEt OH。光散射结果进一步揭示了乙醇诱导明胶凝聚体系具有温度敏感性,明胶凝聚物的粒径随着升温降温循环,可呈现周期性变化。采用小角X射线散射(SAXS)技术研究了明胶-乙醇体系悬浮液中明胶凝聚物Rg和分形维数D的变化,结果表明乙醇诱导明胶体系为多分散体系,改变VGel:VEt OH和明胶浓度可以调节明胶凝聚物的大小。这项工作为使用简单凝聚法构建明胶基材料提供了有用的信息。胶原水解物溶液中的凝聚是由相分离引起的,并且由乙醇作为不良溶剂驱动,对胶原水解物链的聚集和重排具有重大影响。通过静态凝聚的方法研究了温度和胶原水解物浓度对凝聚形态的影响。扫描电镜(SEM)测试结果表明,用较低温度的乙醇(<25℃)处理高浓度的胶原水解物溶液倾向于形成微球形态。高温乙醇不利于胶原水解物凝聚,反而提高了胶原水解物在水-乙醇中的溶解度。通过在搅拌下直接混合胶原水解物溶液和乙醇,可以成功获得分散的纳米球。通过浊度和吸光度测试,进一步研究胶原水解物凝聚动力学行为,胶原水解物-乙醇体系悬浮液的吸光度和浊度会随乙醇体积VEt OH和胶原水解物浓度的增加而增加。通过自建的透光率测量装置评估了乙醇诱导的乳状悬浮液的稳定性。结果表明,乙醇体积VEt OH高的乳状悬浮液由于胶原水解物在水中的溶解而逐渐变澄清。p H值约为7时,胶原水解物分子带负电,出现最大吸光度。由于分子量较低,胶原水解物的凝聚行为与胶原和明胶的凝聚行为有很大不同
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