明胶膜的力学性能
明胶交联膜的研究进展
明胶交联膜的研究进展
徐岭勇
【期刊名称】《明胶科学与技术》
【年(卷),期】2021(41)1
【摘要】明胶膜因为其原料明胶为天然化合物,对食品、人体无毒副作用,广泛应用于食品、医药和化妆品等诸多领域,特别作为目前研究热点的医药领域。
由纯明胶分子制备的纯明胶膜,质地较脆、力学性能不足,大大限制了其应用范围,所以需要对明胶膜进行交联改性,改善功能且拓宽应用。
本文综述了明胶膜的包括化学交联和物理交联在内的不同交联方法及其交联原理,以及列举了近些年来的研究成果;在不同功能应用需求下,对明胶膜特殊化处理,以期实现抗菌性、提高机械性能、抗氧化性的理论框架和研究进展。
【总页数】9页(P20-28)
【作者】徐岭勇
【作者单位】北京化工大学
【正文语种】中文
【中图分类】TQ3
【相关文献】
1.化学交联与酶法交联对鱼糜-明胶复合膜性质的影响
2.明胶-环氧聚醚胺交联膜的合成及其对重金属离子的吸附性能
3.氧化海藻酸钠的氧化度对其交联海藻酸钠/明
胶(半)互穿网络膜性能的影响4.多聚磷酸钠交联对壳聚糖/明胶共混膜性能的影响5.多聚磷酸钠交联对壳聚糖／明胶共混膜性能的影响
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改性明胶膜的制备及其力学性能探讨
改性 明胶膜 的制备及其力学性能探讨
刘小杰 ， 齐 鲁 ，白立峰
（． １ 天津工业大学 改性与功能纤维天津市重点实验室 ， 天津 ３０ ６ ； ． ０ １０ ２ 天津工业大学 生物与纺织材料研究所 ， 天津 ３０ ６ ） ０ １０
摘
要： 分别研 究 了羧 甲基 壳聚糖 、 交联 剂和甘油等对明胶膜 的改性 问题 ， 对改性膜 的断裂 强度 、 断裂伸长 率进 行
了 测试， 并通过扫描电镜对改性膜截面进行了 观测． 结果表明， 羧甲基壳聚糖、 交联剂和甘油的加入能有效 地改善明胶膜的机械性能， 截面的电镜照片表明羧甲基壳聚糖和明胶具有很好的相容性．
关键词 ： 明胶 ； 甲基 壳聚糖 ； 羧 机械性 能 ；交联剂 中图分类号 ： Ｓ ０ ． ；Ｑ ４ ．７ Ｔ １２ ６ Ｔ ３２ ８ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ： ６ １０ ４ ２０ ） ２０ １—３ １７ － ２Ｘ（ ０６ ０ —０ ９ ０
Ｃ ｉ ； ． ｅｅｒｈＩｓｔｔ ｏ Ｂｏ ｇ ｎ ｐｎ ｉｇＭ ｔｒｌ， ｉ ｊ ｏ ｔ ｈ ｉ Ｕ ｉｅ ｉ ， ｉ ｊ ０ １０ Ｃ ｉａ ｈｎ ２ Ｒ ｓａｃ ｎｔｕｅ ｆ ｉｏｉ ａｄＳ ｉｎ ａｅ ａ Ｔａ ｉ Ｐ ｌｅ ｎｃ ｎｖｒｔ Ｔａ ｉ ３０ ６ ， ｈｎ ） ａ ｉ ｌ ｃ ｎ ｉｓ ｎｎ ｙｃ ｓｙ ｎｎ
Ｐｒ ｐａ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ｍ ｅ ｈａ ｉａ ｒ ｐｅ ｔｅ ｆｍ ｏ ｉ ｅ ｅａ ｉ ｅ ｅ ｒ ｔｏ ｎ ｃ ｎ ｃ ｌｐ ｏ ｒ ｉ ｓｏ ｄ ｆ ｄ ｇ ｌ ｔｎ ｍ ｍｂｒ ｎ ｉ ａｅ
聚己内酯／明胶／富血小板血浆电纺纤维膜的制备及其性能
聚己内酯／明胶／富血小板血浆电纺纤维膜的制备及其性能采用静电纺丝技术在聚己内酯/明胶（PCL/GE）支架的基础上制备了聚己内酯/明胶/富血小板血浆（PCL/GE/PRP）纳米纤维支架，考察了该材料的密度、孔隙率、亲水性、降解速率以及其细胞相容性。
