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超分子化学论文大全11篇

时间:2023-03-23 15:10:48

绪论:写作既是个人情感的抒发,也是对学术真理的探索,欢迎阅读由发表云整理的11篇超分子化学论文范文,希望它们能为您的写作提供参考和启发。

超分子化学论文

篇(1)

主管单位:中国科协

主办单位:中国化学

出版周期:月刊

出版地址:江苏省南京市

种:中文

本:大16开

国际刊号:1001-4861

国内刊号:32-1185/O6

邮发代号:28-133

发行范围:国内外统一发行

创刊时间:1985

期刊收录:

CA 化学文摘(美)(2009)

SCI 科学引文索引(美)(2009)

CBST 科学技术文献速报(日)(2009)

中国科学引文数据库(CSCD―2008)

核心期刊:

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊荣誉:

篇(2)

一门科学的内涵和定义至少有四个属性:

整体和局部性科学是一个复杂的知识体系,好比一块蛋糕。为了便于研究,要把它切成大、中、小块。首先切成自然科学、技术科学和社会科学三大块。在自然科学中,又有许多切法。一种传统的切法是分为物理学、化学、生物学、天文学、地理学等一级学科。近年来又有切成物质科学、生命科学、地球科学、信息科学、材料科学、能源科学、生态环境科学、纳米科学、认知科学、系统科学等的分类方法。化学是从科学整体中分割开来的一个局部,它和整体必然有千丝万缕的联系。这是它的第一个属性。

学科之间的关联和交叉如果把科学整体看成一条大河,那么按照各门科学研究的对象由简单到复杂,可以分为上游、中游和下游。数学、物理学是上游科学,化学是中游科学,生命科学、社会科学等是下游科学。上游科学研究的对象比较简单,但研究的深度很大。下游科学的研究对象比较复杂,除了用本门科学的方法以外,如果借用上游科学的理论和方法,往往可以收到事半功倍之效。所以“移上游科学之花,可以接下游科学之木”。具有上游科学的深厚基础的科学家,如果把上游科学的花,移植到下游科学,往往能取得突破性的成就。例如1994年诺贝尔经济奖授予纳什,他在1950年得数学博士学位,1951-1958年任美国麻省理工学院数学讲师、副教授,后转而研究经济学,把数学中概率论之花,移到经济学中来,提出预测经济发展趋势的博弈论,因而获得诺贝尔经济奖。

发展性化学的内涵随时代前进而改变。在19世纪,恩格斯认为化学是原子的科学(参见《自然辩证法》),因为化学是研究化学变化,即改变原子的组合和排布,而原子本身不变的科学。到了20世纪,人们认为化学是研究分子的科学,因为在这100年中,在《美国化学文摘》上登录的天然和人工合成的分子和化合物的数目已从1900年的55万种,增加到1999年12月31日的2340万种。没有别的科学能像化学那样制造出如此众多的新分子、新物质。现在世纪之交,我们大家深深感受到化学的研究对象和研究内容大大扩充了,研究方法大大深化和延伸了,所以21世纪的化学是研究泛分子的科学。

定义的多维性一门科学的定义,按照从简单到详细的程度可以分为:(1)一维定义或X-定义,X是指研究对象。(2)二维定义或XY-定义。Y是指研究的内容。(3)三维定义或XYZ-定义。Z是指研究方法。(4)四维定义或WXYZ定义,W是指研究的目的。(5)多维定义或全息定义。一门科学的全息定义还要说明它的发展趋势、与其他科学的交叉、世纪难题和突破口等等。这样才能对这门科学有全面的了解。下面以化学为例加以说明。

化学的一维定义

21世纪的化学是研究泛分子的科学。泛分子的名词是仿照泛太平洋会议等提出的。泛分子是泛指21世纪化学的研究对象。它可以分为以下十个层次:(1)原子层次,(2)分子片层次,(3)结构单元层次,(4)分子层次,(5)超分子层次,(6)高分子层次,(7)生物分子和活分子层次,(8)纳米分子和纳米聚集体层次,(9)原子和分子的宏观聚集体层次,(10)复杂分子体系及其组装体的层次。

化学的二维定义化学是研究X对象的Y内容的科学。具体地说,就是:化学是研究原子、分子片、结构单元、分子、高分子、原子分子团簇、原子分子的激发态、过渡态、吸附态、超分子、生物大分子、分子和原子的各种不同维数、不同尺度和不同复杂程度的聚集态和组装态,直到分子材料、分子器件和分子机器的合成和反应,制备、剪裁和组装,分离和分析,结构和构象,粒度和形貌,物理和化学性能,生理和生物活性及其输运和调控的作用机制,以及上述各方面的规律,相互关系和应用的自然科学。

化学的三维定义化学是用Z方法研究X对象的Y内容的科学。化学的研究方法和它的研究对象及研究内容一样,也是随时代的前进而发展的。在19世纪,化学主要是实验的科学,它的研究方法主要是实验方法。到了20世纪下半叶,随着量子化学在化学中的应用,化学不再是纯粹的实验科学了,它的研究方法有实验和理论。现在21世纪又将增加第三种方法,即模型和计算机虚拟的方法。化学的四维定义化学是用Z方法研究X对象的Y内容以达到W目的的科学。化学的目的和其他科学技术一样是认识世界和改造世界,但现在应该增加一个“保护世界”。化学和化学工业在保护世界而不是破坏地球这一伟大任务中要发挥特别重要的作用。造成污染的传统化学向绿色化学的转变是必然的趋势。21世纪的化工企业的信条是五个“为了”和五个“关心”:为了社会而关心环保;为了职工而关心安全、健康和福利;为了顾客而关心质量、声誉和商标;为了发展而关心创新;为了股东而关心效益。

化学的多维定义———21世纪化学研究的五大趋势

1、更加重视国家目标,更加重视不同学科之间的交叉和融合在世纪之交,中国和世界各国政府都更加重视国家目标,在加强基础研究的同时,要求化学更多地来改造世界,更多地渗透到与下述十个科学郡的交叉和融合:1数理科学,2生命科学,3材料科学,4能源科学,5地球和生态环境科学,6信息科学,7纳米科学技术,8工程技术科学,9系统科学,10哲学和社会科学。这是化学发展成为研究泛分子的大化学的根本原因。所以培养21世纪的化学家要有宽广的知识面,多学科的基础。

2、理论和实验更加密切结合

1998年,诺贝尔化学奖授予W.Kohn和J.A.Plple。颁奖公告说:“量子化学已经发展成为广大化学家所使用的工具,将化学带入一个新时代,在这个新时代里实验和理论能够共同协力探讨分子体系的性质。化学不再是纯粹的实验科学了。”所以在21世纪,理论和计算方法的应用将大大加强,理论和实验更加密切结合。

3、在研究方法和手段上,更加重视尺度效应

20世纪的化学已重视宏观和微观的结合,21世纪将更加重视介乎两者之间的纳米尺度,并注意到从小的原子、分子组装成大的纳米分子,以至微型分子机器。

4、合成化学的新方法层出不穷合成化学始终是化学的根本任务,21世纪的合成化学将从化合物的经典合成方法扩展到包含组装等在内的广义合成,目的在于得到能实际应用的分子器件和组装体。合成方法的十化:芯片化,组合化,模板化,定向化,设计化,基因工程化,自组装化,手性化,原子经济化,绿色化。化学实验室的微型化和超微型化:节能、节材料、节时间、减少污染。从单个化合物的合成、分离、分析及性能测试的手工操作方法,发展到成千上万个化合物的同时合成,在未分离的条件下,进行性能测试,从而筛选出我们需要的化合物(例如药物)的组合化学方法。

