明胶胶囊交联问题的研究思路
明胶胶囊交联问题的研究思路
胶囊剂是指药物或加有辅料充填于空心胶囊或密封于软质囊材中的固体制剂。根据胶囊的溶解与释放特性可分为硬胶囊、软胶囊、调释胶囊等。根据囊材的不同，又可分为明胶胶囊和非明胶胶囊（如HPMC胶囊）。其内容物包括非水溶液、混悬液、半固体、固体粉
末、微丸、颗粒等。明胶空心胶囊是由胶囊用明胶加辅料制成的空心硬胶囊，在胶囊剂中应用最多。
明胶胶囊交联现象指明胶囊壳在贮存过程中发生交联反应，使制剂在不加酶的溶出介质中的崩解、溶出、释放效率降低的现象。在药物的稳定性考察试验中，胶囊交联现象经常出现，表现为在进行溶出试验时胶囊变成了一个类似橡胶质样的胀大的水不溶膜，此水不溶膜在溶出试验中能够使胶囊的崩解时间延长、药物溶出速率下降、甚至造成药物完全不能溶出。
原创：梅希今天
药事纵横
篮法中的胶囊交联现象
桨法中的胶囊交联现象
遇到明胶胶囊交联问题如何思考与应对？本文浅谈一下研究思路，仅供药物研发同仁参考。
一、交联反应的机理及防止措施
明胶是一系列水溶性胶原蛋白衍生物的混合物，它是一种线性高分子聚合物，分子量15000至25000，由酰胺键连接各种氨基酸构成，组成的氨基酸包括:甘氨酸25.5%；脯氨酸18.0%；羟脯氨酸14.1%；谷氨酸11.4%；丙氨酸8.5%；精氨酸8.5%；天门冬氨酸6.6%；赖氨酸4.1%；亮氨酸3.2%；缬氨酸2.5%；苯丙氨酸2.2%；苏氨酸1.9%；异亮氨酸1.4%；蛋氨酸1.0%；组氨酸0.8%；酪氨酸0.5%；丝氨酸0.4%；胱氨酸0.1%；半胱氨酸0.1%。
交联反应的形成主要归因于有三个官能团的氨基酸，尤其是赖氨酸。一些报道提出组氨酸和精氨酸也参与交联反应的形成。
1、交联反应的主要机理
明胶中赖氨酸游离氨基酸残基间发生交联反应。
赖氨酸残基的氧化去氨基化，得到一个末端的醛官能团，这个醛与相邻赖氨酸的ε-氨基结合得到一个亚胺，然后经过一系列aldol（羟醛反应）类缩合反应得到含有吡啶环的交联产物。
赖氨酸与外源的醛发生交联反应。
赖氨酸ε-氨基与外源的醛，比如处方中的杂质或处方与外界环境接触后生成的醛发生反应。这个反应生成一个羟甲基氨基衍生物，脱水后生成含有一个阳离子的亚胺，后者与另一分子的羟甲基氨基赖氨酸残基生成二亚甲基醚，最后重排生成一个连接两个赖氨酸ε-氨基的亚甲基，从而形成交联。
形成胺缩醛后发生交联反应。
胺缩醛，即乙缩醛的氨基形式。胺缩醛是通过阳离子亚胺中间体（同上述阳离子亚胺的形成过程）与一个游离氨基反应生成。这一反应对周围的pH很敏感。 人体胃液的环境与体外溶出环境不同，胃液中含有酶，胶囊交联引起的溶出延迟或不溶出对于体内溶出究竟有没有意义目前还很难下结论。在胶囊剂产品的开发阶段，能够可能导致交联问题的每一个因素都应仔细考虑，从早期设计阶段就要尽可能避免，或者通过高温、高湿试验来进行预判，尽早采取措施进行防止或制定相应研究对策。
2、防止交联反应的方法
选择不易产生醛类物质或不易促进交联反应发生的辅料。
在制剂的辅料中，增塑剂、防腐剂、脂肪、聚乙烯化合物比如：PEG、脂肪族醇类、脂肪族酚类、聚乙烯甘油酯等均易产生醛类物质。非离子表面活性剂吐温80，由于分子中含有聚氧乙烯基，易发生氧化降解，形成甲醛。
对于易产生交联反应的药物，不宜开发成硬胶囊、软胶囊等剂型。
如吉非贝齐、依托度酸、氯霉素、呋喃妥因、扑热息痛、地高辛、维生素、布洛芬等在放样过程中均出现溶出度显著下降的情况。含有醛基的药物与明胶残基发生反应，使明胶发生交联。
控制外界环境中温度、湿度、光照等因素的影响。
交联反应的发生受外界环境中温度、湿度、光线的影响。胶囊应贮存在温度15~25℃，相对湿度30%~40%，阴凉干燥避光处贮存。室温下交联反应较不易发生，长期储存于高温下的明胶分子中氨基酸残基易发生自氧化而形成醛基,形成的醛基可以和周围明胶分子上的氨基酸残基发生交联反应,使明胶分子结构发生变化后,水溶性大幅下降。并且随着温度的升高，交联反应的程度越剧烈。高湿条件的影响尤为重大，它可以催化亚胺中间体的
形成，催化辅料降解成促进交联反应发生的降解产物，同时使氧气更容易穿透明胶分子，从而加速对它的氧化作用。紫外可见光与高温、高湿相互作用也促进了交联反应的发生和促进明胶的自氧化有关。
囊壳处方因素的影响
囊壳处方是决定囊壳交联的主要因素：(1)明胶的选择：明胶的交联程度主要是受明胶中氨基酸的残基量影响，明胶中赖氨酸和精氨酸的含量越低，则交联发生程度和可能性越低。(2)囊壳的含水量：囊壳中含水量高时，可以加快明胶的氧化，使亚胺中间体的产生加快。(3)增塑剂：甘油和山梨醇等增塑剂会使明胶的自氧化作用增强。(4)遮光剂和着色剂：加入的遮光剂和着色剂可能诱导醛类分子产生，从而与明胶发生胺缩醛反应。(5)铁离子：胶囊中含有铁离子，使氨基酸经芬顿化学反应，生成羟基自由基(·OH)，羟基自由基氧化氨基酸的氨基和中心碳原子，导致明胶交联，但铁离子含量对交联现象的影响不能确定。(6)铁离子和铝离子：Fe3+除催化羟基自由基生成外，Fe3+和Al3+能与明胶游离的羟基形成配合物。
二、明胶胶囊交联研究的指导原则USP<711>
USP<711> Dissolution溶出度项下规定，如果是因为交联引起了溶出度不符合标准规定，应进行二级溶出试验（Tier II），即添加酶和不添加酶溶出试验。对于不同pH的溶出介质，选用的酶的种类也不一样，以下为各个pH条件下推荐的酶种类、浓度、活性测定标准/方法（很有用哦！）。
Dissolution Medium with pH 4.0
Enzyme: Pepsin（胃蛋白酶）, activity determined by the procedure in purified pepsin, in the Reagent Specifications section
Amount: A quantity of pepsin that results in an activity of NMT 750,000 Units/L of dissolution medium
Dissolution Medium with pH >4.0 and <6.8
Enzyme: Papain（木瓜蛋白酶）, activity determined by the Assay test in the monograph for Papain; or bromelain（菠萝蛋白酶）, activity determined by the procedure in bromelain, in the Reagent Specifications section
Amount: A quantity of papain that results in an activity of NMT 550,000 Units/L of dissolution medium, or a quantity of bromelain that results in an activity of NMT 30 gelatin-digesting units (GDU)/L of dissolution medium
Dissolution Medium with pH 6.8
Enzyme: Pancreatin（胰酶）, protease activity determined by the procedure in Assay for protease activity (Casein digestive power) in the monograph for Pancreatin
