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年第期专论微胶囊自愈合技术与自愈合材料谢美然李金欣华东师范大学化学系上海摘要简要介绍微胶囊自愈合法和自愈合材料的种类、基本原理及其应用。
关键词自愈合材料微胶囊文章编号—中圈分类号文献标识码随着现代科学技术的发展高分子材料越来越广泛地应用在各个领域中。
在某些地方甚至可以替代钢铁、铝合金等金属材料如大量用于房屋和桥梁建筑、汽车和飞机等机械行业、水坝和高速公路、乃至像高空探索和深海潜航的高新科技的器物中。
但是高分子材料在加工和使用过程中其内部结构会出现裂纹而这种裂纹很难检测和修复这样会导致材料的机械性能下降甚至会发生蕈大事故威胁到人们的生命财产安全。
一个细小的裂缝会扩展到整个材料导致物理性能的损失和最终的破坏细微的裂纹通常是复合材料结构使用寿命结束的开始。
所以能够及时检测并修复这种裂纹是极其重要的。
为了解决这一难题世纪年代中期美国军方提出了自愈合材料这一概念。
自愈合材料属于智能材料是模仿生物体损伤自修复的原理具有感知和激励双重功能的材料材料内一旦产生缺陷。
在无外界作用条件下能够自我修复从而消除隐患增强材料的机械强度延长使用寿命。
其应用相当广泛特别是在军工、宇宙探索飞行器、人造卫星、飞机、汽车、电子、仿生等领域显得尤为重要。
近些年在广大科学工作者的不断努力下自愈合材料的研究进展较快归纳起来主要有液芯纤维法卜、热可逆自修复法和微胶囊法”几种形式。
本文主要介绍各种自愈合方法的原理和微胶囊自愈合技术的研究进展。
液芯纤维法液芯纤维法是将含有愈合剂的纤维添加到材料中当基体材料出现裂纹时候纤维会破裂从而释放出愈合剂使基体材料愈合。
如图 所示。
首先把这种技术用在混凝土当中在混凝土里面埋植含有愈合剂的纤维材料来实现自愈合 等研究了玻璃纤维在环氧树脂类基体中的自愈合行为他们对愈合剂的种类、玻璃纤维的用量以及在基体中的分布等进行 试验 等嗍对更加细小的玻璃纤维进行了探究国内张妃二等同利用空心光纤注胶实现混凝土结构的自诊断、自修复并且得到较好的结果。
仿生自愈合微胶囊的制备和研究李运涛;李然;何静;王志超;王慧霞【摘要】Self-healing microcapsules were synthesized by encapsulating epoxy resm /butyt glyclayl ether within the poly （urea-formaldehyde）coating via in-situ polymerization. The optimum reaction conditions forthe prepolymer were to control the pH value at 9- 10, the reaction temperature at 60-65℃, and the reaction time at 1 h. The optimum conditions of the in-situ polymerization were the pH value of 2, the reaction temperature of 50～60℃ and the reaction time of 2 h with sodiu m dodecyl beneze sulfonate as the surfactant. The as-prepared microcapsules exhibited complete encapsulation with compact and tightly united surface.%采用原位聚合法合成了以聚脲甲醛为胶囊壁、环氧树脂为囊芯的微胶囊，并对聚脲甲醛包覆环氧树脂/正丁基缩水甘油醚的微胶囊的制备工艺进行了研究。
结果表明，微胶囊制备的最佳工艺条件为：预聚体的pH值在9～10之间，预聚体的反应温度控制在60～65℃之间，预聚体反应时间控制在1h；微胶囊聚合反应的pH值控制在2左右，以十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂，聚合反应温度控制50～60℃之间，聚合反应时间控制在2h。
复合维生素微胶囊制备中壁材用量及浓度对成品的影响井乐刚;赵新淮【期刊名称】《农业工程学报》【年(卷),期】2008(24)1【摘要】为了掩盖维生素的不良滋、气味,提高其稳定性,该文分别以黄原胶、阿拉伯胶、瓜尔豆胶、卡拉胶、明胶等为壁材,以盐酸硫胺素(VB1)、核黄素(VB2)、盐酸吡哆醇(VB6)、叶酸和烟酰胺的混合物为芯材,采用冷冻干燥工艺,结合粉碎、筛分,制备复合维生素微胶囊,考察了壁材/芯材比、壁材浓度对微胶囊中维生素荷载量、包埋率和稳定性的影响.结果表明;以黄原胶、阿拉伯胶或瓜尔豆胶为壁材时,维生素的包埋率高且稳定性好,是较适宜的壁材;随着壁材/芯材比的增加,维生素的包埋率增加,稳定性提高,而荷载量降低,合适的壁材芯材比为5:1(m/m);壁材浓度过高对制备不利,过低则导致维生素包埋率低,合适的壁材浓度为1:50 (m/V).在上述制备条件下,微胶囊中维生素的荷载量在0.2 g/g以上,包埋率达95%以上,稳定性明显提高.【总页数】4页(P303-306)【作者】井乐刚;赵新淮【作者单位】东北农业大学乳品科学教育部重点实验室,哈尔滨,150030;东北农业大学乳品科学教育部重点实验室,哈尔滨,150030【正文语种】中文【中图分类】R944.5【相关文献】1.不同壁材浓度的复合凝聚橘油微胶囊制备过程中的形态变化 [J], 董志俭;杨兵;马勇;齐凤元;宋立;冯彦博2.以明胶为壁材制备水溶性复合维生素微胶囊工艺 [J], 井乐刚;赵新淮3.香精微胶囊壁材及微胶囊控制释放 [J], 吴酉芝;李保国;冯琼4.以大豆蛋白制备微胶囊化鱼油的研究（I）：微胶囊化鱼油的壁材选择 [J], 朱迅涛;许时婴5.不同壁材配比微胶囊的含量对水性面漆涂层性能影响 [J], 尹太玉;闫小星因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