5、分析化学已发展成为分析科学分析化学已吸收了大量物理方法、生物学方法、电子学和信息科学的方法,发展成为分析科学,应用范围也大大拓宽了。分析方法的十化:微型化芯片化、仿生化、在线化、实时化、原位化、在体化、智能化信息化、高灵敏化、高选择性化、单原子化和单分子化。单分子光谱、单分子检测,搬运和调控的技术受到重视。分离和分析方法的连用,合成和分离方法的连用,合成、分离和分析方法的三连用。

篇(3)

一门课程的绪论课讲授得如何,直接影响到学生对教师及教材的推测评价。如果绪论课没讲好,学生一开始对这门学科的性质、重要性不清楚,自然就会影响以后的听课效果和学习积极性。基础化学原理是一门重要的基础课,并且面对大一新生开设,所以在使学生树立正确的学习态度、培养独立学习能力以及促使其尽快适应大学阶段的学习规律等方面都起着重要的不可替代的作用。在教学过程中我们发现,多数大一新生在入学初期不能积极主动应对角色的转换,对自己所属专业知之甚少,特别是对于基础化学原理课程的重要性及其与专业课的关系几乎一无所知,因而往往忽视对该课程的学习。为了解决上述问题,我们认为教师必须重视基础化学原理绪论课的教学,精心设计教学内容,使学生在学习该课程的第一时间,就能清楚地认识到学习本课程的重要性和必要性,激发学生学习本课程的兴趣和责任感[1],初步了解大学的学习规律和学习方法。

2教学内容设计

(1)关注化学学科发展,讲授内容与时俱进。化学学科随着时代的发展而不断发展,所以基础化学原理绪论课的讲授内容必须能够体现化学学科的发展。比如在向学生介绍化学的定义时,需要使学生认识到化学的定义有一个逐渐演变的过程。在19世纪,化学被认为是原子的科学,发现新元素是19世纪到20世纪上半叶化学科学的前沿;随着20世纪下半叶科学的迅速发展,化学的主要任务不再是发现新元素,而是合成新分子,所以化学被认为是分子的科学;进入21世纪,由于化学的研究对象和研究内容大大扩充,研究方法大大深化和延伸,化学被认为是研究泛分子的科学[2]。泛分子可以分为原子、分子片、结构单元、分子、超分子、高分子等10个层次。鉴于课时及学生的知识水平有限,笔者没有对这10个层次一一讲解,而是以艾滋病毒(HIV)与C60能够形成超分子,从而利用C60可以抑制HIV为例,简单介绍超分子的概念,使学生对当今化学学科的研究对象认识更加深刻,且对化学这门学科有了一个崭新的认识。

(2)根据不同专业因材施教,树立专业思想和信心。对于不同专业的学生,绪论课讲授的内容应与其专业有一定联系。本文以授课对象是化学工程专业的学生为例,说明绪论课在内容设计上要有针对性。在向学生讲解化学学科在科学领域及国民经济发展中的地位时,为说明化学技术能创造出巨大的经济效益,笔者着重向学生介绍2007年度国家最高科学技术奖获得者闵恩泽教授。他接连攻克重重难关,最早研制出了我国炼油工业急需的催化剂,奠定了我国炼油催化剂发展的基础。之后我国炼油催化剂品种不断丰富和齐全,并形成系列,不但大大满足了国内炼油生产的需要,也使我国逐渐成为世界少有的裂化催化剂出口国之一。丰富生动的实例使学生认识到从事化学化工行业大有用武之地,而当务之急是学好基础课程———基础化学原理。在向学生介绍化学学科的发展趋势时,我们引用了徐光宪院士的观点“21世纪的化学研究有六大趋势”[2],针对化学工程专业的学生,笔者重点向学生介绍这六大发展趋势中的第四和第五大趋势。首先向学生介绍第四大趋势即合成新分子和新材料仍是化学学科的主要任务,以满足人类生活和高新技术发展的需要。之所以向学生重点介绍第五大趋势即造成污染的传统化学向绿色化学的转变是必然的趋势,是因为传统的化工企业在满足社会发展需要的过程中,也同时带来很多严重的负面问题。此时应向学生明确指出,化学化工行业不是环境污染的罪魁祸首,化学是能够治理环境、保护环境的。作为一名化工专业的学生,更加有责任学好化学、用好化学,以保护我们的生存环境。由此引出“走绿色化的道路是化学工业发展的唯一出路,也是必然趋势”。此外,根据学生的反馈信息,大一新生已对今后的就业密切关注,所以我们在绪论课教学中对学生今后的就业前景进行了简单介绍。通过以上有针对性的介绍,能够使学生对本专业具有更加深刻的认识,同时使学生坚定了献身化学化工事业的信念和决心。

(3)密切联系实际,旁征博引,使教学内容具有时代性和趣味性。如果教学内容枯燥无味,仅仅是一些定义和原理的简单堆积,就不可能吸引学生的注意力,收不到应有的教学效果。为了讲好绪论课,我们充分利用期刊及网上资源,搜集了许多新资料,并利用多媒体向学生提供了大量与教学内容相关的自然、人文图片以及动画等资料,力求使教学内容具有时代性和趣味性。比如无机化学与分析化学的研究内涵就是通过具体实例(如某著名进口品牌化妆品检测出禁用成分铬和钕)引出的:通过介绍铬与钕的特征与性质引出“无机化学是研究所有元素的单质和化合物的组成、结构、性质和反应的学科”;通过引用检测机构对铬和钕含量的测试结果指出“分析化学是研究物质组成成分及其含量的测定原理、测定方法和操作技术的学科”。资料的搜集和整理以及图文并茂、生动有趣的多媒体课件的制作需要花费大量时间和精力,但为了提高绪论课教学质量,这个过程是必不可少的。

篇(4)

增设必要工科基础课程,夯实工科基础应用化学专业兼具理科和工科的特点,需要有坚实的化学基础理论还需要兼具必要的化工基础理论。原有的《化工基础及实验》是为非工科化学类专业开设的基础课程,已远远不能适应目前应用化学专业的培养目标。因此,必须采用化工基础理论课程———《化工原理及实验》取代原有的化工基础及实验课程。《化工原理》是以四大化学为前修课程的一门化工基础理论课程。开设学时设定为72+36学时,分别在第四学期和第五学期开课。《化工原理实验》课程设置36学时,第五学期开课。此外,工科学生的培养,尤其是化工方向,离不开相应的电子电工学基础以及工程制图或化工制图等方向的课程。在保证数学、物理等学科基础平台课程的基础上,必须在专业基础平台课程中增设《电子电工学及实验》和《工程制图》课程及金工实习环节。《电子电工学及实验》设置共72学时,其中36学时讲授,36学时实验,第三学期开课。《工程制图》设置为54学时,第三学期完成课程教学。金工实习2周,第五学期进行。

