《再生纖維素微球的可控制備及結構和性能關係研究》是依託武漢工程大學，由羅曉剛擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：再生纖維素微球的可控制備及結構和性能關係研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：羅曉剛
- 依託單位：武漢工程大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
再生纖維素微球由於可生物降解和生物相容廣泛套用於色譜、分離科學、可控制載體和貯藏體、生物醫藥和催化劑支撐體、環境和食品等領域。採用傳統纖維素溶劑製備微球會造成環境污染，更限制了產品在生物及醫學方面的套用；另外採用纖維素衍生物製備微球則難以避免帶有殘留基團而影響性能。針對這一情況，本項目以NaOH/尿素體系新溶劑直接溶解纖維素用於纖維素微球的製備，並發展新的製備方法；揭示微球的形成機理，製備形貌良好、窄粒徑分布的納米級、微米級和毫米級純纖維素微球；系統研究纖維素微球的粒徑調節和孔形成機理，達到對微球產品的粒徑和孔徑進行可控調節，並建立對應的數學模型，分析微球產品性能與製備工藝方法的關係；建立纖維素微球產品的表征體系,並揭示纖維素微球的結構與性能的關係，獲得綜合性能優異的實驗室研究用和小規模實用微球樣品。為新型纖維素微球的製備方法、結構和性能關係及潛在的生物套用建立提供重要科學數據。
結題摘要
本工作主要利用纖維素為原料，通過鹼/尿素水體系新溶劑（NaOH/尿素，LiOH/尿素）直接溶解纖維素用於纖維素微球的製備。首先發展新的和改良了原有的製備工藝方法：針對納米級的纖維素顆粒不易製備，受電紡法及電噴法的啟發，通過工藝參數及設備改進制備了形貌良好，均一的納米級的纖維素顆粒；尺寸均一窄粒徑分布的納米到微米級的纖維素在光電或生物醫藥領域有更好的套用，採用膜乳化法解決了此產品的製備問題；豪米級纖維素微球方面，本工作中改進了直接滴落固化法，改手動擠出為電動擠出，大大提高了生產效益；對於天然高分子微球傳統製備方法溶膠凝膠轉相法，本工作探索了同時溶解其它天然高分子如殼聚糖，製備了多種天然高分複合微米級微球，並採用共混改性或化學改性等方法提高製備複合微球產品的套用性能。 揭示各類製備工藝微球的水誘導相分離形成機理，通過工藝參數的調節使製備的微球有良好的圓形形貌、窄粒徑分布和合適的微納級多層次孔結構。 初步達到對微球產品的孔徑進行可控調節。相對粒徑的調節，纖維素微球的孔形成和調節機理更難達到和對套用的影響更直接，本工作並建立對應的數學模型，分析微球產品性能與製備工藝方法的關係。 建立了纖維素微球產品的形貌結構及其它理化性質表征體系,並揭示纖維素微球的結構與套用性能的關係，獲得綜合性能優異的實驗室研究用和小規模實用微球樣品。另外在高值化纖維素膜和生物質如木質素基材料的製備及套用方面也進行了一些拓展。 探索了製備微球產品的不同領域套用並深入研究了其套用機理。用於吸附分離科學：用作水相中重金屬如鉛，鎘，銅及鋅等、富營養化離子如磷酸根和藥物殘留如阿莫西林等的高效吸附劑；用作藥物可控釋載體和貯藏體：用於抗癌藥物阿黴素載體用作傷口敷料，及殼聚糖載體用於抗菌傷口敷料，複合材料用於X射線材料等；環境和食品：用於益生菌的載體用作食品營養強化劑等領域。拓展了其在催化劑支撐體領域的套用，用於水相中染料、抗生素等的吸附催化降解。