APA微胶囊免疫隔离生物膜制备中的质量控制李新建,薛毅珑,陆庆国,李雁凌,高宇红(解放军总医院老年医学研究所细胞生物学研究室,北京100853)摘要:为了优化制备条件,简化工艺,控制质量,本文观测了A PA(海藻酸盐-聚赖氨酸-海藻酸盐)微胶囊免疫隔离生物膜制备过程中部分物理因素和化学因素与质量的关系。
结果表明:微囊的粒径与静电微囊发生仪脉冲频率呈负相关;与推进泵速度呈正相关;与针头内径呈正相关。
随着聚赖氨酸浓度的增加,膜厚度显著增加。
微囊的粒径不随聚赖氨酸成膜反应时间延长而改变,但影响膜的厚度。
柠檬酸钠的液化时间对微囊的粒径与厚度均无明显影响。
通过优化制备条件,A PA微胶囊免疫隔离生物膜将具有更好的通透性、柔韧性、生物相容性和强度。
关键词:免疫隔离; 质量控制; 微胶囊; 生物膜中图分类号:R392-33 文献标识码:A 文章编号:1006-1703(2005)01-0032-03Quality Control in Preparation of APA MicrocapsularImmune Isolation BiomembraneLI Xin-jian,XUE Yi-long,LU Qing-g uo,et al.(Institute of Geriatrics,PLA General H ospital,Beijing100853,China)A bstract:Fo r optimization of preparation condition,simplification of technique and quality co n-tro l,w e o bserved partial phy sical and chemical facto rs in process of preparatio n of alginate-po ly lysine-alginate(APA)microcapsular im mune iso lation bio membrane.The result show ed that g ranular diame ter of the microcapsules w as negatively co rrelated w ith pulse frequency o f static microcapsule g enerato r and po sitively correlated w ith speed of driving pump and bore o f pinhead.The membrane thickness w as remarkably increased with the increase of polyly sine density.Prolo nging reaction time of shaping membrane didn′t change granular diameter of the micro capsules,but influenced membrane thickness.Liquefaction time of sodium citrate had no rem arkable effect on g ranular diameter and mem brane thickness.APA microcapsular imm uno i-solation bio membrane w ould have better permeability,flexibility,biolo gical compatibility and intensity by optimizing prepara tion conditio ns.Key words:Imm une iso lation; Q uality control; Microcapsules; Biom em brane 微胶囊免疫隔离生物膜技术自20世纪80年代发展至今,经过不断的完善和改进,已可成功地克服组织细胞移植中的免疫排斥反应,使得用异种细胞和基因工程细胞治疗疾病成为可能,已被广泛应用于人工细胞和器官移植以及药物控制释放等方面[1,2]。
该技术代表着细胞工程、免疫学领域中一个令人感兴趣的方面,该方法在体内外实验及应用所取得的成功增添了人们不断探索的信心。
然而,从大量的文献及实验结果看,由于制作采用的仪器、材料和方法的不同,所获得的质量也有很大差异,欲将作为一种成熟的免疫隔离工具应用于临床疾病的治疗,还有大量的问题需要解决。
