聚羟基脂肪酸酯生物合成的研究进展

聚羟基脂肪酸酯 (PHA)是原核微生物在碳、氮营养失衡的情况下 ,作为碳源和能源贮存而合成的一类热塑性聚酯。它除了具有与化学合成高分子相似的性质外 ,还具有一般化学合成高分子没有的性质 ,如生物可降解性、生物相容性、压电性、光学活性等特殊性质 ,因而具有广阔的应用前景。国内外已对PHA进行了大量的研究。本文主要综述了近二、三年来国内外对PHA生物合成的研究进展     

聚羟基脂肪酸酯细菌合成的生长环境依赖性

聚羟基脂肪酸酯 (Polyhydroxyalkanoate,PHA)是一类由许多细菌合成的、结构多变的能量和碳源的储藏物质 .为了得到能合成新型PHA的菌种 ,或得到能在便宜简单碳源上合成PHA的菌种 ,以我们实验室开发的傅立叶红外 (FT IR)细胞无损检测技术和常规气相色谱 (GC)法对全国各地的采集的不同样品中分离的菌种进行了筛选 .往往在不同的地理环境中 ,筛选出的菌株所合成的PHA的单体组成不同 ,有的以含四个或五个碳原子的短链单体PHA(Short chain lengthPHA ,sclPHA)为主 ,有的以含六个到十六个碳原子的中长链单体PHA(Medium chain lengthPHA ,mclPHA)为主 .在我们以六种底物为碳源培养的 371株形态不一的菌株中 ,有 40 %的菌可以合成PHA ,而其中许多可以同时合成PHB与中长链PHA共混的聚合物 .本研究为进行PHA研究的高分子同行提供了寻找能合成PHA的微生物菌种的依据     

生物柴油树种油脂脂肪酸组成对燃料特性的影响

以目前中国主要开发或具有开发潜能的10种生物柴油树种为研究对象,分析其果实或种子油脂脂肪酸组成对合成生物柴油燃料特性的影响。结果表明,木本植物生物柴油产品十六烷值、碘值、氧化安定性等燃料特性主要由原料油脂肪酸的不饱和度决定,脂肪酸不饱和度低于133.13,十六烷值(GB/T 20828-2007)和碘值(EN 14214)就可以达标。生物柴油产品冷滤点随着长碳链饱和脂肪酸的增加而升高,脂肪酸饱和碳链长度因子分别小于8.41和2.72时,可以满足冷滤点0℃和-10℃的要求。高品质生物柴油的原料中应该具有较高的单元不饱和脂肪酸含量。通过油脂脂肪酸单不饱和脂肪酸、多不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸的组成绘制出生物柴油特性三角预测图,为预测生物柴油产品燃料特性提供参考依据。     

脂肪酶催化合成L-抗坏血酸脂肪酸酯和D-异抗坏血酸脂肪酸酯

用固定化脂肪酶Lipozyme 435作催化剂,分别用直接酯化法和酯交换法合成L-抗坏血酸脂肪酸酯和D-异抗坏血酸脂肪酸酯.产物结构经IR、1HNMR、13CNMR和MS表征.结果表明,对于同一目标化合物,相似条件下,直接酯化法的效果优于酯交换法,原料脂肪酸和脂肪酸甲酯均可回收循环使用.     

薄层扫描法测定蔗糖脂肪酸酯中的各组成酯

 建立了蔗糖脂肪酸酯中一酯～三酯的薄层分离定性及薄层扫描定量方法。以氯仿 甲醇 醋酸 水 (体积比为 80∶1 0∶8∶1 )为展开剂 ,双波长反射法锯齿扫描 ,测定波长为 530nm ,参比波长为 70 0nm ,线性范围为 4μg～60 μg ,相关系数为0 9940～ 0 9980 ,平均回收率为 96 45%～ 98 73% (RSD为 2 8%～ 3 3% ,n =3)。方法可靠 ,数据准确 ,操作简便易行 ,线性范围宽。     

生物可降解性聚羟基脂肪酸酯的化学合成研究进展

聚羟基脂肪酸酯是一种新型合成的脂肪族聚酯,同聚乳酸相似,具有优异的生物相容性能、生物可降解性和优良的力学机械性能,可作为生物医用材料和生物可降解包装材料,是最具前景的环境友好型聚合材料之一。目前合成聚乳酸和聚羟基脂肪酸酯的化学方法主要有开环聚合法、直接缩聚法以及自身酯交换聚合法,不过后者研究得较少。本文对这3种方法的研究进展进行了叙述,重点讨论了开环聚合法和直接缩聚法,尤其对开环聚合中的配位插入聚合的新进展进行了较详细的论述。     

