¿Qué son los polímeros activos?
2006-10-06 09:48:35
Ensamblaje de biomateriales biomiméticos
Polímeros activos
Ensamblaje de materiales biomiméticos Biomateriales
Ji Jian·Shen Jiacong
(Departamento de Ciencia e Ingeniería de Polímeros, Universidad de Zhejiang, Hangzhou 310027)
El papel de los materiales biomédicos en el diagnóstico y tratamiento médico Su aplicación ha enriquecido enormemente los métodos médicos modernos y mejorado la calidad de vida humana. Sin embargo, la contradicción entre las funciones no específicas de las interfaces biológicas materiales y las funciones específicas de la vida determina que la mayoría de los materiales biológicos utilizados actualmente no sean perfectamente compatibles con los sistemas vivos.
El comportamiento de autoensamblaje es uno de los comportamientos básicos omnipresentes en los sistemas vivos. Diferentes biomoléculas forman espontáneamente sistemas de ensamblaje complejos pero precisos basados en los principios de energía mínima y formas complementarias para lograr diversas funciones biológicas. Inspirándose en este fenómeno básico de la vida, nuestro grupo de investigación explora la preparación de nuevos biomateriales con estructuras y funciones biónicas a través del diseño molecular y el diseño de superficies de materiales.
1. Biorreconocimiento y autoensamblaje in situ de biomoléculas ⅰ
El estudio sobre el comportamiento de ensamblaje del polímero de injerto de octadecil polioxietileno (SPEO) en la interfaz del polímero muestra que el SPEO tiende a existir. en forma de cadenas de cola en la interfaz polímero/agua, que pueden formar una estructura sándwich de matriz hidrófoba-polioxietileno-octadecilo en la superficie. Esta estructura se basa en el efecto no específico de la proteína de resistencia y tiene la propiedad de adsorber específicamente octadecilo y albúmina a través del sitio de "bolsillo". Se puede obtener un material de recubrimiento anticoagulante en el entorno donde se utiliza el material. inducirse in situ en la sangre [1-3]. Sobre la base del comportamiento autoorganizado de los grupos octadecilo en la interfaz del polímero, también se desarrolló un material médico de cloruro de polivinilo automodificado con albúmina in situ4.
Analizando y simulando la estructura de enlaces de hidrógeno de carbonil amina del punto de reticulación física del segmento duro de poliuretano médico, se diseñó una serie de modificadores de superficie híbridos "X-PEO-MDI-PEO-X". . A través del "injerto de enlaces de hidrógeno" entre el segmento duro de uretano modificador y el uretano de poliuretano, se introdujo el factor de reconocimiento de albúmina soportado por puentes PEO (octadecilo 5, warfarina 6 y azul de cibaclón 7) en superficies médicas de poliuretano, formando una tecnología de modificación de superficies para medicina intervencionista. dispositivos. El uso de la tecnología de trazador radiactivo I125 y las pruebas de adsorción de proteínas in vitro ATR-FT-IR muestran que la superficie médica de poliuretano modificada por esta tecnología tiene una función obvia de ensamblaje y adsorción in situ de albúmina in vitro y experimentos dinámicos semi-in vitro; que las superficies compuestas del ensamblaje in situ de albúmina pueden mejorar significativamente la compatibilidad sanguínea de los materiales de poliuretano médicos. En la investigación, esta tecnología también se ha aplicado al diseño de ingeniería de tejidos de células endoteliales, y se utiliza una serie de agentes de modificación de superficie funcional "X-PEO-MDI-PEO-X" (X es aminoácido y péptido 8) para construir superficies funcionales. Induce el crecimiento de células endoteliales. Los datos de cultivo in vitro de células endoteliales muestran que las superficies modificadas con PEO, péptidos RGD y aminoácidos básicos pueden promover significativamente la adhesión y el crecimiento de las células endoteliales, proporcionando una forma eficaz para el desarrollo de materiales y dispositivos médicos endoteliales.
2. Modificación del ensamblaje electrostático capa por capa de la estructura biomimética de la red filamentosa y de los biomateriales ⅱ
Entre el núcleo de la membrana celular y la membrana celular de los animales grandes, existe una estructura de red filamentosa. esqueleto. El citoesqueleto es una estructura importante que mantiene la morfología celular y media las funciones celulares. Mohwald9 et al. prepararon una serie de microcápsulas funcionales con estructuras biomiméticas de redes filamentosas mediante ensamblaje electrostático de capas de plantilla. Este comportamiento de autoensamblaje capa por capa también se puede aplicar al diseño biomimético de superficies de biomateriales.