Amount: A quantity of pancreatin that results in a protease activity of NMT 2000 Units/L of dissolution medium
溶出介质中含有表面活性剂或其他能影响酶活性的其他成分时，USP也有重要说明，作者将原文及主要翻译列举如下：
If the dissolution medium contains surfactant or other ingredients that are known to denature the enzyme used, a pretreatment step in the dissolution testing of the dosage form may be applied（加入预处理步骤）.This pretreatment step is done using the specified dissolution medium without the surfactant or the ingredient and with the addition of the appropriate amount of enzyme according to the medium pH（预处理步骤中不含破坏成分只含有适当的酶）. The amount of enzyme added is appropriate to the volume of dissolution medium used in the pretreatment（酶的量应该适当）.To achieve the specified medium volume for the final dissolution testing, the pretreatment step may be conducted with a smaller volume of medium without the ingredient such that the final volume is obtained when the ingredient is added at the end of the pretreatment step（预处理步骤中应采用一个小的介质体积，预处理步骤结束后加至最终体积）. All of the other conditions of the test (apparatus, rotation, orflow rate) should remain as described in the method or monograph（溶出条件与标准方法相同）. Typically, the duration of the pretreatment step is NMT 15 min（通常，预处理步骤不超过15min）. The required pretreatment time should be evaluated on a case-by-case basis and should be scientifically justified（所需的预处理时间具体问题具体分析，应进行科学说明）. This time should be included in the total time of the test（预处理时间包括在总测定时间中）. As an example, if the total time of the test is 45 min and 15 minare used in the pretreatment step, the test will continue for 30 min after the addition of the ingredient（例如，总溶出时间为45min，预处理为15min，加入其它成分后继续进行30min）。
了解影响酶活性的表面活性剂种类很重要。Guzman等就胃蛋白酶分别在含十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)和吐温-80四种表面活性剂的溶出介质中的活性进行了实验。结果表明，添加SDS会降低胃蛋白酶的活性，即使低浓度SDS仍会明显降低其活性。而添加任意浓度的CTAB、Triton X-100 和吐温-80均不会影响胃蛋白酶的活性。Guncheva等对胰蛋白酶进行相似研究，结
果为非离子型表面活性剂(吐温-80和Triton X-100)能够增强胰蛋白酶的活性，而离子型表面活性剂(SDS和CTAB)会抑制其活性，因此在添加胰蛋白酶的体外溶出试验中建议使用非离子型表面活性剂。关于表面活性剂对溶出介质中木瓜蛋白酶和菠萝蛋白酶活性的影响研究尚未见报道。
三、问题分析与讨论
1、如何理解FDA溶出数据库中的Tier I和Tier II？
以Ziprasidone HCl胶囊为例，FDA溶出数据库中规定了Tier I和Tier II方法，见下表。根据USP711，如果胶囊有交联现象，可以在介质中加入酶。如果溶出介质中含有表面活性剂，酶活性会受到破坏，因此需要采用无酶介质进行预处理，最长时间不得超过15min，然后再加入含酶介质。本例中的意思是，该胶囊采用Tier I进行溶出测试，当发生交联的时候可采用Tier II。如果采用Tier I方法时发现S1阶段不合格，采用Tier II并应符合S1阶段要求，不必再继续采用Tier I方法继续考察S2、S3。
2、选择加入酶之前需要考虑哪些问题？
首先，应确定溶出变慢确实是由胶囊交联引起的，这一点很重要。方法有目测法（观察到胶囊吸水膨胀，没有破裂或者部分破裂）、转换法（把胶囊的内容物撞到新的没有发生交联的囊壳里）。其次，需要根据介质的pH，参考USP711选择加入酶的种类与来源（必要时根据研究情况固定厂家）。第三，需要酶种类规定测定酶活性，并确定下来酶的测定方法，因为酶的测定方法很关键。
3、在稳定性考察过程中发现交联怎么办？
首先，还是必须先评估并确定溶出变慢或不溶出是由交联引起的，而不是由制剂本身性能变化引起的。其次，根据USP711采用加酶的方法进行溶出度测试。第三，后续时间点均需采用加酶的方法进行测试，完成数据对比。
4、在每一个溶出杯中加酶还是配制含酶的介质？
根据USP711，如果因为交联引起溶出度试验失败，首先应考虑复测，而不是在已发生交联的溶出杯中加入酶。如果在每一个溶出杯中加入酶需要多次称量，加入，溶解非常麻烦，因此，建议一次配制含酶介质，如6L、8L、10L等。
5、如果在制剂开发阶段就发现了交联现象怎么考虑？
首先，应分析可能的原因，如醛、高温、高湿的影响。处方中成分是否含有少量的醛类或可能产生醛类的物质，如是，应进行辅料的内控或者替代研究；胶囊贮藏条件是否正确，如是，应选择恰当的包材及贮藏条件。
6、加酶的溶出方法是否需要进行方法学验证？
需要的。例如，（1）应检查并确定介质的pH；（2）根据pH选择酶的种类；（3）确定酶活性测定方法；（4）介质中酶的量如何计算；（5）研究并确定溶出度不符合规定是由胶囊交联引起的；（6）加入酶后的滤膜验证试验；（7）加入酶后对检测方法是否产生干扰（专属性）；（8）如果介质中含有SDS等表面活性剂应研究预处理步骤中的时间、体积；（9）最终制定的加酶不加酶溶出方法。
四、案例分享：开发Tier II方法的思路