Ni(Co)-W-B非晶态催化剂的制备和加氢脱氧性能研究

采用化学还原法制备出非晶态催化剂Ni-W-B和Co-W-B,用BET、XRD和XPS对催化剂进行表征分析,以对甲基苯酚为模型化合物研究了两种催化剂的加氢脱氧性能。结果表明,所制备的两种催化剂均为非晶态结构,两种催化剂在对甲基苯酚的加氢脱氧反应中都显示出较好的脱氧活性。在相对低温523 K下,Ni-W-B催化剂显示较高的加氢活性,转化率达到100.0%,对甲基环己醇的选择性为55.1%,脱氧选择性只有44.1%,而Co-W-B催化剂显示出较高的脱氧活性,脱氧选择性达到93.1%,这主要是由于催化剂的表面不同价态元素组成含量引起的。在573 K和4.0 MPa下,催化对甲基苯酚的加氢脱氧反应的转化率和脱氧选择性都能达到100%。     

生物可降解共聚物聚丁二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)的序列结构及结晶性研究

制备了高分子量的聚丁二酸丁二醇酯,并通过与对苯二甲酸二甲酯的无规共聚调节其生物可降解性及力学性能,得到了具有优良机械性能和不同生物降解速度的一系列共聚物,并对共聚物序列结构、热力学性能、结晶性进行了研究.结果表明,该共聚物为无规共聚物,PBS和PBT分别结晶.共聚物的结晶熔点符合无规共聚物的Flory方程.     

超支化聚(胺酯)的分子设计及其制备

以丙烯酸甲酯和二乙醇胺为原料由Michael加成反应制得N ,N 二羟乙基 3 胺基丙酸甲酯单体 ,再用“准一步法”和“发散法”使之与 1 ,1 ,1 三羟甲基丙烷 (核 )反应合成一种新型超支化聚 (胺 酯 ) .以核磁共振和元素分析方法对N ,N 二羟乙基 3 胺基丙酸甲酯单体的分子结构进行了表征 .GPC测定表明合成的超支化聚 (胺 酯 )分子量分布窄 ,具有单分散性 ;粘度小于同分子量的线形分子 ;耐热性能较好 ,失重温度高于2 0 0℃ .     

聚(L-丙交酯)/聚(DL-丙交酯)的结晶性能及相溶性

用共溶液沉淀法制备了聚 (L 丙交酯 ) 聚 (DL 丙交酯 )共混物 (PLLA PDLLA) ,然后用成纤模压法压制成3 2mm的棒材 .用差示扫描量热法研究了共混物的结晶性能和相溶性 .结果表明 ,PLLA组分在共溶液沉淀过程中可生成结晶 ,共混物中PDLLA含量直到 30 %时 ,PLLA组分的结晶熔融温度和结晶度与纯PLLA相同 ,但PDLLA含量为 5 0 %时 ,PLLA组分的结晶熔融温度和结晶度明显下降 .由于加工成型条件的不一致性 ,共混物棒材中的PLLA组分的结晶熔融温度和结晶度呈较大的分散性 .共混物从熔体降温 ,在其后的升温DSC扫描中出现分别相应于PDLLA和PLLA的玻璃化转变 ,表明PDLLA与未结晶的PLLA形成的非晶相是不相溶的     

聚(甲基丙烯酸-2-羟乙酯)改性金表面用于构建生物检测基材

采用电子活化再生原子转移自由基聚合(AGET ATRP)的方法将聚(甲基丙烯酸-2-羟乙酯)(PHEMA)接枝在金表面,对经修饰的金表面的生物惰性做了系统的研究,并利用PHEMA的羟基末端固定生物素(biotin)分子,以biotin对抗生物素蛋白(avidin)的识别为模型,研究了不同厚度的PHEMA对结合avidin的影响,以及该表面作为生物检测基材的可行性.生物惰性研究表明,PHEMA修饰的金表面不但能够有效的排斥纤维蛋白原(Fg)、人血清白蛋白(HSA)和溶菌酶(Lys)的非特异性吸附,还能够抑制3种细胞(L02、L929和EC)的黏附,是一种良好的抗污表面.通过控制聚合时间制备了不同厚度的PHEMA-biotin修饰的表面,同位素125I标记HSA吸附结果表明这几种表面均能够有效排斥非特异性蛋白质吸附,特异性FITC-avidin吸附结果表明,厚度较小时(16 nm)由于荧光淬灭而难以检测到荧光信号,厚度在16 nm和49 nm之间,荧光信号随厚度增加而增强,通过比较信噪比,认为厚度在49 nm以上时比较理想.该表面在应用于QCM与荧光检测中均表现出良好的检测性能.     

二丁基锡(IV)磺酸酯催化合成缩醛(酮)

用二丁基氧化锡与苯磺酸、甲磺酸反应制备了两种新的有机锡化合物——二丁基锡(IV)磺酸酯. 以二丁基锡(IV)磺酸酯作催化剂, 合成了一系列缩醛(酮), 并通过正交实验, 优化了有机锡催化缩醛(酮)合成反应的反应条件. 实验表明该催化反应产率高, 反应时间短, 催化剂用量少且能回收再利用.     