本文研究了APA(海藻酸盐-聚赖氨酸-海藻酸盐)微胶囊免疫隔离生物膜在制备过程中部分物理参数和化学因素与质量的关系,为该技术的更加完善提供实验资料,达到质量控制的目的。
材料和方法 1 仪器与试剂32Labeled Im munoassays&Clin M ed,M arch2005,Vol.12,No.1收稿日期:2004-03-02;修回日期:2004-04-01静电微囊发生仪,由加拿大多伦多大学Sun A教授提供;体视显微镜,由日本Olym pus提供;注射器针头,由美国科尔帕默公司提供;过滤器,由Gelm an公司提供;海藻酸钠(alginte),聚赖氨酸(poly-L-ly sine)由Sig ma公司提供;氯化钙,柠檬酸钠,由北京红星化工厂提供。
2 APA微胶囊免疫隔离生物膜制作将一定浓度的海藻酸钠溶液,通过静电微囊发生仪喷入氯化钙溶液中,经钙化-聚赖氨酸覆膜-柠檬酸液化,最终形成了半渗透性的微胶囊膜[3]。
3 不同物理参数对APA微胶囊免疫隔离生物膜质量的影响(1)保持其他制备条件固定不变时,改变静电微囊发生仪脉冲频率的高低,观察微囊粒径的变化情况。
(2)改变推进泵速度的大小,观察泵速与微囊粒径的关系。
(3)分别采用不同内径的针头,观察微囊的粒径与针头内径的关系。
4 不同化学因素对APA微胶囊免疫隔离生物膜质量的影响(1)保持其他制备条件固定不变时,改变海藻酸钠浓度,观察微囊的粒径和膜厚度。
(2)改变聚赖氨酸的浓度,观察不同聚赖氨酸浓度下微囊膜膨胀率。
(3)改变聚赖氨酸与海藻酸钙凝胶珠的成膜反应时间,观察微囊膜膨胀率。
(4)改变柠檬酸钠的液化时间,观察微囊粒径和膜厚的关系。
结 果 1 APA微胶囊免疫隔离生物膜的形态结构光镜下可见所制作的APA微胶囊免疫隔离生物膜呈透明规则圆球形。
膜表面光滑,膜呈三层折光带,微囊大小均一,直径为150μm-300μm。
在包裹嗜铬细胞的APA微胶囊免疫隔离生物膜中,可见细胞均匀分散于囊内空间。
2 不同物理参数对A PA微胶囊免疫隔离生物膜质量的影响(1)保持其他制备条件固定不变时,改变静电微囊发生仪脉冲频率的高低,微囊的粒径与频率成负相关变化,见表1。
表1 不同脉冲频率下的微囊粒径(x±s)脉冲频率(H z)65707580859095微囊粒径(μm)446±43413±39367±33337±31298±28230±19197±16 (2)保持其他制备条件固定不变时,改变推进泵速度的大小,微囊的粒径与泵速成正相关变化,见表2。
表2 不同推进泵速度下的微囊粒径(x±s)推进泵速度(m L/h)2530354045微囊粒径(μm)187±12196±16209±18236±19256±23推进泵速度(m L/h)5055606570微囊粒径(μm)280±26303±28321±29365±32391±33 (3)保持其他制备条件固定不变时,分别采用27、26、25、24、23号(北美标准)5种针头,针头内径分别为:0.22、0.24、0.27、0.32、0.37(m m),微囊的平均粒径分别为:278、350、474、652、876 (μm),微囊的粒径与针头内径呈正相关。
3 不同化学因素对APA微胶囊免疫隔离生物膜质量的影响(1)保持其他制备条件固定不变时,改变海藻酸钠浓度,随着海藻酸钠浓度的增加,微囊的粒径和膜厚均有所增加,微囊的球型度降低,且其核心液化不完全,见表3。
表3 不同海藻酸钠浓度下微囊膨胀率(x±s)S A浓度(w/v)1.01.21.41.61.82.0 S w(%)4.2±0.223.5±0.192.8±0.172.6±0.162.5±0.152.3±0.12 (2)保持其他制备条件固定不变时,聚赖氨酸的浓度对微囊质量影响较大,随着聚赖氨酸的浓度增加,膜厚度显著增加,且皱缩囊的比例增加,但粒径没有大的变化,见表4。
33标记免疫分析与临床 2005年3月第12卷第1期表4 不同聚赖氨酸浓度下的微囊膜膨胀率(x±s)PLL浓度(w/v)0.010.020.040.060.080.100.12 Sw(%)4.1±0.202.9±0.161.6±0.130.9±0.010.7±0.080.6±0.080.5±0.07 (3)保持其他制备条件固定不变时,改变聚赖氨酸与海藻酸钙凝胶珠的成膜反应时间,微囊的粒径不随聚赖氨酸成膜反应时间的延长而改变。
但影响微囊膜的厚度,成正相关变化,且微囊的皱缩比例随时间的延长而增高,见表5。
表5 不同聚赖氨酸反应时间下的微囊膜膨胀率(x±s)PLL反应时间(min)246810 Sw(%)4.40±0.322.12±0.211.72±0.201.51±0.181.36±0.16 PLL反应时间(min)1216202430 Sw(%)1.30±0.151.22±0.141.19±0.121.17±0.101.16±0.11 (4)保持其他制备条件固定不变时,柠檬酸钠的液化时间对微囊的粒径和膜厚均无明显影响。
讨 论 A PA微胶囊是由海藻酸盐-聚赖氨酸-海藻酸盐形成的三层结构的免疫隔离生物膜。
以往的实验已证明制囊材料为无毒和无免疫原性,A PA 微胶囊免疫隔离生物膜表面带有负电荷,具有较高的生物相容性,可截割分子量大于70KD的物质,体内移植具有良好的免疫保护作用[4-6]。
静电微囊发生仪发出的电脉冲频率影响着单位时间内一定体积的海藻酸钠所能制作的海藻酸钙凝胶珠的数量和粒径,频率越高,制作的海藻酸钙凝胶珠的数量越多,粒径也越小。