问题描述：某产品，经加速3个月后，采用Tier I 方法测定，即900 mL的0.01 N HCl+1.0% SDS溶液。发现溶出曲线中溶出量在10~60min明显下降，批内RSD明显变大，数据如下。由于限度为75%@45min，因此，溶出度已经不合格了。如何解决此类问题？
通过现象观察发现，可能是由于交联引起的，因此设计了三种实验，采用旧内容物+新胶囊壳、新内容物+旧胶囊壳、新内容物+新胶囊壳进行溶出曲线对比。根据对比可见，新内容物+旧胶囊壳的溶出量很低，变异大，因此与其他两组相比较可以判断是由胶囊壳产生交联引起的。
根据本品的介质pH，选择胃蛋白酶直接加入到900ml介质中，测定6粒胶囊的结果如下所示。结果表明，SDS引起了酶的降解，这种方法不可行，必须分步骤加入。
为了去除SDS对破囊试验的影响，介质1配制为不含SDS的0.01 N HCL + 750,000 units/L 胃蛋白酶溶液；先加入600 mL介质1，2min后发现6个胶囊开始散开，5min后加入300ml介质2，即0.01 N HCL+3%SDS溶液,最终介质组成为0.01 N HCL +1% SDS 即500,000 units/L胃蛋白酶。
随后，整个Tier II方法进行了完整的方法学验证，包括线性、专属性、准确度、重复性、中间精密度、对照品溶液和供试品溶液稳定性等。
五、总结
明胶胶囊交联在胶囊剂开发中，特别是稳定性考察中经验遇到，采用合理的研究思路至关重要，中国药典溶出度通则中没有规定如何进行研究。作者建议，在注册申报阶段应考虑进行必要的说明，以免被发补。
六、参考文献
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https://www.360docs.net/doc/8118262663.html,P <711> Dissolution
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吸收明胶海绵中明胶交联度的测定
吸收明胶海绵中明胶交联度的测定 董智 (金陵药业股份有限公司南京金陵制药厂,南京210038) 摘要 目的:研究国产吸收性明胶海绵中明胶的交联程度,为进一步提高该产品质量和性能提供依据。方法:利用2,4,6-三硝基苯磺酸与肽链中赖氨酸侧链ε-氨基发生反应,生成在346n m 波长处有最大吸收峰的三硝基苯衍生物,测定明胶与甲醛发生交联前后明胶蛋白质肽链赖氨酸侧链ε-氨基数量的变化,就可推知吸收性明胶海绵中明胶的交联程度。结果:利用此方法测得国产吸收性明胶海绵样品中明胶的交联度约为60%。结论:该方法可测定吸收性明胶海绵中明胶的交联度。关键词:吸收明胶海绵;明胶;交联度中图分类号:R917 文献标识码:A 文章编号:0254-1793(2010)03-0511-02 Deter m i n ati on of cross -li n ki n g degree of gel ati n i n gel ati n sponge DONG Zhi (Nanjing J inling Phar maceutical Fact ory Nanjing 210038,China ) Abstract O bjecti ve:T o study and i m p r ove the quality of gelatin s ponge,the cr oss -linking degree of gelatin in the p r oduct is deter m ined .M ethod:The cr oss -linking degree of gelatin is deduced fr om the difference of a mount of ε-a m ino -gr oup s of lysine in pep tide chain of gelatin bef ore and after the cr oss -linking of gelatin with f or malde 2hyde,which is deter m ined by using the reacti on bet w een T NBS and the a m ino -gr oup s of a m ino acid .Result:The cr oss -linking degree of gelatin of domestic gelatin s ponge sa mp les is about 60%.Conclusi on:The method appears suitable for the deter m inati on of cr oss -linking degree of gelatin in gelatin s ponge .Key words:cr oss -linking degree;gelatin;gelatin s ponge 作者Tel:013585176392、 (025)85801999-8732;E -mail:zhidongnjjsch@sina .com 明胶是一种从动物结缔组织中提取的蛋白质,一级结构包含20种氨基酸。[1] 吸收性明胶海绵是明胶的水溶液以甲醛作为交联剂,在剧烈搅拌下发泡,经冷冻成型、干燥、灭菌制成的不溶于水的无菌海绵状物,在临床上用于创面止血。吸收性明胶海绵就其化学本质而言是经甲醛交联的明胶。甲醛与明胶发生交联反应的主要机理是甲醛在肽链中赖氨酸侧 链ε-氨基与精氨酸侧链胍基间形成亚甲基桥[2] 。测定吸收性明胶海绵中明胶的交联程度是进一步研究该产品与提高产品质量和性能的必要条件,作者未见文献报道。本文参照相关文献[3] 对国产吸收 性明胶海绵进行了研究。 1 仪器、试剂与样品 仪器:可见-紫外分光光度机(GE NERAL 公司,T U -1221型,)、立式压力蒸汽灭菌器(上海博迅实业有限公司医疗设备厂,YXQ -LS -75SII 型,);试剂:2,4,6-三硝基苯磺酸(5%水溶液,Sig 2 ma 公司)、碳酸氢钠(天津市博迪化工有限公司)、盐酸和乙醚(上海中试化工总公司);样品:药用明胶(派宝明胶有限公司)、吸收性明胶海绵(南京金陵制药厂)。2 试验过程 精密称取海绵(或药用明胶)11mg,加水100 mL 浸泡数小时,并时常振摇。取出海绵,用滤纸轻 轻挤压吸干水份后置50mL 具塞试管中,加4%碳酸氢钠溶液1mL 和015%T NBS 溶液1mL,于40℃水浴加热4h,加6mol ?L -1 盐酸溶液3mL,置热压灭菌器内于120℃加热1h,所得溶液加水5mL 稀释,用乙醚萃取3次,每次20mL,弃去乙醚层。吸取水相5mL,水浴加热15m in,冷至室温后加水15mL 稀释,摇匀,在346nm 波长处测定吸光度。 另精密称取药用明胶11mg,置50mL 具塞试 — 115—药物分析杂志Chin J Phar m Anal 2010,30(3)
明胶及胶囊行业研究分析