PEI y heparina se ensamblan directamente sobre la superficie del acero inoxidable médico. Los estudios de XPS, IRAS, electroquímica y ángulo de contacto han demostrado que la PEI y la heparina se pueden ensamblar mediante un ensamblaje electrostático capa por capa para obtener recubrimientos anticoagulantes estables10. Al mismo tiempo, mediante el uso del ensamblaje capa por capa de microesferas de heparina y quitosano catiónico, nuestro grupo de investigación también obtuvo un sistema de recubrimiento de microesferas con buenas propiedades anticoagulantes, que proporciona un buen medio para el diseño de superficies de materiales médicos intervencionistas.
PEI se utiliza para amificar la superficie del ácido poliláctico (PLA) e introducir cargas positivas en la superficie de la matriz de PLA. Se utilizaron diferentes polianiones, como PEI/gelatina [11], quitosano/alginato de sodio y PEI/alginato de sodio 12, para las superficies de sustrato de PLA activado.
Se construyó una serie de superficies similares a matrices extracelulares mediante un ensamblaje de superficies alternadas. El ángulo de contacto, el espectro UV y la tecnología de etiquetado radiactivo 125I del recubrimiento de ensamblaje alterno de PEI/gelatina mostraron que los polielectrolitos y las moléculas similares a una matriz extracelular se pueden ensamblar capa por capa en la superficie de materiales de ingeniería de tejidos de ácido láctico despolimerizados con amoníaco. En condiciones fisiológicas, la capa de modificación de la superficie ensamblada capa por capa tiene buena estabilidad durante hasta 30 días. Esta tecnología se puede aplicar bien a la modificación de armazones porosos de ingeniería de tejidos con estructuras corporales complejas y puede promover significativamente la adhesión y el crecimiento de cartílago y osteoblastos en armazones porosos tridimensionales.
1. Estructura de la membrana celular y materiales de recubrimiento biomiméticos ⅲ
La membrana celular tiene una estructura de mosaico fluido, compuesta por proteínas, proteoglicanos y glicolípidos incrustados en una bicapa de fosfolípidos. A juzgar por el mecanismo de acción, los glicoconjugados de la superficie celular están más estrechamente dispuestos, formando la capa más externa de la membrana celular, con un espesor de aproximadamente 100? El complejo cargado eléctricamente, el llamado "glucocáliz".
Sus cadenas de azúcar altamente hidrófilas y apretadas pueden resistir eficazmente efectos no específicos en la superficie celular a través de la repulsión entrópica; por otro lado, la atracción electrostática basada en una estructura tridimensional específica compensa la repulsión entrópica entre los receptores y ligandos de glicoproteínas de la superficie celular; , logrando un reconocimiento y adhesión específicos. Con base en esto, nuestro grupo de investigación exploró materiales de recubrimiento biomiméticos de membranas celulares mediante el diseño y ensamblaje de moléculas en peine y el ensamblaje superficial capa por capa.
Desarrollo de materiales biodegradables a base de almidón
Polímeros activos
Desarrollo de materiales biodegradables a base de almidón
Zhang Wang Canyao Xiao*
(Escuela de Química e Ingeniería Química, Universidad de Fuzhou, Fuzhou 350002, correo electrónico: Lxzwy@fzu.edu.cn)
El almidón es un polímero natural renovable que los microorganismos pueden descomponer completamente. . Ante la grave realidad del agotamiento de los recursos petroleros y el problema de la "contaminación blanca" causada por los residuos plásticos, la preparación de materiales completamente biodegradables utilizando almidón como principal materia prima ha atraído mucha atención en las últimas dos décadas.
Todos los materiales degradables a base de almidón preparados en este artículo están hechos de sustancias que pueden ser absorbidas por el medio ambiente (como polvo de papel, heces de frijol, carbonato de calcio, etc.). ) y almidón. El proceso de preparación es el siguiente: primero, premezcle el almidón seco con agua, bicarbonato de sodio, glicerina y alcohol polivinílico a 90 °C durante 30 minutos para que el almidón se hinche completamente hasta que se destruya su área cristalina, mezcle la premezcla con el papel en polvo y mezcle el frijol; heces, carbonato de calcio, etc. Mezclar uniformemente en una batidora de plástico a 60°C para obtener una mezcla; luego presionar la ** mezcla con un vulcanizador plano a 60°C durante 5 minutos para obtener una lámina de 2 mm de espesor. Usar un punzón para hacer una mancuerna. Spline moldeado y prueba el rendimiento de la mecánica.
