改进的扩散自由体积模型及其在凝胶和固定化细胞中的应用(Ⅱ)实验数据的关联

应用本文(I)报建立起来的改进的扩散自由体积模型,对聚丙烯酰胺凝胶及其固定化酵母细胞中葡萄糖和(或)乙醇的有效扩散系数与凝胶的单体浓度、交联度、温度和细胞浓度分别进行关联,定性解释和定量关联都令人满意,说明了该模型的适用性.     

聚丙烯酰胺凝胶及其固定化细胞扩散性能的研究

应用自行设计的扩散池,以稳态操作方式测定了聚丙烯酰胺凝胶单体浓度、交联度、聚合温度、扩散温度、组分浓度、酵母细胞浓度等对葡萄糖和/或乙醇在聚丙烯酰胺凝胶及其固定化细胞中有效扩散系数的影响。并得到了有效扩散系数与各因素间的关联式。     

改进的扩散自由体积模型及其在凝胶和固定化细胞中的应用(Ⅰ)模型的建立

利用扩散自由体积模型,通过一定的线性假定将凝胶及固定化细胞中的自由体积与各主要影响因素相联系,得到了能表达诸因素对有效扩散系数影响的改进的扩散自由体积模型.其特点是不仅能反映凝胶总单体浓度、交联度及扩散分子大小的影响,而且可以反映温度及细胞浓度对有效扩散系数的影响.     

GO/GA-g-PAMPS复合水凝胶的制备及其对阳离子染料的吸附性能

以自制氧化石墨烯(GO)、阿拉伯胶(GA)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)为原料,采用一步水热法制备了GO/GA-g-PAMPS复合水凝胶,利用FTIR、XRD、SEM对复合水凝胶结构进行了表征。考察了水凝胶对阳离子染料亚甲基蓝(MB)和结晶紫(CV)的吸附性能。结果显示:在GO质量浓度为0.3 g/L、凝胶用量为0.05 g、溶液pH为7、温度为50℃、染料初始质量浓度为200 mg/L时,凝胶对MB和CV的吸附量和吸附率分别为395.68、381.70mg/g和98%、96%。经5次循环后,凝胶对MB和CV的吸附率仍能达到82.6%和81.2%。吸附等温线和动力学研究表明,凝胶对MB吸附更符合Freundlich模型,对CV的吸附更符合Langmuir模型,准二级动力学模型能更好地描述两种阳离子染料的吸附过程。热力学研究表明,水凝胶对两种染料吸附是自发、吸热和混乱度增加的过程。     

溶胶-凝胶法制备ZnO:Al透明导电膜正交试验的灰色关联分析

介绍了灰色关联分析的模型和算法,并运用灰色关联分析结合正交试验的方法对溶胶-凝胶法制备ZnO:Al透明导电膜过程中的溶胶浓度、掺杂量、镀膜层数、退火温度四个关键工艺因素对薄膜电性能的影响程度进行了研究,得出退火温度对膜的电性能的影响最为重要,其次是掺杂浓度和镀膜层数,溶胶浓度的影响最小。     

改进的扩散自由体积模型及其在凝胶和固定化细胞中的应用(Ⅰ)模型的建立

利用扩散自由体积模型,通过一定的线性假定将凝胶及固定化细胞中的自由体积与各主要影响因素相联系,得到了能表达诸因素对有效扩散系数影响的改进的扩散自由体积模型.其特点是不仅能反映凝胶总单体浓度、交联度及扩散分子大小的影响,而且可以反映温度及细胞浓度对有效扩散系数的影响.     