明胶及胶囊行业分析报告 一、明胶行业分析 （一）明胶行业基本情况 明胶行业属化工行业中一个很小的子行业。全球明胶生产主要集中在西欧、美国、日本、印度和中国，欧洲是世界上最大的皮明胶产地，而亚洲则是全球主要的骨明胶产地，尤以中国、日本和印度3国的骨明胶产量为最大。 明胶是一种高分子蛋白质，具有优异的理化性能和生物相容性，应用领域非常广泛。明胶按其产品原材料不同分为：骨明胶和皮明胶两种，由于受到国民喜食带皮肉类的饮食习惯影响，皮明胶原料鲜猪皮等供应量少，我国以骨明胶居多。 根据用途来分，明胶分为药用明胶、食用明胶、照相明胶和工业明胶四种。药用明胶主要用来制作如医用软硬胶囊、外科敷料、止血海棉；食用明胶是一种重要的食品添加剂，可作为食品的胶冻剂、稳定剂、增稠剂、发泡剂、乳化剂、分散剂、澄清剂等，被广泛应用于肉制品、果糖、冰淇淋、酸乳制品、啤酒澄清剂等。 明胶应用于食品和医药的占比最大，食品、医药行业快速发展直接带动了明胶行业市场容量的快速增长。相比食品、医药行业的快速增长，照相胶片业正在逐步萎缩，消费结构的调整直接带来明胶行业产品结构的调整，照相用明胶所占比重逐年减低。 明胶生产的主要原材料是动物皮、骨等，来源广泛。在中国以骨料为主要原材料，如果这些骨料未被有效利用，势必污染环境。而明胶行业解决了个问题，并利用骨料生产出明胶产品，变废为宝，符合畜产品深加工的政策，符合西部大开发变资源优势为经济优势的发展方向，也符合我国高新技术发展的要求。 （二）市场竞争格局 明胶最早诞生于19世纪的欧洲，国外的明胶行业厂商数量稳定，优质的明胶企业已经通过兼并整合等方式占据了较大的市场份额，产业集中度较高。目前世界明胶业的三大巨头罗赛洛集团、嘉利达公司、派宝公司其总产量达22万吨，占世界总产量的3/4（数据来源：东宝生物招股说明书）。这三个明胶巨头正通过其技术优势、市场优势和资金优势在全球新兴市场中不断扩张，以巩固自己的行业地位。 中国明胶产业较之欧洲整整晚了一个世纪，源于上世纪50年代。许多工业设备都落后于国外，行业尚未成熟，但其产能、产量却每年以两位数快速增长。国内明胶行业巨大的市场空间和发展前景，吸引着国外明胶巨头不断进入中国市场，外资企业通过“扩产+兼并收
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篮法中的胶囊交联现象 桨法中的胶囊交联现象 遇到明胶胶囊交联问题如何思考与应对？本文浅谈一下研究思路，仅供药物研发同仁参考。 一、交联反应的机理及防止措施 明胶是一系列水溶性胶原蛋白衍生物的混合物，它是一种线性高分子聚合物，分子量15000至25000，由酰胺键连接各种氨基酸构成，组成的氨基酸包括:甘氨酸25.5%；脯氨酸18.0%；羟脯氨酸14.1%；谷氨酸11.4%；丙氨酸8.5%；精氨酸8.5%；天门冬氨酸6.6%；赖氨酸4.1%；亮氨酸3.2%；缬氨酸2.5%；苯丙氨酸2.2%；苏氨酸1.9%；异亮氨酸1.4%；蛋氨酸1.0%；组氨酸0.8%；酪氨酸0.5%；丝氨酸0.4%；胱氨酸0.1%；半胱氨酸0.1%。 交联反应的形成主要归因于有三个官能团的氨基酸，尤其是赖氨酸。一些报道提出组氨酸和精氨酸也参与交联反应的形成。 1、交联反应的主要机理
明胶与天然聚合物复合制备创伤敷料的研究进展
2310 2004年增刊（35）卷 功 能 材 料 明胶与天然聚合物复合制备创伤敷料的研究进展* 邹 勇，黄雅钦，夏宇正 (北京化工大学 材料科学与工程学院 材料学系，北京 100029) * 基金项目：北京化工大学青年基金资助项目（QN0208） 收稿日期：2003-11-03 通讯作者：黄雅钦 作者简介：邹 勇（1978－），男，硕士研究生，主要从事生物材料的研究。 摘 要：明胶以其优良性能在创伤敷料中得到了广泛应用。本文综述了明胶与天然聚合物复合制备创伤敷料的研究进展，详细介绍了此类创伤敷料对创伤的疗效功能，并对明胶基创伤敷料的应用前景进行了展望。 关键词：明胶；创伤敷料；天然聚合物 中图分类号：R641 文献标识码：A 文章编号：1001-9731（2004）增刊-2310-04 1 引 言 皮肤的创伤为临床常见疾病，一般治疗的方法是采用敷料覆盖和保护并提供有利于伤口愈合的环境。在相当长一段时间内，使用最普遍的外科创伤敷料是医用脱脂棉和纱布。它对创伤的治疗能起到一定的促进作用，但是存在很大的不足。例如其使用时，创面肉芽组织向敷料内生长而引起粘连；解除时，易造成二次创伤；由于创面积液而易引起细菌感染。因此，开发一种新型敷料，使其不仅能覆盖创面，还能帮助伤口愈合，防止细菌侵袭，减少伤口区域的超高代谢和营养不良，减轻伤口疼痛，加快伤口愈合，成了科研人员的主攻方向之一。随着时代的进步和科技的发展，敷料的成分及种类在近十几年中发生了突破性的变化。由传统的纱布逐步发展为今天的高科技成分含量的创伤敷料。理想的创伤敷料通常必须具备以下几个条件：能与创面紧贴；防止水分和体液从创面逸出并吸收从创面流出的渗出液；无毒无菌，对人体无害；体感好，具有一定柔韧性和强度；促进新皮肤的生长；易操作维护。 明胶是由动物的皮、骨等结缔组织中的胶原经部分水解和热变性而得到的大分子蛋白质。由于其良好的理化性能，使得它在医药工业、临床医学和临床治疗中有广泛的应用，特别是在创伤敷料领域。明胶用于医用创伤敷料具有以下特点。物理方面：抗张强度 高，延展性低，易干裂，具有类似真皮的形态结构，透水透气性好；物理化学方面：可进行适度交联，可调节溶解性，可被组织吸收，可与药物相互作用；生物学方面：生物相容性好，有生理活性，如有血凝作用。明胶无抗原性、易于吸收，理应是敷料首选的材料，但因其存在膜质脆、不耐水、潮湿环境中易受细菌侵蚀而变质、力学性能差等缺点而限制了它在敷料中的广泛使用。为此，近年来关于明胶用于敷料的研究报道多集中在明胶与其它聚合物的复合。这些聚合物包括人工合成聚合物和天然聚合物。其中天然聚合物具有合成材料所无法比拟的优良性能，即低毒、生物相容性好以及环保等，是当前科研的热点。 2 明胶与海藻酸的复合 海藻酸是一种在所有棕色海藻中都能找到的多糖。它是一种高分子线性糖醛酸，由D-甘露糖醛酸和L-古洛糖醛酸组成。海藻酸钙通过离子交换生成可溶性海藻酸钠，因它具有吸收大量液体的能力而发生膨胀起到凝胶作用，可生物降解并溶解在渗液内。海藻酸钙具有吸附细菌、阻挡细菌通过的屏障作用，它可通过钙离子释放到伤口而诱导血小板活化、激活伤口巨噬细胞来增强创面抗致病微生物的防御能力；诱导血小板活化的同时产生止血生长因子，可起到止血和加速创面愈合的作用。海藻酸的生物特性吸引了众多的科研工作者。赵谋明等[1]研究了明胶与海藻酸钠主要的相互作用。结果表明，明胶与海藻酸钠主要的相互作用力为二成分间静电引力，通过Ca 2+的桥架作用形成不可逆的凝胶。明胶和海藻酸钠混合后，体系的黏度有大幅度的增加，且随着其浓度的增加体系黏度增大，证明了它们的相容性。共混是提高高分子膜材料性能的有效方法[2,3]。武汉大学的樊李红等人[4]采用海藻酸与明胶共混，利用两者分子间的静电作用，并以Ca 2+为交联剂，形成了互穿网络结构的共混膜。研 万方数据
橡胶制品的配方设计原理介绍
橡胶制品的配方设计原理 一、橡胶的并用。 无论是什么橡胶不可能具有十全十美的性能，使用部门往往对产品提出多方面的性能要求，为了满足此目的，而采用橡胶并用的方法。如，为提高二烯烃类橡胶耐热、耐光老化性能,可加入氯磺化聚乙烯。丁睛橡胶的耐粙性很好，但耐寒性不好,若并用10％的天然胶，便可改善它的耐寒性。在橡胶中并用高苯乙烯、改性酚醛树脂、三聚氰胺树脂等都可改善橡胶的补强性能。合成橡胶的工艺性能一般都不够好,特别是饱和较高的合成橡胶,无论是炼胶、压延、贴合、硫化等性能都比较差,所以常加入天然橡胶或树脂。以改善其未硫化胶的加工性能。如,丁苯橡胶加入5-20份低压聚乙烯，可减少丁苯橡胶的收缩率。乙丙橡胶中加入酚醛树脂可提高粘性。加入天然胶对一般合成橡胶的工艺性能都会有所改善。为了改进工艺加工性能,并用天然胶或树脂的比例一般都在20％以下。有些合成橡胶性能优良，但价格昂贵,在不损害原物性的前提下,并用其它橡胶或树脂是完全可行的,如,丁睛胶中并用聚氯乙烯或丁苯胶中掺入天然橡胶,都能起到这一作用。1. 橡胶并用必须具有一定的相溶性,对橡胶来说天然、顺丁、异戊橡胶等能以任何比例均一地混合,最终达到相溶状态。而天然胶与丁基橡胶就不能均一地混合。若硬性机械地混合,所得硫化胶的实际使用性能会显着地下降,这是因为它们的相溶性很差。并用体系最重要的因素是相溶性，从应用的观点来看，如果混合不均，非但达不到并用的目的,反而影响工艺加工,特别是硫化。因此,并用问题的焦点是两种橡胶能否相互混合,以及混合后达到什么样的相容程度。固体橡胶并用时，