开设“宽口径”专业选修课程模块应用化学还是一个包容性很强的学科。从全国重点高校的应用化学专业培养方案来看,各个高校的专业课程体系特色模块差异较大,但是都体现自己的科研特色。例如北大,具有核药物化学、辐射化学和辐射高分子、超分子化学与材料、新能源与材料和核环境化学5个特色研究方向,并开设应用辐射化学、应用放射化学等方面的选修课程。因此在专业课程设置中必须和学科科研特色结合起来,开设相关课程。根据自身学科科研特色以及师资力量,我们设置3类可供选择的专业选修课程:偏向理学的应用化学方向模块课程、偏向工科的专业方向模块以及高分子材料方向模块。此外,根据目前我院教师们的学术专长、特色研究方向和未来发展趋势,开设了应用化学前沿讲座、日用化学品、阻燃技术,农药化学、高分子助剂及应用、染料化工与助剂、催化原理、精细化学品开发与设计等选修课程,开阔学生视野的同时,分享老师们研发产品的经验、教训以及研发思路。

以“大论文”为抓手,强化实践教学环节

实践教学是培养学生创新能力和应用型综合人才的重要环节。在强化“基础课程实验—专业实验—金工实习,工厂见习和顶岗实习—毕业论文”多层次课内实践教学体系[2]的基础上,我们采用以毕业论文环节为抓手,强化实践教学环节。毕业论文是本科生人才培养链条中的一个重要综合性实践教学环节,对于保证人才质量、与人才市场对接是至关重要的。针对目前毕业论文环节设置不合理,时间短,任务重,监管不严的问题,我们采取“大论文”措施改革毕业论文环节,通过延长时间,注重过程,加强监管,使其真正成为“培养学生创新能力”的平台。“大论文”之“大”主要体现在:思想意识上对毕业论文重视程度的提高;毕业论文要求的拔高;毕业论文时间的增加;毕业环节和专业课程的关联与衔接更加密切;学生能力培养也更加综合、立体等方面。首先,毕业论文开始时间提前到第五学期,在学生专业基础课程学习完之后,即对学生开展毕业论文要求的教育,同时结合学院教师科研特色开展专业研究方向介绍,开阔学生视野,帮助学生了解相关研究领域、研究方向,并在此基础上双向选择学生感兴趣的课题和指导老师。然后根据课题,在指导老师的指导下,使学生有目的地选修必要的专业选修课程,为进入课题研究打下扎实的理论基础。结合第五学期设置的文献检索课程和专业英语课程,在相关课程教师和课题指导老师的共同指导下,围绕自选课题进行相关文献信息的检索,和专业文献的阅读与翻译,相应考核成绩分别记录为文献检索及专业英语的课程成绩。第六到第八学期,学生进入实验室,在指导老师的指导下进行课题的初步探索。并在课题老师的指导下继续选择必要的专业课程进行学习。这个过程中,实施论文中期检查回报和毕业答辩的监管。严格管理程序,设置必要的奖励机制和淘汰机制,激发学生的主动性和创造热情。

增加学生选课自由度,逐步实现自我规划,自我培养

篇(5)

中图分类号:TQ137.1+2 文献标志码:A

文章编号:0367-6358(2015)03-0184-03

MnO2纳米晶是重要的Ⅱ~Ⅵ族宽禁带直接带隙的半导体材料,在催化、吸附、超级电容器、纳米反应器、燃料电池、传感器和生物技术等领域都展现出了巨大的潜力,受到国内外许多研究者的广泛关注。近年来,形貌及尺寸规整可控的MnO2纳米晶的合成是目前十分引人注目的研究领域,制备合成中的形貌调控及其功能化是这些纳米材料能够得到应用的关键问题。目前已能采用多种方法,通过调控合成条件,制备出不同形貌维数的MnO2纳米微粒。本文归纳为四个主要大类:零维MnO2纳米晶;一维MnO2纳米晶;二维MnO2纳米晶;三维MnO2纳米晶。并提出了MnO2纳米晶形貌维数控制的发展方向。

1 MnO2纳米晶的不同形貌

1.1 零维MnO2纳米晶

MnO2纳米晶在空间三维尺度均受约束,如颗粒、团簇(指由几个乃至上千个原子、分子或离子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的微观或亚微观聚集体)、立方体、多面体等。

张学萍等利用超分子蛋白纳米空腔结构作为反应模板矿化组装纳米材料,马脾脱铁蛋白作为限制性反应器控制金属离子水解、氧化还原等反应,碱性条件下原位合成出直径3~8nm左右,均一的球形颗粒状MnO2纳米晶,而超分子蛋白是合成纳米无机材料限制性反应的一种理想生物模板。

中国科学院电工研究所将过硫酸钾,硫酸锰,硝酸铝加入到水热反应釜中,加人去离子水充分搅拌后,在110~140℃水热反应1~12h后自然冷却至室温,得到的产物是α-MnO2星型纳米团簇,硝酸铝的加入是改变MnO2纳米形貌的主要影响因素。

选用Mn(CH3COO)2・4H2O为前驱体,以十八烯为溶剂,在表面活性剂油酸和油胺存在时,在高温条件下通过“一锅法”制得50~100nm左右类四角星形状的MnO纳米粒子,利用高锰酸钾可将此纳米粒子表面氧化为MnO2,并保持类四角星形状,反应过程中表面活性剂的种类及浓度对产物的形貌和粒径分布有重要的影响。

1.2 一维MnO2纳米晶

MnO2纳米晶在空间有两维处于纳米尺度并受到约束,例如线、带、棒、管等。

王译莹以高锰酸钾为锰源,在离子液体1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸盐水溶液中通过微波加热法制备了平均直径为15nm、平均长度为2μm的α-MnO2纳米线,发现反应时间和离子液体对产物的形貌和尺寸起着关键作用。

文献在150℃水热条件下,以CTAB作为模板导向剂,用HMnO4氧化Mn(CH3COO)2,制备出厚度约几个纳米,长约1μm左右的β-MnO2纳米带,模板剂CTAB是纳米带形成的决定因素。

以锯屑为模板,结合溶胶一凝胶法成功地合成出形态规整、平均直径约8nm、平均长度120nm左右的β-MnO2纳米棒,天然多孔材料一锯屑为MnO2纳米棒的成型提供了骨架。

文献分别以反应温度100℃和150℃,用水热法合成出两种不同纳米结构γ-MnOOH为前驱物,采用单模式微波加热法在170℃下、反应20min分别制备了直径在5~20nm之间,长度约几微米的α-MnO2纳米纤维及直径在100~250nm之间、长度达数十微米β-MnO2纳米棒,且γ-MnOOH纳米棒前驱物起着模板作用。

采用化学沉积和500℃热处理的方法在多孔氧化铝(AAO)模板中成功地合成了超级电容器电极材料γ-MnO2纳米管,管直径约200nm,壁厚约40nm,孔径约120nm,可以通过调节AAO模板孔径大小来实现γ-MnO2纳米管的可控生长。

1.3 二维MnO2纳米晶

MnO2纳米晶在三维空间中有一维在纳米尺度,超薄膜状、盘状、片状,这些纳米结构与体材料相区别,统称为低维纳米结构。

危光明的硕士学位论文以金属钛片为金属基底,以酸性高锰酸钾为前驱体,采用水热法在金属Ti片表面制备出生长很均匀的MnO2纳米片阵列材料,其片厚度10~20nm左右,纳米片之间还有大量的空间。

目前,某团队以硫酸锰和高锰酸钾/聚乙烯吡咯烷酮为基本水热研究体系,在水热温度150℃,水热时间14h,控制pH为14时,得到层状结构的δ-MnO2纳米片,pH的变化是形貌主要影响因素,会改变了溶液中钾离子和水分子的结合状态,从而引起结构之间的转变。