基于紫外-可见光谱的CHO细胞培养液快速分析方法

为了建立基于紫外-可见(UV-Vis)光谱和酚红的快速分析方法,用于同时测定细胞培养液中葡萄糖(Gluc)和乳酸(Lac)质量浓度、谷氨酸(Glu)和谷氨酰胺(Gln)浓度及活细胞密度(VCD)、总细胞密度(TCD)、细胞活度(Viability)和单克隆抗体表达量(Titer),将细胞培养液上清与酚红溶液混合,采集混合溶液的UV-Vis光谱,以偏最小二乘(PLS)法建立UV-Vis光谱与各指标的多元校正模型。发现Lac质量浓度、Glu浓度、VCD、TCD、Viability和Titer模型预测性能较好;Gluc质量浓度和Gln浓度模型预测性能较差。结果表明,将该方法应用于细胞培养过程多指标快速分析具有一定可行性,为生产过程实时监控提供了研究基础。     

漆酶/t-BHP催化香草醛-丙烯酸合成水凝胶的研究

以N,N-亚甲基-双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,通过漆酶/叔丁基过氧化氢(t-BHP)催化体系合成了具有高吸附性能的香草醛-g-丙烯酸(VA-g-AA)水凝胶,并研究了其对Cu~(2+)的吸附能力。结果表明,实验中合成的VA-g-AA水凝胶对Cu~(2+)具有较高的吸附性能。随着Cu~(2+)浓度的增大,水凝胶的吸附性能也增大。当Cu~(2+)浓度为2000 mg/L时,水凝胶的吸附量可达1268 mg/g。当Cu~(2+)溶液的pH值在2.0～5.0时,pH值越高越有利于水凝胶吸附。水凝胶对Cu~(2+)等温吸附和吸附动力学分别符合Freundlich模型和准一级动力学模型。     

螺旋纳米炭纤维/海藻酸钠水凝胶制备及性能研究

通过溶液共混法制备海藻酸钠(SA)水凝胶和螺旋纳米炭纤维/海藻酸钠(HCNFs/SA)复合水凝胶,考察SA浓度、CaCl_2浓度和HCNFs浓度对凝胶平衡溶胀度(ESD)的影响,并对水凝胶进行pH值响应性和抗压强度测试。结果表明:SA浓度为1%、CaCl_2浓度为0.03 mol/L时,制备的水凝胶ESD为34.72;HCNFs浓度为0.5 mg/mL时,制备的HCNFs/SA水凝胶抗压强度为7.84 kPa。     

纳米水凝胶的制备及相变行为研究

通过乳液聚合法将N-叔丁基丙烯酰胺(TBA)与N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)共聚,合成了一系列P(NIPAM-co-TBA)纳米凝胶,在此基础上将N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)与P(NIPAM-co-TBA)全互穿形成P(NIPAM-co-TBA)-NVP纳米凝胶。通过红外光谱、扫描电镜(SEM)和动态激光光散射(DLS)表征了纳米凝胶的结构、形貌及粒径和分散性。利用变温DLS探讨了纳米凝胶的相变温度。结果表明,TBA含量越高,纳米凝胶相变温度越低,互穿网络的形成对纳米凝胶的相变温度影响较小,提高了纳米凝胶的热稳定性。利用4T1肿瘤细胞和纳米凝胶培养24 h后的细胞活性来评价水凝胶的细胞毒性。结果表明,纳米凝胶呈现出良好的生物相容性,有望应用于生物医学领域。     

溶菌酶在聚电解质溶液中溶解度的测定及关联

用平衡法测定了278～298 K下溶菌酶在不同浓度的PEI、PDDA、PVS、PSS的缓冲溶液(pH=4.5)中的溶解度。结果表明,在一定浓度范围内,PEI、PDDA浓度的增加,溶菌酶的溶解度降低,PSS、PVS浓度增加,溶菌酶溶解度增加。对PEI、PDDA的数据进行模型关联,通过理想溶液模型、Apelblat模型、多项式经验模型的关联结果显示,Apelblat模型的计算值与实验值比较吻合,R2=0.974 2～0.999 8,ARD=0.086%～1.08%。关联溶解度数据可以得到完整的溶解度曲线,为溶菌酶的溶析结晶提供热力学基础。     