因橡胶本身粘度很大,高分子的布朗运动不像液体那么容易，扩散速度较慢，对大分子的位移造成很大的阻力,严重影响橡胶间的互容作用。为此在工业生产中都采用机械力强化分子运动,用提高温度和加入软化剂的方法来降低粘度，以促进两种橡胶的混合，所以产物从宏观上来看虽没有相分离,但真正达到溶解状态也不是很多的,其原因包括下来有以下几点,橡胶的极性、内聚能密度、橡胶的结晶、橡胶的分子量等。橡胶网为广大从事橡胶行业的朋友提供交流学习交易的平台。 ２.分散性,高分子固相体橡胶的粘度高，纵然选择相容性较好的的两种橡胶，用开练机、密练机在高剪切作用下混合,要像低分子液体那样,呈分子状态的均一分散状态，也是很因难的。橡胶分子的布朗运动不象液体那样自由,扩散速度较慢，从外表上看是均一地混合了，由于两种或多种橡胶的分散状态在广泛的范围内变化,并用胶的物理性能将产生很大的差异。两种橡胶在空气中混合时，由于相容性的不一致可产生两种不同的分散状态。,即均相分散状态和非均相分散状态,实际上并用达到均相分散状态的可能性很小，在部分是非均相分散状态组分之间仍然保持一定的界面。以不连续相(岛相)分散于连续相（海相）中的分散状态。非均相分散状态分为以下三级A,宏观非均相级，区域尺寸为1０-100微，B，微观非均相为0.1-2微Ｃ,半均相级成接枝或嵌段两种共聚体。一种并用体的分散状态不可能单一纯地存在着一个状态，而是以几种状态并存的局面,只不过某一级为主而已。 ３.共硫化，除了相容性和分散性外,橡胶并用的另一个重要因素是共硫化性。它是指并用橡胶的硫化体系选择和硫化速度的调整问题。对相同硫化速度而言，通用橡胶以天然胶为最快，其次是异戊橡胶,顺丁橡胶、乳聚顺丁、丁苯胶。硫化速度较慢的橡胶可采用减少硫黄,增加促进剂的方法，以与天然橡胶的硫化速度互相配合。一般对同一硫化速度的橡胶，天然橡胶为高硫黄低促进剂、丁苯橡胶为低硫黄高促进剂,顺丁胶处于两者之间。橡胶硫化速度的差异与其分子结构
明胶的研究进展
明胶的性能与研究进展 班级：材研1407 姓名：吴佳伟学号：2014200490 导师：吕亚非 摘要：明胶是一种肽分子聚合物质，是由胶原部分水解而得到的一类蛋白质，与胶原具有同源性。其理化性质、生物学性能的研究都表明其在很多领域具有广泛的应用前景，例如医学、化妆品行业等等。本文重点阐述了关于明胶的性能和其不同的来源，以及主要的研究方向。 关键词：明胶性能不同来源研究方向 前言 明胶是一种肽分子聚合物质，是由胶原部分水解而得到的一类蛋白质，与胶原具有同源性【1】，但两者由于制备工艺的差异，造成它们在结构和性能上存在较大差异。胶原具有棒状三股螺旋结构，其相对分子质量大约为30万，分布窄，而明胶的相对分子质量从几千到十万，分布很宽【2】。胶原在其水解制备明胶的过程中，三螺旋结构发生分离和断裂，形成由不同氨基酸组成的非均匀多肽混合物。明胶既具有酸性又具有碱性，是一种两性物质，其胶团带电，在电场作用下，它将向两极中的某一级移动。明胶分子中有大量的羟基，另外还有许多羧基和氨基，这使得明胶具有极强的亲水性和反应活性【1】。明胶所表现出来的一些良好的理化性能，以及在成本上的优势，使其在医药工业、临床医学和临床治疗等领域有着广泛的应用。 1 明胶的理化性能 1.1凝胶化 当组成胶团的各种蛋白质链借助于侧链互相缔结时，将形成一个不溶性的固体点阵，这就是凝胶。明胶溶液可形成具有一定硬度、不能流动的凝胶。当明胶凝胶受到环境刺激时会随之响应，即当溶液的组成、pH值、离子强度发生变化和温度、光强度、电场等刺激信号发生变化时，或受到特异的化学物质刺激时，凝胶就会发生突变呈现出相转变行为。这种响应提示了凝胶的智能性的存在【3】。根据明胶凝胶化所具有的智能性, 可以利用明胶
明胶膜的性能研究进展
综 述 明胶膜的性能研究进展 曹 娜1,2,符玉华13,贺军辉1 (11中国科学院理化技术研究所,北京 100080; 21中国科学院研究生院,北京 100049) 摘要:明胶膜具有良好的生物相容性和可降解性,并且其物化性质能被调节,因而应用比较广泛。本文综 述了不同添加剂和制备条件对明胶膜的机械性能、阻隔性能、生物可降解性等的影响。通常增塑剂可以改善明 胶膜的脆性,减小其机械强度和热稳定性。交联能有效提高明胶膜的机械性能和热稳定性,减缓明胶的降解速 率。交联包括化学交联、生物相容性交联和物理交联。明胶与蛋白质、糖类、脂类复合,其性能得以改进,并且 将明胶与高聚物共混、共聚改性,可以改善明胶膜的性能以满足不同领域的应用。 关键词:明胶膜;生物相容性;生物可降解性;机械性能;阻隔性能 明胶是一种天然高分子材料,是由胶原热变性或者经物理、化学降解得到的。明胶具有良好的生物相容性和生物可降解性,具有溶胶2凝胶的可逆转换性、极好的成膜性以及入口即化等特性[1,2]。明胶膜应用领域比较广泛,例如在食品和药物包装领域,可以用于方便面的调料袋、中成药的内包装等;在医学材料方面,可以用于修复神经组织,可以将药物固定在明胶膜上制成载体膜等;在农业方面,可以作为自营养性的覆盖膜,控制一些农药、化肥、除草剂等的释放[326]。 本文综述了不同添加剂和制备条件对明胶膜及其复合膜的机械性能、阻隔性能、生物可降解性等的影响。 1 增塑对明胶膜性能的影响 明胶的主要成分是蛋白质,由分子间连接形成三维网络结构,这个体系脱水而形成脆性膜。增塑剂能减少明胶的分子间力,提高膜的弹性,减小膜的脆性。增塑剂主要是一些多元醇,如甘油、甘露糖、山梨醇、聚乙二醇、乙二醇等。水也是明胶膜有效的增塑剂,吸收到膜中的水分影响增塑剂的增塑能力。增塑剂分子的结构和组成影响它破坏蛋白质的链间氢键和它吸收水分到蛋白质体系的能力。增塑剂的选择通常要考虑增塑剂与蛋白质间的相容性,形成的增塑膜的渗透性及增塑剂的添加量等因素[7]。 111 增塑剂对明胶膜机械性能的影响 亲水性的增塑剂能和蛋白质形成链间氢键,减少蛋白质的分子间力[8],因而可以减小明胶膜的抗拉强度(TS)和弹性模量(EM),增加断裂伸长率(EB)。通常增塑剂具有双重的增塑效果:其一是增塑剂本身增塑,其二是增塑剂具有强烈的吸湿性把一些水分吸到明胶的矩阵结构中[9,10]。Arvanitoyannis等[11,12]研究了明胶分别与可溶淀粉和羟丙基淀粉复合,用多元醇增塑的可食膜,结果表明增加水、甘油或山梨醇的含量,降低了膜的TS和EM,增加了膜的E B。S obral等[13]用山梨醇增塑明胶膜,随着山梨醇的浓度增加,膜的穿刺强度下降,穿刺变形和水蒸汽渗透系数增加,并且玻璃转化温度变宽,出现相分离的现象。Lim等[14]研究了甘油对用转谷氨酰胺酶交联的明胶膜的性能影响,增加甘油的量时,膜的湿含量增加, 作者简介:曹娜(19802),女,山东济宁人,博士研究生,研究方向为生物高分子材料; 3通讯联系人:E2mail:fuyuhua@https://www.360docs.net/doc/8118262663.html,.