Se examinaron en detalle los efectos de los posos de frijol, el PVA, el polvo de papel y el carbonato de calcio sobre las propiedades mecánicas del material. Los efectos de los posos de frijol y el PVA se muestran en la Figura 1 y la Figura 2, respectivamente. La tendencia de influencia del carbonato de calcio en las propiedades mecánicas de los materiales es similar a la de la hez de frijol. La adición de polvo de papel aumenta la resistencia a la tracción y reduce el alargamiento.
Aplicación de fluido supercrítico en la preparación de poliestireno
Polímero activo
Aplicación de fluido supercrítico en la preparación de poliestireno
Chen Xinya , Fang Hui y Qin Huan
Escuela de Ingeniería Química, Universidad Tecnológica del Sur de China, Guangzhou 510640, Guangdong
Se revisa la aplicación de fluidos supercríticos en la preparación de poliestireno. El fraccionamiento de fluidos supercríticos puede controlar fácilmente la solubilidad ajustando la temperatura y la presión para obtener fracciones de PS con una distribución de masa molecular relativa estrecha. El fluido supercrítico puede producir de forma continua y estable partículas de PS de tamaño micrométrico con alta pureza y distribución uniforme del tamaño de partícula. La tecnología de expansión rápida de solución supercrítica puede producir partículas de PS de tamaño micrométrico con buena forma de partícula y distribución estrecha de tamaño de partícula. Los materiales compuestos de PS espumados microporosos preparados con gas supercrítico tienen una alta resistencia mecánica y rentabilidad. El fluido supercrítico dePS tiene las características de bajo consumo de energía, alta eficiencia de transferencia de masa y no causa degradación del polímero. La preparación de materiales compuestos de PS mediante fluido supercrítico se ha convertido en un punto de investigación.
Palabras clave: Preparación y aplicación de poliestireno fluido supercrítico
Número de clasificación de la Biblioteca de China: TQ 325.2 Código de identificación del documento: A Número de documento: 1002-1396(2006)01- 0066-04 .
El poliestireno (PS) es una de las cinco resinas de uso general. Tiene las ventajas de buena transparencia, aislamiento rígido e imprimibilidad. Tiene cierto valor de uso en productos industriales ligeros, envases decorativos, etc. En los últimos años, su aplicación en los campos de la madera sintética, el papel sintético, nuevos materiales decorativos, nuevos materiales de construcción y otros campos se ha desarrollado rápidamente.
El fluido supercrítico no tiene una interfaz gas-líquido obvia y no es ni gas ni líquido. Se encuentra en un estado de separación gas-líquido, tiene baja viscosidad, alta densidad y tiene buenas propiedades de flujo, transferencia de masa, transferencia de calor y disolución. Los fluidos supercríticos son muy sensibles a los cambios en los parámetros de estado y pequeños cambios de temperatura y presión pueden cambiar en gran medida las propiedades del fluido. Tiene una densidad similar a la de un líquido, fuerte solubilidad y permeabilidad, y tiene un cierto efecto de hinchazón sobre los polímeros. El gas tiene las características de baja viscosidad, fácil difusión y contracción. Su solubilidad y densidad están estrechamente relacionadas y su solubilidad en materia orgánica se puede controlar controlando la densidad del fluido. Estas características lo convierten en un medio ideal para la preparación y modificación de materiales poliméricos, mostrando un gran valor de aplicación y perspectivas de desarrollo en la preparación y modificación de PS.
1. Lin Chuyu, Aplicación y desarrollo de resina de poliestireno en China J Guangdong Chemical Industry 2002 (6) 2-4
2. Poliestireno J Journal of Chemical Engineering 2004 55(5)689-694
Fuente de información: Resinas y Plásticos Sintéticos No. 1, junio de 2006 5438+0.