聚羟基脂肪酸酯的亲水性改性及其与人脐静脉内皮细胞相容性的研究

用丝素蛋白(SF)对微生物合成的高分子聚合物聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯)(PHBHHx)进行亲水改性,以提高材料的生物相容性.水接触角测定和表面自由能分析表明,丝素蛋白在支架表面吸附,使PHBHHx材料表面的水接触角从90°降至51°,表面自由能从37.9 mJ/m2增至57.4 mJ/m2,因而增加了材料的亲水性.进一步对亲水性改性前后PHBHHx多孔支架与人脐静脉内皮细胞(HUVECs)的相容性进行了比较.MTT法细胞活力分析表明,细胞在支架上培养3,5,7天后,其在SF改性PHBHHx多孔支架上的活力显著高于在未改性的PHBHHx支架上的活力;扫描电镜观察细胞生长形貌表明,细胞在改性后多孔支架上黏附及生长5天后,形成了连续细胞单层,其生长状态优于在未改性的PHBHHx支架上的生长状态;胶原含量测定表明细胞在改性后支架上比在未改性支架上有更好的胶原分泌能力,即改性后支架更利于诱导HUVECs分泌细胞外基质(ECM)从而构建类似体内的生长环境.     

生物塑料--聚(β-羟基丁酸酯)的物理改性和化学改性

综述了生物塑料聚(β-羟基丁酸酯)(PHB)近年来在物理改性(共混改性)和化学改性(大分子反应改性和反应性共混改性)方面工作的进展状况。在PHB共混体系中,可解体性共混物和全生物降解性共混物是两类不同的共混体系,后者从长远意义上讲是解决环境污染问题的根本途径,而其现实意义上的用途是在生物医学领域。文章主要对PHB共混体系的相容性、热行为、结晶行为、机械性能和降解性能等方面的规律进行了总结。并指出反应性共混是较佳改善非相容PHB共混体系相容性的方法,而大单体反应改性和反应性共混则是改造PHB,提供新型功能化医用材料的有效手段。这些领域方面的研究代表了PHB改性工作新的发展方向。     

合成聚(丙交酯-co-ε-己内酯)的催化剂研究进展

综述了合成聚(丙交酯-co-ε-己内酯)的催化剂的研究进展;针对几种不同类型催化剂的活性、安全性及其对单体催化反应的影响等进行了评述;指出催化剂在内酯开环聚合中所起的关键作用.     

氢的制备、储存、安全检测与生物燃料电池研究

目前，化石能源日益枯竭和二氧化碳排放导致的温室效应引起了世界各国的高度关注。约五分之一的二氧化碳是由使用化石燃料的交通工具所导致的。氢能是人类至今为止已知的、最为理想的清洁能源，使用零排放的氢燃料电池驱动交通工具是减少二氧化碳排放的有效手段之一。世界各国把氢能作为战略能源进行研究，我国既是能源短缺国，又是能源消耗最大的国家之一。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》明确指出，能源是未来15年我国科技发展的重要领域，清洁能源低成本规模化开发利用则是重点领域和优先主题。 本文将将简要介绍课题组在铝基材料制氢技术、多孔金属有机框架化合物（MOFs）材料储氢技术、基于石英微天平的氢气安全检测技术和生物燃料电池的有关研究工作。     

非石油基高分子材料聚羟基脂肪酸酯PHA的改性研究进展

综述了近年来国内外在新型生物可降解材料聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHA)家族主要代表:聚羟基丁酸酯(PHB)、聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯的共聚物(PHBV),聚3-羟基丁酸酯-co-4-羟基丁酸酯的共聚物(P3/4HB)和聚3-羟基丁酸酯-co-3-羟基己酸酯的共聚物(PHBHHx)的生物、化学和物理三种改性和加工方面的研究进展。通过生物方法可以使PHA材料的化学结构、组成、机械力学性能和成型加工性能更具有多样性和可调性;通过化学途径可以使PHA材料的功能性进一步突出和增强,例如可以使PHA为基础的材料具有优异的生物医学性能,同时也具有好的加工性能;利用物理共混和反应性挤出使PHA材料的所有性能缺陷得到进一步修补,使其更具有实用价值。近十年来,通过以上这些改性手段的结合,PHA力学性能不均衡和成型加工的难题得到了解决,使PHA生物聚酯这类新型非石油基高分子材料得到了飞速发展,其综合性能甚至价格具备了代替部分石油基高分子材料的可能,PHA生物聚酯的规模化工业制造和应用的时代已经来临。     

我国聚羟基脂肪酸酯产业链的发展概况

聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一类微生物合成的结构多样的高分子生物聚酯,具有生物可再生性、生物可降解性和良好的生物相容性,应用前景广阔.本文从PHA的材料学性质、发酵生产、提取工艺、应用前景以及我国PHA产业现状等多个方面,综述了基于PHA的产业链的相关生产和研究进展.     

用可见激光在聚(氨酯-酰亚胺)表面制备周期性亚微米结构

由于含有偶氮苯染料侧基,聚(氨酯-酰亚胺)(PUI)对532nm的光具有较强的吸收.采用该波长的可见偏振脉冲激光(Nd∶YAG激光器的倍频输出),在PUI薄膜表面制备了激光诱导周期性表面微结构(LIPSS).研究了染料引入方式以及染料侧基含量对微结构形成过程的影响,讨论了入射角、激光脉冲数、激光脉宽等激光辐射条件对LIPSS形成过程以及对微结构形貌和周期性的影响.