橡胶硫化原理
橡胶硫化原理 橡胶受热变软，遇冷变硬、发脆，不易成型，容易磨损，易溶于汽油等有机溶剂，分子内具有双键，易起 加成反应，容易老化。 为改善橡胶制品的性能，生产上要对生橡胶进行一系列加工过程，在一定条件下，使胶料中的生胶与硫化剂发生化学反应，使其由线型结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子，使从而使胶料具备高强度、高弹性、高耐磨、抗腐蚀等等优良性能。这个过程称为橡胶硫化。 一般将硫化过程分为四个阶段，诱导－预硫－正硫化－过硫。为实现这一反应，必须外加能量使之达到一定的硫化温度，然后让橡胶保温在该硫化温度范围内完成全部硫化反应。 橡胶硫化的来历 硫化是胶料通过生胶分子间交联，形成三维网络结构，制备硫化胶的基本过程。不同的硫化体系适用于不同的生胶。以橡胶（生胶）为主体，加以多种辅助材料而成的合成体、（辅助材料有几大体系、填充补强、硫化、防护、增塑、特殊物质加入剂、)而硫化是包覆绝缘层或护套层以后的一种处理方法、其目的就是让辅助体系里的硫化体系发生作用，使橡胶永久交联、增加弹性、减少塑性。硫化的名词是因最早时间是用 硫磺使橡胶交联的故称硫化，沿用至今. 橡胶硫化体系 不饱和橡胶通常使用如下几类硫化体系： 以硫黄，有机二硫化物及多硫化物、噻唑类、二苯胍类，氧化锌及硬脂酸为主的硫化剂。这是最通用的硫 化体系。但所制得的硫化胶的耐热氧老化性能不高。 烷基酚醛树脂。 多卤化物(如用于聚丁二烯橡胶、丁苯橡胶及丁腈橡胶的六氯乙烷)、六氯-对二甲苯。 双官能试剂[如醌类、二胺类、偶氮及苯基偶氮衍生物(用于丁基橡胶及乙丙橡胶)等]。 双马来酰亚胺，双丙烯酸酯。两价金属的丙烯酸酯(甲基丙烯酸酯)、预聚醚丙烯酸酯。 用于硫化饱和橡胶的有机过氧化物。 饱和橡胶硫化不同种类的饱和橡胶时，可使用不同的硫化体系。 硫化三元乙丙橡胶时，使用有机过氧化物与不饱和交联试剂，如三烯丙基异氰脲酸酯(硫化剂TAIC)。硫化硅橡胶时也可使用有机过氧化物。乙烯基硅橡胶硫化时可在催化剂(Pt)参与条件下进行。 上一篇：介绍橡胶硫化
胶囊剂胶囊壳交联对溶出的影响及应对策略
胶囊剂胶囊壳交联对溶出的影响及应对策略 胶囊剂由于其简单的制备工艺及便于吞咽广泛应用于 制药行业，我国采用硬胶囊剂型的制剂产量约占口服固体制剂总产量的20%。但是当醛类物质出现时，或者暴露于高温、高湿的环境下，明胶胶囊会出现交联使胶囊不溶于水，从而导致体外溶出结果降低，由于体内酶的存在，这并不代表体内溶出不合格，这种降低不能评估，因此需要对明胶胶囊制剂溶出测试方法进行改进以更好地表征其体内溶出情况。明胶交联的原理及原因明胶可以通过动物骨和皮获得，含赖氨酸4.1%，精氨酸8.5%。明胶分子的反映性来自于其所含的氨基酸，而赖氨酸是其产生交联反映的关键因素。胶囊壳与内容物的水分交换可能会使胶囊壳变脆，内容物和胶囊壳及胶囊壳和外界环境之间的化学反应可能导致胶囊壳的交联。最强最常见的交联类型是凝胶中赖氨酸支链上的胺基和另 一个分子上类似的胺基形成共价键，该反应通常由微量活性醛类物质催化，甲醛，戊二醛，乙二醛以及降解的糖类是常见的催化剂。这种反应是不可逆的，如果要溶解胶囊壳则会涉及其他键的破坏，例如采用酶解的方式则会破坏蛋白质中肽键。有人提出在赖氨酸侧链中加入琥珀酸基团可以降低甚至阻止明胶的交联反映。另外一种降低该类交联反应的方式是两种凝胶分子中两个自由羧基和三价金属离子之间的络
合反应。交联常见的诱因有：l 存放的过程中在API、辅料、包材、降解产物中含有醛类物质；l 高湿条件存放；l 一些促进交联反应的物质出现；l 玉米淀粉中稳定剂（环六亚甲基四胺）降解形成氨和甲醛；l 含有醛官能团（糠醛）人造纤维瓶；l 可以自动氧化形成醛的聚乙二醇；l 紫外光，尤其是在高温高湿条件下；l 热能催化醛类的形成。交联产生的现象交联会在胶囊壳内外两侧形成薄膜，这种透明薄膜是一种不溶于水的蛋白质，会导致胶囊中的内容物溶出迟缓甚至不溶，胶囊壳交联的现象之一就是在溶出的时候能够观察到有一种薄膜或者凝胶状团块（见下图）。胶囊壳一旦产生交联，即使将引起交联的物质清除交联也不会终止，装有液体内容物胶囊则会在接缝处破裂，导致内容物提前释放。由于交联的程度在不同胶囊壳之间甚至在同一个胶囊上的不同位置 也是不同的，所以这就会导致溶出的差异增大。非明胶胶囊则不会产生胶囊壳交联，所以也可以采用改性玉米淀粉、马铃薯淀粉、豌豆淀粉，改良的纤维素例如羟丙甲纤维素做成的药用胶囊壳，但这些胶囊壳比明胶胶囊壳溶出时间略长。明胶胶囊的交联与其制剂的溶出按胶囊壳交联的程度把胶 囊壳的交联分为中度交联和深度交联。研究发现，中度交联、深度交联的胶囊壳和未产生交联的胶囊壳填充相同内容物 后对体内外释放进行比较。发现中度交联的胶囊壳在水中及模拟胃液中溶出不能达到要求，但在加入酶的人工胃液中溶
橡胶工艺原理_复习思考题_答案..
