壳聚糖与石墨烯配位电沉积及明胶/壳聚糖核壳胶囊研究

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壳聚糖具有良好的生物相容性、生物可降解性和成膜性等特点,可被应用于电沉积和胶囊的制备,在生物传感器、药物运输和控制释放等领域具有良好的应用前景。壳聚糖的电沉积技术可实现与石墨烯的共沉积,然而,目前石墨烯与壳聚糖的共沉积均是基于阴极电沉积实现的,存在着石墨烯在溶剂中分散性差、沉积膜中石墨烯还原不完全及沉积膜表面存在缺陷和气泡等问题。胶囊可被应用于刺激响应型释放控制体系,在外部环境的刺激下,可实现胶囊芯材物质释放的可控性。本论文以开展一种新的石墨烯与壳聚糖的电沉积技术,以及实现胶囊形态结构的可控性及其载药的可调控性为目标,分别利用配位电沉积制备改性石墨烯与壳聚糖的复合膜,以及以环糊精作为化学刺激源,制备具有温度刺激响应的明胶/壳聚糖核壳胶囊。本课题第一部分,首先制备了在壳聚糖溶液中分散良好的壳聚糖季铵盐改性石墨烯(HACC-rGO),将改性石墨烯与壳聚糖的共混溶液做为沉积液,利用配位电沉积,通过改性石墨烯与壳聚糖的共沉积,制备了沉积在铜(或银)电极(或基材)上的改性石墨烯/壳聚糖(HACC-rGO/CS)纳米复合膜。而且,探究了配位电沉积的时间和空间选择性及复合膜的电化学检测能力。同时将配位电沉积制备的HACC-rGO/CS复合膜与阴极电沉积制备的HACC-rGO/CS复合膜进行了对比。通过扫描电镜、X射线衍射和热重分析对复合膜的表观形貌和结构进行表征。研究结果表明,与阴极电沉积制备的复合膜相比,配位电沉积制备的复合膜表面光滑均匀、没有气泡,具有足够的强度可以从电极上完整地揭下。此外,利用电沉积的时空选择性,可以方便、可控地制备不同形状的HACC-rGO/CS纳米复合涂层或复合膜,通过调整沉积时间,可以得到不同厚度的沉积膜。而且,HACC-rGO/CS复合膜具有一定的电化学检测能力。第二部分工作利用明胶的温度刺激响应性溶胶-凝胶转变性能及壳聚糖与十二烷基苯磺酸钠的静电作用制备了明胶/壳聚糖核壳胶囊。首先探究了核壳胶囊对不同物质的包埋性能,结果发现核壳胶囊可实现对染料、荧光材料和纳米粒子等多种物质的同时包埋,并没有发生被包埋物的相互污染。然后,将环糊精包埋进核壳胶囊的明胶微球中,研究了温度、环糊精对胶囊外表形态的影响,同时通过扫描电镜对明胶/壳聚糖核壳胶囊的表观形态进行表征。研究结果表明,通过温度刺激,利用环糊精和囊壁中十二烷基苯磺酸钠的包合作用,可使胶囊在明胶的溶胶-凝胶转变温度以上发生变形甚至被破坏。以水杨酸钠作为模型药物载入到明胶/壳聚糖核壳胶囊,药物释放研究结果表明,在明胶的溶胶-凝胶转变温度以上,环糊精会从凝胶球中释放出来,并破坏胶囊壁,从而可加快胶囊中药物的释放速度,而且,通过改变环糊精的含量也可以调节胶囊中药物的释放速度。此外,利用这样的温度刺激响应性,该核壳胶囊可用于检测化学物质。因此,这种核壳胶囊在药物运输、可控释放和化学检测器等领域具有良好的应用前景。
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