Estudio de las propiedades reológicas de salsas de tomate con tres contenidos sólidos diferentes
Polímeros activos
Estudio de las propiedades reológicas de salsas de tomate con tres contenidos sólidos diferentes
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Lu Jun 1 Wang Luoxin 1 Du Zongliang 1 Li Xin 2 Li Ruixia 1 Wu Dacheng 1*
(1. Facultad de Textiles, Universidad de Sichuan, Chengdu 610065, Correo electrónico: wudach@email.scu.edu. cn)
2)Academia de Ciencias Textiles de China, Beijing 100025)
El tomate es una de las hortalizas más importantes en el país y en el extranjero. La pasta de tomate se puede preparar pelando las semillas, triturándolas, precalentándolas, batiéndolas, concentrándolas al vacío y esterilizandolas.
Como la mayoría de los frutos de las plantas, los tomates tienen un alto contenido de agua, y el contenido de materia seca sólo representa del 5 al 7,5%. Dependiendo de la concentración, el contenido de sólidos en la pasta de tomate puede variar entre el 20 y el 45%. En materia seca, además de glucosa, sacarosa, ácidos orgánicos, grasas, vitaminas, licopeno, cenizas (varias sales) y otras sustancias de pequeño peso molecular, contiene principalmente celulosa, pectina, proteínas y otras sustancias de alto peso molecular, por lo que los tomates La salsa tiene alta viscosidad y viscoelasticidad, que son características comunes de todos los sistemas de concentración de polímeros naturales y sintéticos. Los procesos logísticos intervienen en el procesamiento profundo de tomates y en el procesamiento industrial a gran escala de productos de tomate utilizando pasta de tomate como materia prima. Las propiedades reológicas de la pasta de tomate son parámetros básicos muy útiles para la optimización de la tecnología de procesamiento y el diseño y selección de equipos. Los países extranjeros han prestado atención a este tema y han publicado algunos artículos de investigación, pero desde la perspectiva de la teoría de la reología, se necesita una mayor sistematización. Este grupo de investigación concentró pasta de tomate disponible comercialmente en tres contenidos sólidos diferentes (22%, 34%, 40%) y utilizó el viscosímetro rotacional de cilindro coaxial RV-II fabricado en Alemania del Este para medir la temperatura en un amplio rango de velocidad de corte. Las tres pastas de tomate anteriores se midieron sistemáticamente dentro del rango (0,167 ~ 1365438). Se encontró que los datos se ajustan básicamente al modelo de fluido no newtoniano. Dentro del rango de temperatura experimental, el límite elástico se puede ver en la curva reológica de la salsa de tomate. El límite elástico aumenta con el aumento del contenido de sólidos y disminuye con el. aumento de temperatura. Tales propiedades y características reológicas son consistentes con la naturaleza de la salsa de tomate como un componente complejo, sistema de suspensión concentrado granular. La viscosidad aparente disminuye con el aumento de la velocidad de corte, el índice de viscosidad no newtoniano (N) aumenta con el aumento de la temperatura y el coeficiente de consistencia (K) disminuye con el aumento de la temperatura. La viscosidad de corte cero del sistema está determinada por la fórmula de Spencer-Dillon. A medida que aumenta la temperatura, la viscosidad de corte cero disminuye significativamente. Los datos de energía de activación calculados mediante la fórmula de Andrade muestran que la energía de activación disminuye con el aumento de la velocidad de corte, pero bajo diferentes tensiones, el valor de la energía de activación casi no cambia. Los resultados de la investigación anteriores proporcionarán datos correctos y una base para los parámetros básicos de la viscosidad del material en el procesamiento y aplicación de la salsa de tomate.
Aplicación de procesamiento de extrusión y medición de reología en línea
Polímero activo
Aplicación de procesamiento de extrusión y medición de reología en línea
What Hong
(Universidad de Tecnología Química de Beijing, Beijing 100029 Correo electrónico: hehong668@eyou.com)
Los datos reológicos son muy importantes en la industria de procesamiento de polímeros porque pueden usarse para determinar los cambios de polimerización en la estructura física. (por ejemplo, peso molecular, distribución de peso molecular, ramificación de cadena larga, etc.) bajo condiciones de procesamiento puede ayudar en la evaluación del desempeño del procesamiento del material y también puede usarse como indicador de la calidad del producto final.
Los instrumentos de medición reológica se dividen en tres formas según su relación con los equipos de procesamiento: en línea y en línea. La medición reológica tradicional utiliza mediciones fuera de línea, lo que lleva mucho tiempo y tiene muchos factores que afectan el muestreo. Por lo tanto, para superar los problemas anteriores y lograr los requisitos de monitoreo, control de calidad, control automático de procesos u optimización de procesos en el proceso de producción, el uso de la medición en línea será cada vez más importante. En la actualidad, la medición reológica en línea del proceso de extrusión sólo se utiliza en unos pocos laboratorios extranjeros y no se ha utilizado ampliamente en el control de calidad de la producción industrial. Por tanto, para adaptarse al desarrollo de tecnologías como la fabricación con inteligencia artificial, es muy necesario investigar y desarrollar tecnología de medición reológica online para el proceso de extrusión.