1.4 三维MnO2纳米晶

MnO2纳米晶由多个次级几何单体结构通过设计、组装构筑成更为复杂的建筑体,如四角体、花状、核壳结构等。

通过在微酸性环境中高锰酸钾自身分解反应,采用低温水热反应成功制得花状层状氧化锰,温度对花状形貌的影响较大,120℃为较均匀的花球形貌,140℃花球形貌聚集为花簇状结构,当温度升到160℃时,层状结构发生坍塌,形成隐钾锰矿型的纳米线结构形貌。

刘延雨等采用操作简单、经济可行的界面合成法在H2O/CH2Cl2界面上成功制得平均孔径为5.9nm、比表面积为322.5m2/g,孔容为0.451cm3/g,由中空的亚微米级的MnO2刺球堆积排列而成介孔MnO2材料。

文献采用水热法,调节原料高锰酸钾和硫酸锰的物质的量配比为6:1时,制备出由纳米片构成,形似海胆,直径约为0.5~1μm的球形δ-MnO2,K+可被认为是形成MnO2隧道结构和层状结构的模板。

篇(6)

中图分类号:TSl02.52文献标识码:A

超细纤维通常分为两大类,即长丝和短纤。长丝的除了丝密度相对较大的采用直接纺丝法,绝大部分是采用复合纺丝法。复合纺丝法中线密度较大的主要采用复合裂片剥离法,线密度很小的主要采用海岛溶离法。

海岛型复合纤维是由两种不同溶离性能的聚合物分别作为"岛"和"海"组分制成的。岛组分一般选用聚酯(PET)或聚酰按(PA),海组分一般选用丙烯酸酯,聚苯乙烯,低密度聚乙烯和阳离子可染聚酯(COPET)等。剥离时,使复合原丝中的"海"组分溶离,留下"岛"组分即海岛型的超细纤维(称海岛丝)。通常线密度在0.11~0.01ldtex范围内,一些特殊用途的纤维,线密度更低,最低可达0.0001dtex。通常岛的数为16、36、37、5l和64,目前已经可以生产出岛数超过100的超细纤维,最高可达1000左右。海和岛的比例也有不同,早期为60:40左右,目前为30~20:70~80,甚至可以使海岛组分减少至2%一10%,海岛型复合超细纤维的染整加工过程为前处理(退浆,精练、松弛、预定形、碱减量开纤)、染色和后整理。

1前处理

1.1退浆与精练

海岛丝线刻度大小,比表面积大,因此上浆量和上油量大,上浆量(约4%~6%)比常规纤维(约3%)多一倍左右,上油量(2.0%~4.0%)比常规纤维(0.5%~1.0%)多近三倍。在预定形前必须把浆料和油剂除尽(一般残油率

1.2松弛与预定形

松弛处理可使海岛型超细纤维织物有效收缩以获得良好的蓬松感,松弛处理时织物完全处于无张力状态下,经湿热、干热作用,纤维间产生收缩差异,从而提高织物的回弹性,平滑性和蓬松性。

预定形温度一般控制在180℃~190℃。温度太低,布面皱痕不易去尽,织物抗皱性差,易产生染色疵病,门幅稳定性不够,并影响手感和风格;温度过高,布面发硬,增加碱减量难度,还会产生色边染疵。如果海岛纤维是COPET,预定形温度在155℃~165℃,否则开纤较难。

1.3碱减量开纤。

海岛型超细纤维的开纤需要溶解或分解海组分,才能得到极细的岛纤维。常用碱来溶离海组分,使其碱性水解为水溶性物质而达到开纤,而岛纤维又很少受到损伤。不仅要光分去除海纤维,又要防止岛纤维是受到损伤,还要注意高收缩纤维的损伤和收缩程度。

开纤好坏对后加工影响很大,特别是对染色和磨绒。完全开纤后,每根纱含有数量多达数千根的超细纤维,所以非常柔软,透气性也好,磨绒后可在织物表面形成浓密的绒毛。

不同的海岛纤维,岛与海的复合比例,纺丝温度,冷却成形条件和拉伸卷绕条件等都影响开纤维难易,因此开纤条件也是不同的。

用烧碱作为开纤剂虽然速度较快,但控制较难,在海组分不断溶解的同时,岛组分也遭到水解,特别是先被开纤出来的岛纤维,会发生水解剥皮作用。这样的产品不仅强力差,绒毛丰满度、弹性也差,染色鲜艳度和染色牢度也差,而且加工稳定性和重现性也差。因此选用多种碱剂,添加适当的表面活性剂和控制温度,时间对开纤都很重要。

通常都是采用测定失重率来控制,由于碱的作用,可能有多方面的失重,包括织物上的未去除的浆料和油剂(量很少),海组分的溶脱,岛组分PET的水解剥皮、高收缩PET纤维比较容易水解失重,后两种失重是应当防止的。失重度一般控制在20%~25%之间。

2染色

2.1染色工艺

影响纤维及纺织品染色性能的因素很多,包括纤维的化学结构(化学组成,聚合度等)和超分子结构(结晶度、聚向度、无定形区大小、分布等)。其次是形态结构(纤维粗细,截面形状,皮芯结构等)。

纤维细小,比表面积大,当线密度小于ldtex时,其比表面积呈指数增大。因此吸附和扩散时间较短。在较低温度下就有较快的上染速度,在高于50℃后就明显上染(通常PET要高于90℃才较快上染);最高染色温度也低,约为120℃一125℃(普通PET为130℃),染色对温度的依存性也强。

由于上染速度快,匀染性也差,当然匀染性也与纤维线密度不均匀和开纤不充分和不均匀有关。后者较难解决,前者需控制起始染色温度后的升温速度。在50℃~85℃(接近纤维玻璃化温度Tg)阶段,保持1℃/min升温速度,85℃~90℃保温一定时间(5~lOmin)使染料在未大量扩散进纤维内部之间,表面染料充分移染,因为比表面积大有利表面染料的移染,可以大大提高匀染性。在90℃~110℃之间,升温速度进一步放慢至0.5℃/min,在110℃再保温一段时间,因为在110℃~115℃范围,是染料扩散最快的阶段。然后再缓慢升温(1℃/min)左右达到最高染色温度,然后适当保温时间。对于不同的海岛型超细纤维,温度控制条件也不同。最后降温到70℃以下放液,可改善织物手感,减少皱折,也有利于聚酯纤维中少量低聚物,落入染液中再沾粘着在织物表面,产生染疵。

海岛型超细纤维的显色性比普通涤纶纤维低,主要原因是纤维细,比表面积大,对光的反射和散射强。超细纤维比相同染料浓度的粗旦纤维的色泽浅得多,为了获得相同颜色深度,超细纤维的染料浓度要比普通纤维高得多。而且颜色鲜艳度也较低。同样原因使超细纺织品的染色牢度,包括耐晒、耐洗和耐升华牢度也低。因为比表积大而使纤维表面吸附的染料量多,总曝光量也增加,而且光容易透入纤维内部,使内部染料也易褪色。通常染料浓度高,耐晒牢度高,超细纤维则相反。由于同样原因,纤维受热后容易发生热迁移,染料从纤维内部向表面迁移比普通纤维明显,因而引起热定形后的染色牢度下降。上述两种情况的出现主要要选用合适的分散染料来提高深色性和染色牢度。

2.2染料选用

海岛型涤纶超细纤维染色用分散染料的基本要求。匀染性和重现性优良;得色量和提升力高,易染成深浓色;浅、中色的晒牢度和中、深色湿牢度优良。衡量分散染料在海岛型涤纶超细纤维的匀染性,可以从初染率,移染性和匀染度sr值来考核。

上染速率的提高,突出表现在初染率高,染料如在较低温度时(低于呜)就开始大量上染,不利于匀染。同一分散染料在海岛型超细纤维上的初染率要比常规纤维高l~3倍,不同分散染料在海岛超细纤维上的初染率也有很大的差异。因此,要取得良好的匀染性,除了采用合适的染色工艺和选用优良的匀染剂外,更重要的是选用初染率较低,而最终上染率高的分散染料。

3结束语

对于海岛型绦纶超细纤维用分散染料能染成深浓色的大部分是利用超分子化学复配增效作用,根据复配原理拼混而成。

分散染料染色是在弱酸性介质中进行的,但其前处理工序均在碱性介质中进行。若前处理后纤维上的碱剂未洗干净会给染色带来色相波动,也会影响染深性。

参考文献

[1]宋心远.新型纤维纺织品染整加工助剂[C].2007年浙江省印染助剂第17届年会论文集,2007,5:15.25.