黄原胶接枝聚丙烯酸水凝胶的合成及对亚甲基蓝阳离子染料的吸附性能

以黄原胶和丙烯酸为原料,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸钾为引发剂,在水溶液中合成黄原胶接枝聚丙烯酸(XG-g-PAA)水凝胶,考察了pH值、吸附时间、阳离子染料亚甲基蓝(MB)的初始浓度等对水凝胶吸附性能的影响,研究了水凝胶对MB的等温吸附行为。结果表明,当pH值大于5.0时,XG-g-PAA水凝胶对MB有较大的吸附量;水凝胶吸附平衡时间为5 h;室温下随着MB初始浓度的增大,水凝胶对MB的吸附量较大;水凝胶对MB的吸附行为符合Freundlich吸附等温模型,其相关系数为0.985 54,吸附过程以化学吸附为主。     

壳聚糖/聚丙烯酸水凝胶的制备及对Cu2 和Cd2 的吸附性能

以丙烯酸(AA)和壳聚糖(CS)为原料,N,N''-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,利用辉光放电电解等离子(GDEP)技术在水溶液中一步引发制备壳聚糖/聚丙烯酸(CS/PAA)水凝胶。采用FT-IR、XRD和SEM对水凝胶的结构和形貌进行表征,考察了溶液pH、吸附时间和初始浓度对Cu2 和Cd2 吸附的影响,探讨了水凝胶的重复利用性。结果表明,丙烯酸成功接枝到壳聚糖链上,水凝胶呈现多孔的三维网络结构,CS/PAA对Cu2 和Cd2 的吸附符合Langmuir 吸附等温式和准二级动力学模型,由Langmuir 模型得到的最大理论吸附量为161.8和327.9 mg/g,该水凝胶在EDTA-4Na溶液中具有良好的再生和重复利用性。     

基于纤维素模板的聚合物空心微球作为药物载体的性能研究及分析

以羟丙基纤维素为模板材料,分别采用不同的聚合方法制备了2种不同形态和结构的聚合物空心微球--聚N-异丙基丙烯酰胺-co-聚丙烯酸(PNIPAm-co-PAA)微凝胶和聚N-异丙基丙烯酰胺-聚丙烯酸(PNIPAm-PAA)水凝胶微囊。以盐酸阿霉素(Dox)作为模型药物,考察了聚合物空心微球作为药物载体的载药能力和体外释放性能。研究表明,PNIPAm-co-PAA微凝胶、PNIPAm-PAA水凝胶微囊和Dox分子能够通过正负电荷的相互吸引实现有效结合;载药微球具有良好的缓释性能,并对Dox的释放表现出明显的pH值敏感性和温度敏感性。体外细胞毒性实验表明,载药PNIPAm-co-PAA微凝胶、PNIPAm-PAA水凝胶微囊具有很高的抗肿瘤活性,细胞相对存活率均可达20%左右。PNIPAm-co-PAA微凝胶、PNIPAm-PAA水凝胶微囊在作为水溶性药物或蛋白类药物载体方面,具有潜在的应用价值,同时有望应用于木材胶黏剂防腐等。     

基于不同理论的C-S-H凝胶模型及结构参数表征研究进展

硅酸钙凝胶(C-S-H凝胶)是硅酸盐水泥主要水化产物,也是硬化水泥石强度重要来源。本文系统阐释了基于不同理论所得出的C-S-H凝胶结构模型,包括泰勒模型(Taylor模型)、固溶模型、瑞迟德森-格夫斯模型(R-G模型)、纳米结构模型(CM模型)、固相-液相-凝胶体系模型(SLGS模型)、三维介观结构模型,重点介绍了SLGS模型和三维介观结构模模型。并结合现有的研究进展对C-S-H凝胶的钙硅摩尔比、含水量、聚合度、硬度等的结构参数及其表征方法进行了介绍。     

万古霉素水凝胶对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌体外抑菌效果评价

目的评价担载万古霉素的水凝胶缓释药剂对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(methicillin-resistant Staphylococcus aureus,MRSA)的体外抑菌效果。方法制备担载万古霉素的水凝胶,确定其对MRSA的最低抑菌浓度(minimum inhibitory concentration,MIC)和最低杀菌浓度(minimum bactericidal concentration,MBC),探讨其对MRSA的抑菌杀伤效应及生物菌膜生物量和细胞活性的影响。结果与未成胶的万古霉素相比,万古霉素水凝胶对MRSA的MIC(1μg/mL)和MBC(2μg/mL)分别各降低了1倍。对于MRSA的抑菌杀伤效应,万古霉素水凝胶呈缓慢释放并持续抑菌。万古霉素水凝胶对MRSA成熟生物菌膜生物量无显著影响,能增强对生物菌膜细胞活性的杀伤并减少万古霉素使用量,具有很好的抑菌杀菌效果。结论担载万古霉素水凝胶在减少用药剂量下与万古霉素抑菌效果相当,本研究为后续研发生物利用度好的新型缓释万古霉素药剂提供了参考。     