Estructura y medición del reómetro en línea
Debido a que el reómetro en línea se inserta en el equipo de procesamiento, afectará la caída de presión general, aumentará el tiempo de residencia del material y afectará la salida. En comparación con el reómetro en línea, tiene menos impacto en la producción, por lo que este tipo de reómetro tiene buenas perspectivas de aplicación. Este artículo se centra en los reómetros en línea.
Las mediciones reológicas en línea generalmente tienen un cuerpo de transición corto conectado al cilindro del extrusor y al reómetro respectivamente, como se muestra en el diagrama esquemático. El cuerpo de transición puede ser una estructura giratoria, como se muestra en la Figura A; o puede ser una estructura extraíble, como se muestra en la Figura B. Cuando la abertura en la estructura giratoria o extraíble está conectada al cilindro, la medición y Comienza el muestreo y el flujo ingresa al cuerpo de transición. Una vez lleno el flujo de material, el reómetro comienza a medir datos como la caída de presión, el caudal o el par a través del tubo capilar o la costura en la parte inferior del tanque de almacenamiento. Luego, la transición corta el flujo de material en el barril. cuerpo y la medición se detiene. Desde el muestreo hasta la obtención del resultado de la medición se necesitan unos diez segundos y la sustancia medida se descarga. El diseño de medición anterior también puede consistir en dos bombas de fusión (entrada/salida), realizándose la medición entre las dos bombas de fusión, de modo que el flujo de material medido pueda regresar al equipo de procesamiento. A veces, para resolver el problema del retraso en el muestreo, se puede agregar una tercera bomba de fusión para acelerar la circulación del flujo de material. Debido a que se alarga la longitud del flujo de la logística, el tiempo de medición para que la logística regrese a la corriente principal es de varios minutos.
Por lo general, la ubicación de la medición se determina en función del propósito de la medición. Para medir el valor de MI, el reómetro generalmente se coloca entre la extrusora y el cabezal de la matriz; para medir el proceso de extrusión de reacción, generalmente es necesario medir a lo largo del proceso. Se pueden usar reómetros portátiles para mediciones de un solo punto a lo largo del camino, o se pueden usar rieles deslizantes para mediciones deslizantes.
Dos principios de medición
τw: esfuerzo cortante de la pared capilar; γw: velocidad de corte de la pared; Rd: radio capilar l: longitud del capilar.
f: fuerza axial; RP: radio del pistón sobre el cuerpo de transición; Re, h, β: radio efectivo, paso, ángulo de hélice yf coeficiente de fricción de la hélice sobre el cuerpo de transición Q: caudal; ; ω: velocidad angular de rotación.
Para reducir el error de medición, es necesario utilizar Rabinowitsch y Baley para corregir la velocidad de corte y la caída de presión obtenidas.
Tres aplicaciones
Las mediciones reológicas en línea pueden medir valores de MI, curvas de viscosidad-tasa de corte e información de estructura molecular que reacciona con curvas de temperatura. Por ejemplo, para los fabricantes de resinas, al monitorear en línea los cambios en los valores de MI, es más fácil clasificar las propiedades de los polímeros, lo cual es muy necesario para los usuarios de polímeros. El proceso de reacción de degradación del PP inducido por peróxido se puede monitorear en línea en el bloque de mallado y la rosca inversa de la extrusora de doble tornillo, y se puede investigar la influencia de la teoría cinética de la reacción y la geometría del tornillo en el procesamiento. El bucle en línea también se puede ampliar para utilizar fibras ópticas para realizar análisis espectrales o de correlación de la luz combinada de fuentes de luz ultravioleta o infrarroja cercana transmitidas por la masa fundida de polímero para medir su forma química y otras características.
En resumen, la tecnología de pruebas reológicas en línea puede proporcionar información del proceso lo más rápido posible para que se puedan tomar las medidas de control adecuadas. Esto es particularmente importante y necesario para los fabricantes y procesadores de polímeros, especialmente para la producción e investigación de extrusión reactiva, mezcla de polímeros y formación de espuma.