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【关键词】 头孢曲松钠; 晶体结构; 晶习; X-射线衍射

ABSTRACT Studies of differential scanning calorimetry (DSC), Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy, and X-ray powder diffraction (XRPD) on ceftriaxone sodium purified in laboratory indicate that the ceftriaxone sodium crystal belongs to monoclinic crystal system and space group of P21/c. The crystal structure of ceftriaxone sodium was determined on workstation SGI IRIX of Cerius2 based on the minimizing energy law; the crystal habit was predicted by BFDH law and AE law, respectively, of which the crystal habit predic-ted by AE law was plate, close to the practical habit grown from solution. The effects of crystal growth conditions on crystal habit of ceftriaxone sodium were qualitatively studied by experiments.

KEY WORDS Ceftriaxone sodium; Crystal structure; Crystal habit; X-ray powder diffraction

晶体的微观结构与物质的宏观物理、化学性质密切相关,决定着物质的晶形、密度、熔点等。对物质晶体结构的了解,将有助于在原子尺度上阐明物质各种性能的机制,对研究物质结构与性能之间的关系和规律具有重要意义[1]。晶习是表征晶体外部整体形态的量[2]。晶态有机固体的外形是其固液分离体系设计和操作的一个重要参数,影响下游操作过程(如过滤、洗涤、干燥)的效率和物质的性能(如堆密度、机械应力、润湿性)[2~4]。晶体内部结构特性以及外部生长环境都能影响晶习[5],如何利用这些信息去预测和控制真实条件下生长晶体的晶习在精细化工领域,尤其是制药业,越来越受到关注和重视[6~8]。 头孢曲松钠(ceftriaxone sodium,C18H16N8Na2O7S3·3.5H2O),曾译头孢三嗪,是新型、长效、广谱的第三代半合成头孢菌素,属于β-内酰胺类抗生素,结构式如Fig.1所示[9],1978年由瑞士Roche公司研发成功,1982年首次在瑞士上市,1984年12月21日获得FDA认证,1996年专利到期。自上市以来,产品畅销全世界,2000年头孢曲松钠在世界前200个畅销药中列第43位,在国内的销售额居各抗感染药物之首[10,11]。目前头孢曲松钠的研究热点集中于合成以及药理,鲜有报道其晶体结构和晶习方面的研究。由于头孢曲松钠难以培养出满足测试要求的单晶,本文通过X-射线粉末衍射分析,应用分子设计软件Cerius2(4.6

Fig.1

Structure of ceftriaxone sodium

版本)根据能量最小化方法得到了头孢曲松钠分子空间结构,并在此基础上预测了产品晶习,为头孢曲松钠工业结晶过程的设计、优化提供了理论指导。

1 实验部分

1.1 实验原料

头孢曲松钠粗品由山东瑞阳制药有限公司提供,实验室精制后产品纯度经高压液相色谱(HPLC)检测不小于99.5%。试样再经研磨、筛分,选取粒度范围在38~45μm之间的细晶用于X-射线粉末衍射测试。

1.2 DSC分析

差示扫描量热仪(NETZSCH Thermal Analysis DSC204):样品置于封口的Al2O3坩锅中,参比物为空的α-Al2O3坩锅;升温速率为5℃/min,升温范围从室温到330℃;载气为N2,流量50ml/min。仪器的热焓采用铟作为标准物校正。

1.3 TG分析

本文采用NETZSCH TG209热重分析仪测试头孢曲松钠的TG曲线,升温速率为10℃/min,载气为N2,流量为18ml/min。样品用量为5.08mg,升温范围从室温到200℃。

1.4 红外分析

本文采用KBr压片法在NICOLET 560型傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)上对头孢曲松钠进行红外光谱分析。

1.5 扫描电镜(SEM)

本文采用Hitachi X650扫描电镜(SEM)表征实验样品的晶习,操作电压15kV,样品放在黏着双面胶的金属片上,在观察前需在氩气保护下间歇喷金。

1.6 X-射线粉末衍射分析

头孢曲松钠的X-射线粉末衍射数据在日本理学(Rigaku)D/max-2500型单色X-射线衍射仪上收集,CuKα射线(λ=1.5405),石墨单色器,扫描速率1s/step,工作电压40kV,工作电流100mA,测试温度(25±1)℃。为保证样品表面与测角仪轴心平行共面,装样采用铝板背压法。

2 实验结果与讨论

2.1 DSC曲线

头孢曲松钠的DSC谱图如Fig.2所示,样品在260℃附近存在一个尖锐的放热峰,在放热峰前还存在两个小的吸热峰。头孢曲松钠DSC曲线260℃附近的放热峰是样品热分解放热所致[12,13],实验测定的热分解峰顶温度TP为262.30℃,接近文献值240~265℃[12,13]。与其他大多数头孢菌素一样[13],头孢曲松钠的DSC曲线也没有熔点峰,表明头孢曲松钠在熔化前已发生热分解,故无法用量热法来测定其纯度。

2.2 TG-DTG分析

头孢曲松钠的TG-DTG谱图如Fig.3所示,虽然TG曲线没有表现出明显的直角台阶状,但DTG曲线的双峰却说明了头孢曲松钠在室温至200℃之间的失重是分两步完成的。根据TG线的失重百分率计算结果可知,第一步失重约6.30%,第二步失重约3.31%。头孢曲松钠分子中结晶水的理论百分含量是9.53%,参照中国药典(CP2005)附录M水分测定法中的费休氏法测得头孢曲松钠水分含量为9.5%,而实验测得TG失重为9.61%,与理论结晶水含量基本相符。因此可推断头孢曲松钠在室温至200℃之间的TG失重是脱除结晶水所致[14],Fig.2中DSC曲线热降解放热峰前出现的两个小峰正是头孢曲松钠分两步脱水而产生的吸热峰。而且,头孢曲松钠的DSC曲线并未再出现脱溶剂峰,结合Fig.3所示的TG-DTG谱图,可以初步判定实验精制头孢曲松钠过程中未见形成溶剂化合物。

2.3 红外分析

实验室制备的头孢曲松钠与市售国外产品的红外谱图如Fig.4所示。β-内酰胺与杂环并接产生的特征峰出现在1740cm-1处,在3440~3260cm-1处出现的强而宽的峰是-OH和-NH伸缩振动引起的谱带,-OH和-NH的伸缩振动频率在此区域相互重叠而不易区分,由于分子内氢键,吸收频率向低频方向还存在一定的平移。1610cm-1附近处的强峰是芳核骨架振动的特征峰,1000cm-1附近的特征峰是芳环C-H面向弯曲振动引起的强吸收峰,但Ar-H在3030cm-1附近的特征峰由于-OH和-NH的存在而不明显。1740cm-1处的强峰是羰基伸缩振动的特征峰,而1650cm-1处的强峰则是酰胺的羰基伸缩振动引起的。

