哈佛医学院的研究人员,海德堡大学,有调查water-induced Gutenberg大学自我修复的果胶生物聚合物电影和评估其对材料性能的影响。他们的研究结果已经发表在《华尔街日报》聚合物。
研究:自我修复果胶生物聚合物的光学和机械性能。图片来源:米歇尔·李摄影/ Shutterstock.com
果胶生物聚合物
在生物医学领域的研究中,科学家们不断开发新材料为各种不同的应用程序。欧洲杯足球竞彩在bio-derived材料、多糖生物聚欧洲杯足球竞彩合物近年来一直是研究的重点。一些天然材料已经评估,包括纤维素欧洲杯足球竞彩、甲壳素、海藻酸、果胶。
果胶为生物医学应用显示特定的承诺。这种多糖是极其丰富的,具有独特的功能和化学特征。果胶是参与细胞间粘附和提供了植物细胞壁的机械阻力。最近,研究表明,果胶也艾滋病绑定在内脏器官,可能发挥作用在治疗和组织修复。
研究它在绑定角色间皮的表面生物凸显了果胶作为一类的潜力。果胶附着力仍知之甚少但似乎需要一个润湿阶段。润湿阶段,通过液体界面的相互作用,使得表面相互坚持,增强它们之间的交互。
并行Water-induced粘附果胶电影治愈。(一个)果胶电影在玻璃相的示意图(灰色)和凝胶阶段(蓝色)。(-)起诉不粘连,而(+)表示一种互动电影的粘合剂。(B使用之前定义的附着力试验),果胶电影轻轻压缩(5 n) 60年代开发时间后跟撤军的电影在0.5毫米/秒。两个玻璃相的电影(Ai)证明不粘连。水合作用的一个(还)或两个(哎)的电影15%含水量导致显著的附着力。同等体积的水放在玻璃相电影滴(Aiv)导致可比粘附两个凝胶的电影。(C液滴分析),粘附在很大程度上是独立于探测速度(也就是说,电影被压缩的速度)。(D),扫描电子显微镜(SEM)两部电影后滴压缩显示聚合物链的证据纠缠在膜界面(箭头在电影接口)。图片来源:皮尔斯,。F et al .,聚合物
在mucoadhesion,水从黏液层搬到果胶,这增强了inter-surface交互。这提高了果胶的粘附性。目前的研究表明,纠缠果胶聚合物的支链胶阶段密切相关。研究强调,这种纠缠可能有重要的临床意义。
果胶的独特理化性质也与植物的再生过程。这种多糖对几个重要的过程,如划分衰变在胼胝症。在早期植物嫁接,沉淀果胶也似乎支持凝聚力和相邻细胞之间的粘附。从本质上讲,果胶是一种生物“水泥”,参与了几个重要的生物功能。聚合物的内在属性为无细胞自我修复过程可能也很重要。
water-induced修复断裂的果胶电影的示意图。玻璃相果胶电影是使用单轴荷载控制骨折5毫米不锈钢探针(2毫米/秒)。断裂的电影放在一层薄薄的蒸馏水(1.6到1.8毫米)8 h 25°C其次是光学和机械修理电影的分析。图片来源:皮尔斯,。F et al .,聚合物
这项研究
作者调查了果胶聚合物的性质。具体地说,他们研究了水如何修复骨折在玻璃相果胶的电影。电影是评估弹性、内聚强度和光学性质。此外,作者果胶相比生物聚合物替代氧化纤维素制成的生物聚合物,玻璃酸钠,nanocellulose纤维。
柑橘果胶是研究从商业来源获得。多糖的分析显示,他们主要由半乳糖醛酸残基组成,与鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖。他们还拥有78 - 86% homogalacturonan RGI 16 - 26%的内容。果胶粉用于这项研究是存储在环境可控条件下的低湿度和25oC的温度。果胶是溶解在水中,然后注入形状的模具固化和进一步研究。
作者用了几个技术来描述准备的果胶生物聚合物。断裂力学研究通过对生物聚合物单轴加载控制。研究人员记录了断裂力、距离和时间。
使用TA-XT +韧性测量,用探针用于应用力,然后缩回以同样的速度,与弹性定义为压缩区域的比例在压缩和退出。扫描电子显微镜用于图像果胶电影后用金涂层在氩气氛。此外,统计分析进行了研究。
准备的果胶生物聚合物电影显示几乎完全water-induced自我修复。电影被孵化的八小时在室温和在环境湿度。这个过程不涉及搅拌或搅拌。修复膜的机械强度测试进一步通过压裂第二次,这展示了电影的爆裂强度下降,但这部电影还是明显强相比其他生物聚合物的研究。
断裂前后的果胶电影模式water-induced修复。(一个)代表图像的断裂模式(橙色)之前(蓝色)和之后获得water-induced维修阈值和叠加使用MetaMorph堆栈算术逻辑异或函数。最初的果胶电影的定位是比较的维护。类似方向的断裂模式(暗)是个例外;在大多数电影,断裂模式似乎是随机的(例如,(Ai)和(哎))。形态测量学的断裂模式表明断裂角无显著差异(B),p > 0.05或interbranch距离(C),p > 0.05。模式的总面积相比略低的post-repair pre-repair断裂模式(C),p < 0.05)。在(B- - - - - -D盒子,横跨四分位范围中间标有X和胡须定义数据范围。至少103为每个参数测量功能。图片来源:皮尔斯,。F et al .,聚合物
修复了电影抵抗弹性变形的能力也是评价研究中。这是评估测试的弹性修复的电影。电影被使用探针1毫米变形,变形力和释放储存能量的测量。本次测试的结果表明,在弹性没有显著损失water-repaired果胶电影,与弹性明显高于其他聚合物研究中进行测试。
在结论中,作者已经证明果胶生物聚合物膜具有显著的结构性修复和保留弹性变形的弹性。这个过程是由一层薄薄的水,这意味着不需要复杂的技术和严厉,可能有毒,危害环境的化学溶剂。至关重要的是,修复过程中演示了这项研究胞外。这项研究有重要意义的商业使用果胶生物聚合物在生物医药行业。
进一步的阅读
皮尔斯。F et al。(2022)自我修复果胶生物聚合物的光学和机械性能(在线)聚合物1345 (7)| mdpi.com。可以在:https://www.mdpi.com/2073-4360/14/7/1345
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