《橡胶工艺原理》复习思考题 0.1名词解释 碳链橡胶、硬质橡胶、杂链橡胶、混炼胶、硫化胶、冷冻结晶、拉伸结晶、极性橡胶 杂链橡胶：碳-杂链橡胶：主链由碳原子和其它原子组成 全杂链橡胶：主链中完全排除了碳原子的存在，又称为“无机橡胶”，硅橡胶的主链由硅、氧原子交替构成。 混炼胶：所谓混炼胶是指将配合剂混合于块状、粒状和粉末状生胶中的未交联状态，且具有流动性的胶料 硫化胶：配合胶料在一定条件下(如加硫化剂、一定温度和压力、辐射线照射等)经硫化所得网状结构橡胶谓硫化胶，硫化胶是具有弹性而不再具有可塑性的橡胶，这种橡胶具有一系列宝贵使用性能。 硬质橡胶：玻璃化温度在室温以上、简直不能拉伸的橡胶称为硬质橡胶 0.2 一般来说，塑料、橡胶、纤维的分子结构各有什么特点？ 0.3影响橡胶材料性能的主要因素有哪些？ 橡胶性能主要取决于它的结构，此外还受到添加剂的种类和用量、外界条件的影响。 (1)化学组成：单体，具有何种官能团 (2)分子量及分子量分布 (3)大分子聚集状况：空间结构和结晶 (4)添加剂的种类和用量 (5)外部条件：力学条件、温度条件、介质 0.4简述橡胶分子的组成和分子链结构对橡胶的物理机械性能和加工性能的影响。 答： 各种生胶的MW曲线的特征不同，如NR—般宽峰所对应的分子量值为30~40万，有较多的低分子部分。低分子部分可 以起内润滑的作用，提供较好的流动性、可塑性及加工性，具体表现为混炼速率快、收缩率小、挤出膨胀率小。分 子量高部分则有利于机械强度、耐磨、弹性等性能。 0.5简述橡胶的分类方法。 答:按照来源用途分为天然胶和合成胶，合成胶又分为通用橡胶和特种橡胶；按照化学结构分为碳链橡胶、杂链橡胶和元素有机橡胶； 按照交联方式分为传统热硫化橡胶和热塑性弹性体。 0.6简述橡胶的分子量和分子量分布对其物理机械性能和加工性能的影响。 答：分子量与橡胶的性能(如强度、加工性能、流变性等)密切相关。随着分子量上升，橡胶粘度逐步增大，流动性变小,在溶剂中的溶解度降低，力学性能逐步提高。 橡胶的大部分物理机械性能随着分子量而上升，但是分子量上升达到一定值(一般是600000)后，这种关系不复存在; 分子量超过一定值后，由于分子链过长，纠缠明显，对加工性能不利，具体反映为门尼粘度增加，混炼加工困难，功率消耗增大等。 0.7简述橡胶配方中各种配合体系的作用。 生胶*母体材料 硫化体系；使橡胶由线型大分子変成立体网状大分子 补强填充体至；提髙力学性能.使菲自补强性橡胶获得应用.改善工艺性能科I降低成本*还有的有功能桎.如阻燃、导电、磁性等 防老体系’延氏橡胶制品使用寿命*主要存防热颈"臭敏、光瓠右害金届 :离子、疲劳、霉歯等引起的老化 增塑及操作体系：降低胶料黏度*改善加工性能?降低威本.主姜有増朗制r分散剋、均匀剂，增黏剂*塑解剂、防焦剤*脱模刑尊 特种配合体系：赋予標胶持殊的性能.如黏合、看色*发泡、阻燃、偶联、捕静审..导电.存味，増碑.佃滑，陆唏等斷1件滋理0.8列出一般橡胶加工工艺过程。 '炼胶：分塑炼和混炼.塑炼定义为降低分子址，增加塑性、改善加工性能，制成可整性符合要求的鲍炼胶°混炼定义为经过配合*将橡胶与配合剂均匀她混合和分敌，制成混炼胶，使用设备为开炼机、密炼机和挤出机
明胶静电纺丝的研究进展
第33卷第1期明胶科学与技术2013年3月T he Sci ence and T echno l ogy of G e l a t i n V01．33．N o．1 M a r．2013． 明胶静电纺丝的研究进展 卢伟鹏张兵+郭燕川” 中国科学院理化技术研究所，北京，100190 摘要：作为天然高分子之一的明胶无毒无味，具有优异的生物相容性及生物可降解性。利用静电纺丝技术制备的明胶纳米纤维膜材料能最大程度地仿生天然细胞外基质的胶原蛋白结构，因此在生物医用材料领域具有广泛的应用，引起了国内外学者的普遍关注。本文介绍了明胶静电纺丝装置、工艺的研究进展，同时总结了明胶静电纺丝纳米纤维膜材料在生物医疗领域内的应用研究情况，并展望了明胶静电纺丝工艺与明胶纳米纤维膜材料的发展趋势和研究方向。 关键词：明胶；静电纺丝；纳米纤维；进展 静电纺丝技术(El ect r os pi nni ng f i ber t e ch—ni que)是指带电的高分子溶液(或熔体)在静电场力的作用下拉伸变形，再经溶剂挥发(或熔体冷却)而固化，从而获得纳米纤维的工艺。静电纺丝这一技术最早在1934年由美国For m hal s提出¨．2J。1966年，Si m ons发明了一种电纺装置，制备出超薄的无纺布∞J。1981年M anl ey和La=ondo利用静电纺丝将聚乙烯和聚丙烯熔体制备成连续纤维H“J。20世纪90年代初，美国阿克伦大学R ene ker课题组对该技术进行了进一步研究，利用静电纺丝技术制备了多种聚合物直径较小的纤维，推动了静电纺丝技术的发展o7，8|。近十年来随着对纳米材料的广泛应用及独特性能的开发，静电纺丝技 }e-m a i l：Z hangbi ng@m ai l．i pc．ac．cn {}e-m ai l：Y anchuanG uo@m ai l．i pc．ac．cn 术的实验和理论工作也得到了深入的研究。目前已有几百种聚合物通过静电纺丝技术制备出超细纤维材料，其中包括合成的可降解聚合物，例如聚乳酸、聚乙交酯、聚氧化乙烯、聚己内酯等及其共聚物，天然高分子如蚕丝蛋白、纤维蛋白、胶原蛋白、壳聚糖、透明质酸、D N A 等。天然高分子在生物相容性和生物可降解性方面比合成高分子具有更大的优势，更适合生物医疗方面的应用，受到国内外学者的青睐。 明胶是由动物体内的胶原蛋白水解制备而成，其氨基酸组成和胶原相似，具有良好的生物相容性、可降解性以及低免疫原性∽。11|。因此，明胶在国民的生产生活中应用具有重大的意义。目前常用的明胶加工手段(冻干、涂布、浸渍等)制备出各种明胶产品，例如明胶海绵、明胶膜、胶囊、胶片，其不具有纳米结构，因此产品在生物相容性、生物可降解性上具有一定的缺陷，造成其机械性能、防潮、抗湿、抗菌方面性能的降低；同时也影响明胶优良生物活性的发挥。利用静电纺丝技术，可简单快捷地制备具有纳米结构的纤维膜材料。从结构上讲，其具有明显的小尺寸效应，大的比表面积和超分子的排列效果。另外，明胶纤维膜材料表面形成很多微小的二次结构，这与细胞外基质的结构类似，更接近于生物体的结构尺寸；从性能上讲，由于其特殊的纳米结构，纤维膜材料具有很强的吸附力、良好的过滤性、阻隔性、粘合性、保湿性、良好的生物相容性及生物
明胶_胶原的静电纺丝研究进展_李欢