2.4 X-射线粉末衍射分析

测试中发现当2θ>50°后,头孢曲松钠的XPRD谱图不再出现明显的衍射峰,因此在Rigaku D/max-2500X射线衍射仪上收集5°

2.5 头孢曲松钠晶体结构的确定

分子的空间结构信息对于确定晶体结构,研究晶体所属空间群和原子位置具有重要作用。因此,在研究晶体结构之前研究分子的空间结构是必要的。分子的空间结构一般可以由两种方法得到:一是通过实验的方法,主要包括X-射线单晶衍射和2D-NMR技术;另一个是通过计算机辅助分子设计的理论计算方法,目前主要包括“原始”机制、半经验机制以及分子机制模型,其中分子机制模型又有能量最小化、网格搜索、蒙特卡罗(Monte Carlo)以及分子动力学模拟等方法[15]。虽然单晶结构分析是诸多固态物质结构分析方法中提供信息最多、最常用的研究方法,已经成为合成化学及其相关学科、晶体工程和超分子化学等研究领域中必不可少的研究手段[16],但目前X-射线单晶衍射仪对测试晶体的三维尺度(最小维的空间尺度不小于0.01mm)和质地(晶体不能出现缺陷)有严格的要求,由于头孢曲松钠晶体是薄片状晶习,难以培养出合乎单晶测试要求的晶体,有一维的空间尺度小于0.01mm。头孢曲松钠是一种大分子有机盐类,具有离子化合物的特性。因此本论文应用分子设计软件Cerius2(4.6版本)中的3D-sketcher环境画出分子结构图,再通过电荷分配,选择Dreading 2.21力场,最后根据能量最小化方法得到可能的头孢曲松钠分子空间结构如Fig.6所示。

头孢曲松钠晶体的晶胞投影如Fig.7所示,晶胞中每2个头孢曲松钠分子和7个水分子按Fig.6所示组成一个不对称单元。由Fig.1可知,头孢曲松钠是一种大分子有机羧酸钠盐,存在钠离子(Na+)与头孢曲松酸根离子(C18H16N8O7S3)2-之间强的离子键;除此之外,每个晶胞中还存在众多既是质子受体又能提供质子的水分子,而且每个(C18H16N8O7S3)2-中还含有2个-NH(与电负性大的N原子形成强极性键的氢原子)和6个-CO-(电负性大且又能提供孤对电子的氧原子),易与水分子或其它头孢曲松钠分子之间的-CO-和-NH形成氢键,如Fig.7中虚线所示。

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2.6 头孢曲松钠晶习预测

在获得头孢曲松钠晶体结构以及晶胞参数等数据以后,应用分子设计软件Cerius2(4.6版本)中的morphology模块,分别选取BFDH模型、AE模型对头孢曲松钠进行晶习预测,结果如Fig.8、Fig.9所示。由于完全基于晶体几何结构理论的BFDH模型没有考虑原子、键型、局部电荷、生长环境等对晶习的影响,当晶体中分子间的键能越大,各向异性越明显时,模型预测的晶习与实际晶习的一致性也就越差[8]。头孢曲松钠是一种大分子有机钠盐,金属钠离子以及分子间氢键的存在,以及生长环境中溶剂极性、杂质的影响,使得采用BFDH模型预测的头孢曲松钠晶习(呈短棒状)与在水-丙酮体系中生长的头孢曲松钠实际晶习(呈薄片状)相差较大(Fig.10)。

较之BFDH模型,AE模型考虑了晶体的内部结构单元以及相互作用对晶习的影响,因而采用AE模型预测的晶习与实际晶习更相近,也呈薄片状(如Fig.10所示), 这也表明晶体内部结构基元以及相互作用键能对晶体的形态有重要的影响。AE模型预测的头孢曲松钠晶习由10个晶面包围构成,101、101、002、011、011及其对应的等价晶面101、101、002、011、011。应用分子设计软件Cerius2(4.6版本)中的surface builder模块中的cleave crystal surface命令,可以展现出头孢曲松钠晶体不同晶面上的分子排列方式和密度,如Fig.11所示。

由Fig.11可见,不同晶面显露出的原子或基团及其排列密度是不一样的,图中小球代表氧原子。虽然晶面氨基和羰基交替显露,但羰基上的甲基基团增加了空间位阻,不利于头孢曲松钠分子之间或头孢曲松钠分子与极性溶剂分子之间形成氢键。101晶面上的氨基以一定角度显露,羰基沿法线方向显露,较101晶面更易形成分子间氢键。002、011、011晶面也都有羰基、氨基显露,而没有甲基显露增加空间位阻,更有利于氢键的形成。因此101及其等价对称晶面101具有较慢的生长速率,表现出较大的显露面,而101、002、011、011晶面较101有更快的生长速率,表现出较小的显露面,导致头孢曲松钠晶体呈片状晶习。

2.7 生长环境对头孢曲松钠晶习的影响

影响晶习的主要因素除了晶体内部结构外,还有晶体生长过程中所处的外部环境, 例如温度、 溶剂体系、杂质等[2~4]。本文定性考察了不同结晶操作条件以及含钠离子添加剂对头孢曲松钠溶析结晶产品晶习的影响。

由于头孢曲松钠的热敏性以及溶解度特性[9,11,14,17~20],一般采用溶析结晶法分离、提纯头孢曲松钠[11,21]。相同实验条件下分别采用乙醇和丙酮作溶析剂得到的头孢曲松钠结晶产品的电镜照片如Fig.12所示,晶习都呈薄片状。这表明在实验范围内选用不同的溶析剂并未从宏观上改变头孢曲松钠结晶产品的晶习。

相同溶析剂不同溶析结晶温度得到的头孢曲松钠产品晶习的电镜照片如Fig.13所示,在实验选定温度范围内,虽然温度升高会导致晶面生长速率增大,但各晶面的相对生长速率并没有明显变化,所以温度并没有对头孢曲松钠溶析结晶产品的晶习造成明显的影响,只是使得温度较高时得到的产品的平均粒度有所增大。

相同操作条件下,考察了氯化钠、碳酸氢钠、阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对头孢曲松钠溶析结晶产品晶习的影响,结果如Fig.14所示。含钠离子添加剂的加入,头孢曲松钠溶析结晶产品的晶习并没有什么明显的变化,还是呈薄片状,这说明在实验条件下氯化钠、碳酸氢钠、阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠对头孢曲松钠晶体各晶面的相对生长速率没有明显的影响。

3 结论

(1)头孢曲松钠溶析结晶产品的DSC、TG、FT-IR和XRPD分析测试结果表明,在实验条件下得到的头孢曲松钠晶体具有相同的晶体结构。

(2)采用JADE 4.0软件对XRPD数据进行指标化、精修,得到头孢曲松钠晶胞参数为a=9.2493,b=15.779,c=20.619,α=γ=90°,β=121.34°,属于单斜晶系,空间群为P21/c。

(3)在Cerius2工作站SGI IRIX上应用能量最小化法确定了头孢曲松钠的晶体结构;基于BFDH、AE模型预测了头孢曲松钠晶体的晶习,其中AE模型预测的晶习与实际生长晶习相近,呈薄片状。

(4)定性实验研究范围内,溶析剂种类、结晶温度、含钠粒子添加剂对头孢曲松钠溶析结晶过程产品的晶习没产生明显的影响。

(5)为获得片状晶习的头孢曲松钠晶体产品,工业上可以采用乙醇或丙酮作为溶析剂,但氯化钠、碳酸氢钠、阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠不宜选作头孢曲松钠结晶产品晶习的改进剂。

【参考文献】

[1] 梁敬魁. 粉末衍射法测定晶体结构(上、下册)[M]. 北京:科学出版社,2003.