结果表明，PCL/GE/PRP 纤维膜的密度及孔隙率介于PCL和PCL/GE纤维膜之间，直径集中在100~400 nm，相比于PCL/GE纤维膜，PCL/GE/PRP纤维支架的亲水性更好，早期降解速度更快，且更利于大鼠脂肪源干细胞（adipose tissue-derived stem cells，ADSCs）的生长、增殖。
标签：静电纺丝；纳米纤维支架；细胞相容性静电纺丝是近年来兴起的一种可制备直径在纳米至微米级的超细纤维材料技术。
该法制备的纳米纤维具有与细胞外基质（ECM）相似的结构特点和生物学功能[1]，可作为细胞生长的多孔支架，促进细胞的迁移和增殖。
静电纺丝技术原料来源广泛，其中生物相容性和力学性能较好、可降解、易加工且成本低廉的合成高分子材料聚己内酯（PCL）已得到广泛运用[2]。
然而由于PCL表面缺乏细胞亲和位点、亲水性能差、降解速度较慢，不利于细胞在组织支架的粘附[3]，故该材料在运用中仍需改进。
天然材料明胶（Gelatin，GE）亦被广泛运用于组织工程材料领域，它具有较好的亲水性，有特异性细胞黏附位点，但其力学性能差[4]。
若将GE与PCL制成复合材料不仅能增强细胞黏附，改善PCL的亲水性能和调节其降解速度，还令其具有良好的机械强度。
种子细胞、支架材料、生物活性因子是组织工程的三要素之一，其中生物活性因子可以提供恰当的细胞刺激信号，从而诱导细胞的增殖和分化。
近年来有关富血小板血浆（Platelet-rich plasma，PRP）的运用日益增多[5-6]。
PRP是利用自身血液制作的含高浓度血小板的血浆，其血小板在激活后可大量分泌具有促进伤口、组织愈合和细胞再生的多种生长因子，因而PRP亦称为”富含生长因子血浆”[6-8]。
影响明胶膜性能的因素研究_林海莉
参考文献)
/ * 0 曹娜 ( 符玉华 ( 贺军辉 - 明胶膜的制备及性能 / 1 0 - 华东理工大学学报 ) 自然科学版 ( $%%2( ’$ " *% # ) * *3$ 4 * *32/ $ 0 阚健全 ( 陈宗道 - 可食包装膜与合成包装膜综合性质的对比研究 / 1 0 - 食品与发酵工业 ( *333( $5 " 2 # ) *% 4 *’/ ’ 0 刘小杰 ( 齐鲁 ( 白立峰 - 改性明胶膜的制备及其力学性能探讨 / 1 0 - 天津工业大学学报 ( $%%2( $5 " $ # ) *3 4 $*/ ! 0 高家武 - 高分子材料近代测量技术 / 6 0 - 北京 ) 北京航空航天大学出版社 ( *33!/ 5 0 789:9 ; 6( <=>?8@ A 1 8( 6B9BC8@@: ; D( EF GH- BIIEJFK LI +HGKFMJMNEOK GPQ FREMO JLPJEPFOGFMLPK LP FREOSGH GPQ ITPJFMLPGH +OL+EOFMEK LI UEHGFMP 4 VGKEQ IMHSK / 1 0 - ;LLQ ,WQOLJLHHLMQK( $%%5( *3 " 5 # ) X33 4 3%&/ 2 0 186B< Y ,- YRE FRELOW LI +RLFLUOG+RMJ +OLJEKK / 6 0 - 9EZ [LO\) !FR EQ-( 6GJSMHHGP ATVHMKRMPU DL-( *3&&-
