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原子力显微镜对海藻酸钠自组装膜体系及其相关性质的研究

周世海  
【摘要】:本论文运用原子力显微镜(Atomic Force Microscope,AFM)对海藻酸钠(Sodium Alginate,SA)自组装膜体系及其相关性质进行了一系列研究。 通过AFM从分子结构水平对SA在云母表面的自组装特性进行观察研究,结果发现当浓度为0.001mg/ml时,SA以单链分子和少量小的聚集体吸附在云母表面;当浓度为0.01mg/ml时,SA分子变得密集,形成了弯曲盘旋的线性长链状;浓度为0.1mg/ml时,SA自组装成分布均匀、致密的网格状结构;将浓度增至0.5mg/ml,SA生长成孔径增大、不均匀的网格形状;浓度达到1.5mg/ml时,SA分子线性长分子链断裂,聚集成胶束团簇,所形成的胶粒状呈现圆柱形、椭圆形。而进一步加大浓度至12mg/ml、25mg/ml时,SA凝胶在云母基底上形成独特的树枝状结构,这些树枝是由一些纳米胶束粒子紧密堆积成的。生长模式符合计算机模拟的DLA模型,并用分形理论初步探讨了这种生长机理。同时研究了SA水溶液在临界浓度5%(重量比)时,用浇铸法制得的SA薄膜,呈现出典型的多角形结构。表明SA水溶液临界浓度时存在溶致液晶现象,这种液晶结构是SA胶束颗粒在分子间的相互作用下形成的自组装构型,是一种非平衡状态下的耗散结构。实验证明SA在云母表面具有自组装的特性,这种自组装受浓度的影响较为明显。揭示了宏观结构与理化性能间的关系,并提供实验数据和理论依据。 利用氯化钙试剂掺入SA溶液中诱导分子链聚集形成自组装膜,研究钙离子对海藻酸钠自组装行为的影响。结果发现当SA浓度在0.01mg/ml和0.1mg/ml时,5mg/ml Ca~(2+)能很好的诱导SA自组装膜,这种自组装结构呈现出典型的“蛋盒结构”。证实了无机小分子与同种大分子的表面活性基团相互作用可以诱导高分子物质的自组装。 利用离子凝胶反应,采用一步法制得海藻酸钠/壳聚糖纳米微球。运用AFM对其表面形貌进行表征,观察到微球大多数呈很规整的球型,表面粒径大小较均匀,呈现出圆滑性。以牛血清白蛋白为模型药物考察了药物包埋率和载药量的变化以及载药纳米微球体外释放行为,结果表明微球具有较好的载药性能。


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