[2] Myerson A S, Handbook of Industrial Crystallization (2nd) [M]. Oxford: Butterworth-Heinemann,2001.

[3] 王静康. 化学工程手册——结晶(第二版)[M]. 北京:化学工业出版社,1996.

[4] Mullin J W. Crystallization 3rd[M]. Oxford: Butterworth-Heinemann,1997.

[5] 李小娜,尹秋响,陈巍,等. 溶剂对对苯二酚晶体晶习的影响[J]. 化工学报,2006,57(3):480~485.

[6] Tanguy D, Marchal P. Relations between the properties of particles and their process of manufacture [J]. Chem Engin Rese Design,1996,74(A7):715~722.

[7] Winn D, Doherty M F. Modeling crystal shapes of organic materials grown from solution [J]. AIChE J,2000,46(7):1348~1367.

[8] Winn D, Doherty M F. A new technique for predicting the shape of solution-grown organic crystals [J]. Aiche J, 1998, 44 (11): 2501~2514.

[9] 国家药典委员会. 中华人民共和国药典2005年版(二部)[S]. 北京:化学工业出版社,2005.

[10] 潘杰. 头孢曲松钠结晶过程研究 (硕士学位论文)[D]. 天津大学,2004.

[11] 张春桃,王静康,王永莉. 头孢曲松钠结晶工艺研究进展[J]. 中国抗生素杂志,2006,31(7):388~402.

[12] Martin-Gil J, Villa F M, Ramos-Sanchez M C, et al. Studies on beta-lactam antibiotics differential thermal analysis of cephalsporins [J]. J Thermal Anal,1984,29(6):1351~1357.

[13] 郑颉,张建芳. 用差示扫描量热法测定头孢菌素类药物的热降解稳定性[J]. 药学学报,1987,22(4):278~283.

[14] Zhang C T, Wang J K, Wang Y L. Non-isothermal dehydration kinetics of ceftriaxone disodium hemiheptahydrate [J]. Ind Engineer Chem Res,2005,44(18):7057~7061.

[15] 郝红勋. 地塞米松磷酸钠耦合结晶过程研究 (博士学位论文)[D]. 天津大学,2003.

[16] 陈小明,蔡继文. 单晶结构分析原理与实践[M]. 北京:科学出版社,2003.

[17] Dong H, Fu R, Yan W, et al. Solubility and density of the disodium salt hemiheptahydrate of ceftriaxone in (acetone plus water) at T=(298.15,308.15, and 318.15) K [J]. J Chem Thermodyn,2004,36(2):155~159.

[18] Zhu M. Solubility and density of the disodium salt hemiheptahydrate of ceftriaxone in water plus ethanol mixtures [J]. J Chem Engineer Data,2001,46(2):175~176.

篇(8)

专业硕士与学术型硕士不同,其目的是培养具有扎实理论基础,并适应特定行业或职业实际工作需要的应用型高层次专业人才。教育部、人力资源和社会保障部于2013年11月公布了《关于深入推进专业学位研究生培养模式改革的意见》,强化了专业硕士应以实践为导向,重视理论水平与实践的综合应用[1]。江南大学轻化工程专业硕士培养侧重于染整方向,即以纺织纤维制品为原料,探讨、研究与纤维制品相关的前处理、染色、印花及功能化整理新方法与新技术,以培养染整专业知识和实践技能兼备的人才。

1培养学科交叉复合型人才的必要性

染整作为纺织产业链中的重要环节之一,对提升纺织产品质量和附加值有重要影响,但近年来在发展中也暴露出不少问题,并日益成为制约本行业发展的瓶颈[2]。这主要包括:(1)染整企业生产中水、电、汽能耗高,导致能源紧张和生产成本不断上升,企业净利润下降,影响了可持续发展;(2)染整废水排放量大(占纺织行业污水排放量的60%),且废水处理成本较高;(3)部分企业仍以粗放型和低水平方式生产,产品多为常规中低档产品,附加值不高。因此尽管国内染整行业产能水平不低,但从纤维制品前处理到染整废水处理各环节成本不断上升,导致多数染整企业利润走低。为解决上述问题,有必要将相关学科的新技术与传统染整生产技术相融合,借助于信息技术、数字技术、应用化学技术、生物技术等来改造和提升传统的染整生产,通过新技术、新工艺、新设备和新助剂的应用,促使染整行业向着高效率、低能耗、少污染的方向发展[3]。近年来江南大学发挥学科门类较齐全的优势,在轻化工程专业硕士教学中推行了基于学科交叉互融的教改研究。目前通过与机械工程、颜色技术、应用化学、生物技术等学科交叉,培育出了包括新型染整装备、纳米印染技术、纺织生物技术等多个轻化工程专业硕士的教学和研究方向。其共同点在于培养具有复合技能的应用型专业硕士人才,立足于从纺织纤维制品前处理、染色、印花及功能化整理环节,最大程度地减少生产过程中水、电、汽等资源的消耗,降低生产排放,实现纺织品的清洁化生产。

2轻化工程与生物技术交叉复合型专业硕士的培养策略

生物技术是利用生物体制,以生物工程技术加工底物为原料来提供所需的各种产品或达到某种目的的新型跨学科技术。生物技术与纺织纤维制品的染整加工具有相关性,尤其在最近30年得到了快速发展。轻化工程与生物技术交叉研究的思路是借助于生物酶进行纤维前处理、染色后处理和功能整理。与传统纺织品化学加工相比,生物技术与轻化工程相结合后能降低染整生产排放,实现温和条件下高效节能加工。江南大学在生物工程、生物技术学科方面具有教学与科研优势,其中生物工程为国家级一类特色专业、江苏省首批品牌专业。为顺应生态染整的发展要求,我校结合这一优势将轻化工程与生物技术相交叉,形成了纺织生物技术研究方向,并构建了应用型轻化工程专业硕士人才培养体系。具体包括下述四个方面。

2.1导师队伍建设

由于生物技术在染整中的应用以酶技术为主,因此对导师队伍组成也提出了较高要求。一方面要求导师熟悉纤维的原料特点,染整加工原理,工艺和设备,纤维制品质量评价;另一方面也要求导师对生物技术的相关专业知识(如生物酶种类、酶学特性、应用效果评价方法等)有相当的了解,力求同时拥有两个学科的知识结构。通过近10年的建设,我校纺织生物技术研究方向已建成了符合上述要求的导师队伍。目前纺织生物技术方向的导师队伍由10人组成,其中教授4人,副教授6人,具有轻化工程专业背景的博士4人、具有生物技术相关发酵工程专业的博士3人。在与生物技术交叉的纤维制品染整加工研究中,能从生物酶的菌种筛选、酶作用机理与酶学特性等方面,与纤维制品酶法加工很好地结合起来。在专业硕士培养过程中为提高人才培养质量和企业课题实施效果,鼓励专业硕士导师走进染整企业,与学生一起分析和解决企业遇到的现场技术难题。另一方面依托企业设立的省企业研究生工作站、博士后流动站,聘请企业内硕士生导师共同参与到课题实施中,以充实师资队伍。