表; H1I6- ; 浸泡时间 !< 2)4 E< 2)4 ";< 2)4 缓冲溶液 > ; ? AB C !’ %< ;<’ <<= ;!’ ;%= ;!’ ;%= 明胶膜在不同缓冲液中的溶胀率
甘油_明胶膜的制备及其性能研究_张业聪
图 ２ 甘油用量对甘油 － 明胶膜拉伸强度的影响
4 小结
在甘油 - 明胶膜的制备过程中，随甘油用量的 增加，成膜含水量先增加后降低，拉伸强度逐渐降 低，断裂伸长率增加，成膜保湿性先下降后上升。在 质量分数 12%的明胶溶液用量 100 g，甘油用量 8 g 时，即甘油、明胶质量比 1∶1.5 时，成膜性最好。
随甘油用量增加，成膜拉伸强度和断裂伸长率 见图 2、图 3。
由图 2、图 3 可以看出，随甘油用量增加，成膜 拉伸强度降低，断裂伸长率增加，在甘油用量 8 g 之 后，成膜拉伸强度和断裂伸长率变化趋势较慢。因为 在甘油用量较少时，成膜水含量较低，明胶占有率较 多，使成膜较硬，比较脆，表面摸起来比较干，不粘 手，弹性较小；随甘油用量增加，成膜水含量增加，在 用量 8 g 时，表面摸起来粘手，弹性较好，断裂伸长
5.0，在 0.1 MPa 下减压脱泡 0.5 h，流延于聚乙烯盘
内，将成膜溶液置于干燥箱内，在 50℃下干燥 6 h，
移出，室温下冷却成膜。
2.2.2 甘油 - 明胶膜含水量测定
将膜裁成尺寸 20 mm×20 mm 的样品，精称重
（m1），在温度约 105℃的烘箱中烘 2 h，在干燥器中
冷却 30 min，再复烘 30 min，冷却后称重（m2），如此
·10· 率较高。
皮革与化工 LEATHER AND CHEMICALS
第 32 卷
由图 4 可知，随甘油用量的增加，成膜保湿性先 下降后上升，因为甘油用量较少时，成膜水含量本身 较低，膜内水分子较少，在放置过程中失水率较小， 质量变化少；而甘油用量较多时，成膜水含量较高， 膜内水分子较多，相对来说蒸发的水分子数量会增 加，但甘油的存在能锁住大部分水分，使失水率减 少，膜保湿性增强。在甘油用量 8 g 时，膜的含水量 较高，保湿性较好，成膜性能较好。
明胶纳米纤维膜的交联及其降解性能
摘要：在不同配比的乙醇／水溶液中。应用１一（３．二甲氨基丙基）．３．乙基碳二亚胺盐酸盐／Ｎ．羟基硫代琥珀酰亚胺 （ＥＤＣ／ＮＨＳ）体系交联了明胶纳米纤维膜。分析了交联后明胶纳米纤维膜的宏观形貌、微观结构、吸水率、质量损 失率、力学性能。并对交联后明胶纳米纤维膜的体外降解过程进行了实验研究。结果表明，在无水乙醇溶液中交联 的明胶纳米纤维膜综合性能良好；交联后的明胶纳米纤维膜４０ ｄ完全降解，降解过程中吸水率和ｐＨ值变化不大， 有利于在生物医用材料方面的广泛应用。 关键词：明胶；电纺丝；交联；体外降解 中图分类号：Ｒ３１８．０８
表１交联明胶纳米纤维膜吸水率、质量损失率对比
表２交联明胶纳米纤维膜力学性能对比
Ｔａｂｌｅ １ Ｓｗｅｌｌｉｎｇ ａｎｄ ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ
Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｅｎｓｉｌｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｅｄ
ｃｒｏｓａｌｉｎｋｅｄ ｇｅｌａｔｉｎ ｆｉｂｒｏｕｓ ｍａｔｓ