综述评论 明胶、胶原的静电纺丝研究进展 李 欢 北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029 摘要:静电纺丝技术是利用聚合物溶液(或熔体)在电场下的喷射,来制备纳米级超精细纤维的一种新型加工方法,具有快速、高效、设备简单、易于操作,而且易于控制制品化学组分和物理性能等优点。近年来,对合成和天然聚合物电纺的不断研究和发展,使其成为一种新型组织工程多孔支架制备方法;由于电纺支架具有独特的微观结构和适当的力学性能,与天然细胞外基质相近的纳米级结构,并能够仿生细胞外基质的结构特点,静电纺丝越来越有望成为制备理想的组织工程支架的技术。本文对明胶、胶原,及其与其他合成或天然高分子的静电纺丝行为进行了总结。 关键词:静电纺丝,明胶,胶原,纳米纤维,组织工程。 电纺丝(electrospinning)又称静电纺丝(electrostatic spinning),是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下形成喷射流进行纺丝加工的工艺。近年来,电纺丝作为一种可制备超精细纤维的新型加工方法,引起了人们的广泛关注。理论上,任何可溶解或熔融的高分子材料均可进行电纺丝加工[2]。目前世界上已成功地进行电纺丝加工的聚合物超过30种,包括聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚乳酸、聚乙烯醇、聚己内酯、聚羟基烷酸酯等合成高分子,以及明胶、胶原、透明质酸、右旋糖酐、DNA、丝蛋白等天然高分子。 在组织工程快速发展的今天,研究者们在构建诸如骨或软骨再生支架、血管支架这类材料时,越来越注重原料的仿生性能,不但要求其有很好的生物相容性,还要求其能够模拟细胞外基质或具有生物传导性或诱导性;又由于电纺支架具有独特的微观结构和适当的力学性能,与天然细胞外基质相近的纳米级结构,并能够仿生细胞外基质的结构特点。因此,天然高分子的电纺已成为目前研究的热点。 近几年国内外在此领域的研究当中,与其他天然高分子相比,明胶和胶原具有更为广泛的应用。本文综述了明胶和胶原单独、与其他原料混合、叠层、同轴电纺,以及用明胶改性电纺聚合物等的研究现状。 1 静电纺丝技术简介 在电纺丝过程中,喷射装置中装满了充电的聚合物溶液或熔融液。在外加电场作用下,受表面张力作用而保持在喷嘴处的高分子液滴,在电场诱导下表面聚集电荷,受到一个与表面张力方向相反的电场力。当电场逐渐增强时,喷嘴处的液滴由球状被拉长为锥状,形成所谓的“泰勒锥”(Taylor cone)。而当电场强度增加至一个临界值时,电场力就会克服液体的表面张力,从“泰勒锥”中喷出。喷射流在高电场的作用下发生震荡而不稳,产生频率极高的不规则性螺旋运动。在高速震荡中,喷射流被迅速拉细,溶剂也迅速挥发,最终形成直径在纳米(nm)级的纤维,并以随机的方式散落在收集装置上,形成无纺布,或者用移动或旋转的接收装置获得朝一定方向取向的纳米纤维毡。 影响电纺丝加工过程及制品形貌的参数 第27卷第1期2007年3月 明 胶 科 学 与 技 术 The Science and Technology of Gelatin Vol.27.No.1 Mar.2007.
交联剂作用机理
交联剂作用机理 字体[大][中][小]交联剂作用机理，因高分子化合物的结构和交联剂的种类不同而不同，这里仅就一些典型的交联剂的交联作用来进行讨论。 1. 无机交联剂 (1)硫黄 用硫黄作为橡胶的硫化剂，到目前仍是橡胶硫化的主要方法。工业用硫黄的品种很多，有硫黄粉、不溶性硫、胶体硫、沉淀硫黄、升华硫黄、脱酸硫黄等，不过它们的分子结构都是由八个硫原子组成的环状分子，并且以冠形结构而稳定地存在。 但是这种环状硫在一定的条件下，可以发生异裂，生成离子，也可以发生均裂，生成自由基。 这些离子或自由基可以引起橡胶分子进行离子型或自由基交联反应。但这些反应都相当复杂，对它们的机理虽有很多研究，但还没有形成统一看法。这里仅就比较一致的意见，对自由基反应机理作简要介绍。 在纯硫的情况下，环状硫在159℃时，可以均裂成活泼的自由基，或者叫双基硫·S8·，这种双基硫可以引发另外环状硫的均裂，也可以分解成为硫原子数多于8或小于8的双基硫。 这些双基硫可以引发橡胶分子发生自由基链式反应，而生成橡胶分子链自由基。然后这些自由基可以与双基硫结合，生成多硫侧基。多硫侧基与橡胶分子自由基结合，就终止了链式反应，这样将橡胶分子链交联起来。
用来交联橡胶大分子链的，主要是多硫交联键，也称桥键。 除了分子链间发生交联外，还可能在分子内产生环状结构(一般是五个或六个原子组成的环)。有人提出单用硫黄硫化天然橡胶所得网状结构如下式所示： 但单纯用硫黄来硫化橡胶时，硫黄用量大，硫化时间长，所得硫化胶性能不好，因此工业一般不用单纯硫黄来进行硫化，而且要另外加一些硫黄促进剂、活性剂等，这在以后讨论。 (2)氧化锌、氧化镁 氧化锌、氧化镁一般是作为硫黄促进剂来使用，但对于某些橡胶，又可作硫化剂来使用。 例如，在氯丁橡胶聚合过程中，除1，4-聚合外，一般还有少量(约1.5%)是1，2-聚合，结构如下： 1、4-聚合体
橡胶工艺原理
橡胶工艺原理 绪论 一．橡胶材料的特点 1.高弹性：弹性模量低，伸长变形大，有可恢复的变形,并能在很宽的温度（-50~150℃）范围内保持弹性。 2.粘弹性：橡胶材料在产生形变和恢复形变时受温度和时间的影响，表现有明显的应力松弛和蠕变现象，在震动或交变应力作用下，产生滞后损失。 3.电绝缘性：橡胶和塑料一样是电绝缘材料。 4．有老化现象：如金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样，橡胶也会因为环境条件的变化而产生老化现象，使性能变坏，寿命下降。 5.必须进行硫化才能使用，热塑性弹性体除外。 6.必须加入配合剂。 其它如比重小、硬度低、柔软性好、气密性好等特点，都属于橡胶的宝贵性能。 表征橡胶物理机械性能的指标： １．拉伸强度：又称扯断强度、抗张强度，指试片拉伸至断裂时单位断面上所承受的负荷，单位为兆帕（MPa），以往为公斤力／平方厘米（kgf/cm2）。 ２．定伸应力：旧称定伸强度，指试样被拉伸到一定长度时单位面积所承受的负荷。计量单位同拉伸强度。常用的有100％、300％和500％定伸应力。它反映的是橡胶抵抗外力变形能力的高低。 ３．撕裂强度：将特殊试片（带有割口或直角形）撕裂时单位厚度所承受的负荷，表示材料的抗撕裂性，单位为kＮ/ｍ。 ４．伸长率：试片拉断时，伸长部分与原长度之比叫作伸长率；用百分比表示。 ５．永久变形：试样拉伸至断裂后，标距伸长变形不可恢复部分占原始长度的百分比。在解除了外力作用并放置一定时间(一般为3分钟)，以%表示。 ６．回弹性：又称冲击弹性，指橡胶受冲击之后恢复原状的能力，以%表示。 ７．硬度：表示橡胶抵抗外力压入的能力，常用邵尔硬度计测定。橡胶的硬度范围一般在2 0~100之间，单位为邵氏A。 二．关于橡胶的几个概念 １．橡胶：世界上通用的橡胶的定义引自美国的国家标准ASTM-D1566。定义如下： 橡胶是一种材料，它在大的变形下能迅速而有力地恢复其变形，能够被改性(硫化)。改性的橡胶实质上不溶于（但能溶脹于）沸腾的苯、甲乙酮、乙醇—甲苯混合物等溶剂中。改性的橡胶室温下（18~29℃）被拉伸到原来长度的两倍并保持一分钟后除掉外力，它能在一分钟内恢复到原来长度的1.5倍以下，具有上述特征的材料称为橡胶。 注：1）橡胶是一种材料，具有特定的使用性能和加工性能，属有机高分子材料。 2）橡胶在室温下具有高弹性。