响应面法优化海藻酸盐复合凝胶微球的制备工艺条件

以氯化钙(CaCl2)和壳聚糖(CS)作为交联体系,膨润土(BT)作为吸附剂制备了负载甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的海藻酸盐(SA)复合凝胶微球,以其载药率(DLR)和平衡溶胀率(ESR)的比值作为响应值(UR,UR=DLR/ESR),采用Box-Behnken设计建立模型和考察海藻酸钠质量分数(1.00~3.00 wt.%)、膨润土质量分数(1.00~5.00 wt.%)、氯化钙浓度(0.10~0.40 mol/L)和壳聚糖质量分数(0.50 ~1.50 wt.%)对响应值的影响。结果表明响应值与四因素关系符合二次模型,在实验范围内,该数学回归模型具有良好的预测性。在各因素设定范围内预测最佳工艺条件为：海藻酸钠浓度2.39 wt.%、膨润土浓度2.81 wt.%、氯化钙浓度0.24 mol/L、壳聚糖浓度0.71 wt.%。在该条件下进行3次重复实验,实际测得的平均响应值为3.5509%,与理论预测值3.5836%无显著性差异。在该条件下制备的复合凝胶微球,包封率为98.31%,载药率为2.11%,并且具有良好的缓释性能。     

拉曼光谱用于CHO细胞培养液多指标快速分析

为了快速分析中国仓鼠卵巢(CHO)细胞培养液,在CHO细胞培养过程中取样,离线分析获得葡萄糖浓度、乳酸浓度、谷氨酸浓度、谷氨酰胺浓度、活细胞密度、总细胞密度、细胞活度和单克隆抗体表达量等指标的参考值,采集细胞培养液上清的拉曼光谱,以偏最小二乘(PLS)法建立拉曼光谱与各指标的多元校正模型。各模型均具有合理的主成分数、较高的决定系数(R~2)、较低的校正误差均方根(RMSEC)和预测误差均方根(RMSEP),且RMSEC与RMSEP相差不大,模型具有较好的预测性能。结果表明,该方法可望用于CHO细胞培养过程多指标离线快速检测,也为该生产过程在线实时监测和反馈控制的实现提供了研究基础。     

单体法制备MF气凝胶工艺

以三聚氰胺(M)和甲醛(F)为原料,经溶胶-凝胶和超临界干燥过程成功制备出 MF 气凝胶.实验详细研究了反应物总浓度、溶液pH值、温度等对凝胶化时间及其结构的影响,实验结果表明:在一定的浓度和pH值范围内,凝胶化时间随反应物总浓度增加而减少,随pH值的降低而减少;只有在一定的pH值范围内(1.4～1.8)才能制得透明的 MF 气凝胶,反应物总浓度增大,孔径分布较窄且均匀(1～3 nm).     

丙烯酸β-羟丙酯/乙烯基吡咯烷酮共聚物及其水凝胶的合成和温敏行为的研究

用自由基共聚法合成了一系列 β-羟丙酯 (β-HPAT)和乙烯基吡咯烷酮 (NVP)的共聚物及其水凝胶。发现共聚物的水溶液有敏锐的温敏行为 ,最低汇溶温度 (LCST)随 NVP含量的增加而升高 ,随着反应单体总浓度的增加 ,相变敏锐性下降且 LCST也随之下降。通过考察水凝胶的溶胀率 (SR) ,发现共聚凝胶在适当的单体浓度、交联剂浓度和较宽的单体浓度配比范围内 ,有较灵敏的温敏行为