图３显示了在Ｖ乙醇：Ｖ水＝９９．７：０．３溶液中交 联前后明胶的红外光谱。从中可以发现，交联之后， 明胶作为多肽混合物的特征红外吸收峰出生了变
弋√／—、Ⅳ．∥骺联前 ８罱 高
４０００ ３５００ ３０００ ２５００ ２０００ １５（）ｏ １０００ ５００
．
ａ／ｅｍ一１
Ｆｉｇ．３
图３ Ｖ乙醇：ｙ水＝９９．７：０．３溶液中交联 前后明胶的红外光谱图
图１ 明胶纳米纤维膜在不Ｉ司交联液中的交联照片
Ｆｉｇ．１ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ ｏｆ ｅｒｏｓｓｌｉｎｋｅｄ ｇｅｌａｔｉｎ ｎａｎｏｆｉｂｅｒ ｍａｔ ｉｎ
ｍｉｘｔｕｒｅｓ ｏｆ ａｌｃｏｈｏｌ／ｗａｔｅｒ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ２．１．２微观结构分析
明胶纤维制备及结构性能研究
明胶纤维制备及结构性能研究
明胶是一种由动物皮骨组织中提取的蛋白质，具有良好的生物相容性和生物降解性。
近年来，人们对明胶纤维的制备及其结构性能进行了广泛的研究。
明胶纤维的制备方法多种多样，常见的方法有湿法纺丝、干法纺丝和电纺法。
湿法纺丝是将明胶溶液注入到纺丝器中，通过旋转或压力将溶液挤出，形成纤维。
干法纺丝则是将明胶溶液在干燥环境中蒸发，形成纤维。
电纺法是将明胶溶液放置在高电压下，通过静电作用将溶液喷射成纤维。
这些方法都能制备出具有不同直径和形态的明胶纤维。
制备出的明胶纤维具有一定的结构性能。
首先，明胶纤维的力学性能较好，具有较高的强度和韧性，可以用于制备高强度的纺织品。
其次，明胶纤维具有良好的吸湿性和透气性，使其成为一种理想的纺织材料。
此外，明胶纤维还具有优良的柔软性和舒适性，适合制作贴身服装和医疗用品。
明胶纤维的结构性能与其制备方法、明胶的种类和浓度等因素有关。
制备方法的不同会导致明胶纤维的形态和直径不同，进而影响其机械性能。
明胶的种类和浓度会影响纤维的结晶度和分子排列方式，进而影响纤维的力学性能和吸湿性能。
未来，明胶纤维的制备及其结构性能的研究还有许多挑战和机遇。
一方面，可以通过改变制备方法和调整明胶的种类和浓度，
进一步改善明胶纤维的力学性能和吸湿性能。
另一方面，可以结合其他材料对明胶纤维进行改性，进一步拓展其应用领域。
总之，明胶纤维的制备及其结构性能的研究具有重要的科学意义和应用价值。
通过深入研究明胶纤维的制备方法和结构性能，可以为明胶纤维的应用提供理论依据和技术支持，推动明胶纤维在纺织、医疗等领域的广泛应用。
不同浓度戊二醛交联对明胶膜力学性能和热稳定性的影响
称 量风 干 后 的明胶 膜 。将 它 们 浸 泡 在 生 理 盐 水 溶 液 中 一 定
的 时 间 。湿 样 品用 滤 纸擦 干 后再
用 Ｉｓｏ ｎｔ ｎ试 验 机 ４ ６ ｒ ４ ５和 第 １ 系 列 软 件 包 记 录 应 力 一应 变 ｘ
曲线 。将 风 干后 的 明胶 膜 取 狭 长 型 （ ３×３ ２ 厚 度 为 ０１ ０ ｍｍ ， ．２
比 较 可 以 确 定 降 解 溶 液 中 明胶
的浓 度 。
２５戊 二 醛 的释 放 ．
过 测 定 对 应 吸 热 过 程 的 峰 值 来 确定 。变性 焓 值 的计算 还 与 风 干
明胶 的质 量 有关 。 ２３交联 度 的确 定 ＿
用分 光 光 度 法测 定 交 联 明胶
膜 释 放 的戊 二 醛 。将 ５ ０ｍｇ的 明
量 溶 液 吸光 度 。通 过 与 标 准 曲线
２实 验 材 料 和 方 法
取 自 猪 皮 Ａ 型 明 胶 （ ８ Ｂｏ ｍ） ｈ ｌ ｌ ｉｅ ＳｐＡ ２ ０ ｌｏ （ ａｇ ａ ｎ ．． ．ｏ ｅｔ 明胶 膜 由 １ ０ｍＬ浓 度 为 ５ ％的 明 胶 水 溶 液 在 室 温 下 通 过 蒸 发 掉
及 到 多 肽 链 中赖 氨 酸 的 游 离 氨
生物降解而释放到 宿主体 内， 戊 二 醛则 具 有 毒 性 。 因此 ， 些 用 一 于 交 联 胶 原 基 材 料 的其 他 试 剂 ， 包 括碳 二亚胺 、 环氧化合物 和京
尼平 在 最 近都 被 进 行试 验 。为 了 减 少 毒 性 这 些 试 剂 似 乎 是 可 取
有广泛应用范围的生物 医学材料 ， 建议 实验在低浓度 下进行 ， 可以避免毒性和更好调整明胶膜的理化
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抗拉强度=最大应力；断裂伸长率=最大应变
1、戊二醛交联明胶成膜弹性模量达27MPa
Bigi, S. Panzavolta, K. Rubini. Relationship between triple-helix content and mechanical properties of gelatin films[J]. Biomaterials, 2004,25 (25) :5675–5680.
2、转谷氨酰胺酶(mTG)改性明胶可食性薄膜抗张强度达18.3 MPa, 韧度达8.4 J/cm2
丁克毅,刘军，Eleanor Brown，Maryann Taylor. 转谷氨酰胺酶(mTG)改性明胶高强度薄膜的制备[J]. 食品与生物技术学报，2006，27（1）：1-4.
3、NaCS-starch复合膜的力学性能：TS从14.5 MPa(不含淀粉的NaCS膜)开始下降到4.01 MPa
（含淀粉75%）。
而E % 从27.94%(不含淀粉的NaCS膜)增加到41.44%（含淀粉75%）,增加了1.48倍。
Guo Chen, Bin Liu, Bin Zhang. Characterization of composite hydrocolloid film based on sodium cellulose sulfate and cassava starch[J]. Journal of Food Engineering,2014,125:105-111.
4、不同羟丙甲纤维素(HPMC)和羟丙基淀粉(HPS)配比的膜的力学性能：17MPa左右
Liang Zhang, Yanfei Wanga, Hongsheng Liu, Long Yu等.Developing hydroxypropyl methylcellulose/hydroxypropyl starch blends for use as capsule materials[J]. Carbohydrate Polymers, 2013,98 () :73–79
5、当戊二醛用量为2. 5 m L时使明胶膜的抗拉强度由2 2 .5 MP a增加到3 2 MP a 左右; 当
搅拌时间约为4 0 m i n时可使交联明胶膜具有最大的抗拉强度61左右。
林海莉,曹静,李艳. 戊二醛交联明胶膜的制备与性能研究[J].化学工程与装备, 2010,(6):56-58.
6、。