2.2课程体系和平台建设

培养与生物技术交叉的轻化工程专业硕士,课程体系和研究平台建设是基础工作。为体现专业硕士课程的实用性和学科交叉性,教学改革中对原有课程组成、学时分配、课程考核方式进行了优化。除了与纺织化学相关的专业课程外,增加了纤维素与蛋白质化学、纺织生物技术基础、仪器分析等,其中纤维素与蛋白质化学区别于一般的纺织材料学,更多从分子和超分子结构层面分析其结构组成与其化学加工、生物酶处理的相关性;纺织生物技术基础是专业知识交叉的主要课程,阐述生物酶种类、酶学特性、酶对纤维的作用机制、纤维结构与酶整理效率相关性、纺织品生物酶应用等内容;仪器分析课程除介绍常见的高分子及纤维材料分析方法外,还补充介绍了与生物技术相关的测试手段如凝胶电泳、氨基酸分析等。通过上述理论课程学习,为后续纤维制品化学和生物酶加工研究奠定了理论基础。在平台建设方面,依托我校生态纺织教育部重点实验室,建立了纺织生物技术研究室,为基于生物技术交叉的轻化工程专业硕士培养提供了保证。纺织生物技术研究室不仅拥有常规的纤维材料相关实验设备与仪器,还建立了与生物技术相关的检测与评价手段,满足了常规从菌种筛选到纤维制品酶处理应用研究的大部分实验需求。以纺织生物技术研究室为基础,我校还联合葡萄牙米尼奥大学成立了生态染整国际联合实验室,通过定期召开纤维生物加工技术学术会议,拓展了轻化工程专业硕士生的研究视野。

2.3构建以染整企业需求为导向的论文选题策略

由于轻化工程专业硕士不同于学术型硕士,论文选题应强化理论与应用实践技能的结合,优先考虑源于工程实际且对节能、减排和降耗有促进和引领作用的课题。我校论文选题立足于企业需求的酶法纤维制品染整加工研究,确立了纺织生物技术研究三个子方向:生物酶前处理;生物酶染色后处理;酶促功能化改性加工。(1)生物酶前处理包括纤维制品的酶退浆、酶煮练和漂白脱氧加工等。其中酶退浆是指采用商品淀粉酶和自主菌种筛选得到的PVA降解酶,取代烧碱法或氧化法进行棉型织物退浆,通过酶制剂水解布面淀粉或PVA浆料来降低前处理废水的COD值。酶煮练应用于棉麻织物和彩棉织物,不仅可达到用碱法精炼的果胶去除效果,而且还避免了传统碱煮练易造成的纤维损伤,对彩棉织物还可减少碱法易造成的色素流失和布面色变现象。在真丝织物加工中,生物酶前处理主要是借助于蛋白酶去除桑蚕丝表面的丝胶。(2)生物酶染色后处理旨在去除深色织物表明的浮色,提高织物的湿处理牢度。与传统高温皂煮相比,采用漆酶与较少用量的净洗剂复配,不仅能有效去除织物表明未固色或结合力较弱的浮色染料,而且生物酶能有效对水洗液进行脱色,在一定程度上降低了染色水洗残液的色度值,降低了染色废水处理的负担。(3)生物酶功能化改性是借助生物酶进行纤维制品的功能化加工,以提高产品的附加值。酶法纤维制品功能化改性的内容较广泛,包括以纤维素酶改善棉麻织物外观光洁度和织物仿旧整理;以蛋白酶提高羊毛纤维制品的防毡缩性能,以谷氨酰胺转移酶催化接枝氨基整理剂进行羊毛抗菌阻燃整理加工;以酪氨酸酶进行真丝织物抗菌防皱整理等。相较纤维制品的化学法功能化加工如高温焙烘(如阻燃整理)、含氯整理剂(如羊毛防缩)、含醛树脂(如防皱整理),尽管酶法加工成本略高,但在赋予纤维功能性的同时,能减轻化学法整理易造成的纤维损伤和环境不友好性。在上述子方向论文选题和实施前,专业硕士要先制定课题初步实施方案,探究酶法纤维制品染整加工工艺的可行性并开展预研工作。在此基础上再制定详细的工作计划,并定期汇报课题进展情况。在研究中既要考虑纤维制品酶法加工的效果,同时也要兼顾在企业应用中工艺设备、生产成本和加工效率的匹配性。

2.4构建学科交叉复合型轻化专业硕士质量评价体系

传统上对硕士质量与水平高低的评价主要是参照论文,包括完成的硕士论文、发表的期刊论文(SCI、EI、CSCD)的数量与等级。而轻化工程专业硕士是要培养掌握染整专业坚实的理论基础和宽阔专业知识、拥有较强解决实际问题的能力,满足实际工作需要的应用型高层次专门人才。因此专业硕士在培养质量评价方面要与学术型硕士有所不同,不能简单照搬其评价体系[4]。参照既有部分高校实践经验[5-6],结合本专业实际情况,我校主要从专业知识能力、实践动手能力、学术研究能力和创新应用能力四方面进行综合评价。专业知识能力是指在研究生阶段专业理论课程的学习成绩,在实验工作中表现出的对染整、生物技术知识的掌握与运用能力;实践动手能力是指在实验室或生产现场,对纤维制品酶处理加工过程合理安排和现场操作的技能,此方面企业导师的评价也是重要组成部分。学术研究能力评价侧重于两个方面:一方面评价学位论文阶段性进展和完成情况,从开题报告、中期检查结果、预答辩和答辩情况四阶段,结合平时例会课题汇报来综合评判课题工作量与论文水平;另一方面考察是否有与课题相关的学术或发明专利申请。由于多数论文课题与染整生产的相关度较高,因此专业硕士是否可公开或专利需与课题合作企业商榷确定。创新应用能力是指专业硕士在课题研究、实验实践中表现出来的个人综合拓展能力。在纤维酶处理研究和实践中,对能提出新方法、新工艺并有突出业绩表现的创新型专业硕士,纺织生物技术研究室会给予适当的激励与表彰。

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中图分类号:TQ 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)07-0054-01

1.主要内容

1.1 本论文紧紧抓住当前超支化聚合物发展的新动向,摒弃传统思维的束缚,从分子设计的角度出发,提出了合成超支化聚合物的几种全新方法,由已商品化且价格便宜的单体制备了一系列具有广泛应用前景的超支化聚合物,解决了当前超支化聚合物研究中合成工艺复杂、价格昂贵、结构可控性差等一些重要问题,为深入考察其结构一性能关系、进行功能材料设计及开发应用研究提供了可能。进而采用在线皿、、等表征手段对聚合反应机理进行了详细考察,提出了聚合反应初期体系分子增长的一般历程。在此基础上,采用封端法,将合成的部分超支化聚合物进行了功能化,制得了水溶性荧光超支化聚矾胺及荧光超支化聚醚,考察了浓度、酸碱度、金属离子等因素对荧光行为的影响,发现了超支化聚醚分子内的激基缔合物现象。本论文还合成了两亲性超支化聚矾胺,并用花荧光标记和探针法研究了该两亲性超支化聚合物在水溶液中的憎水自聚集作用。论文利用花荧光探针技术,首次发现了高度支化聚合物在水溶液中的自聚集行为,并研究了该行为与支化度的关系,得到了一些具有原创性的重要结论,为研究超支化聚合物自组装行为打下了良好的基础。用封端法制得了水溶性荧光超支化聚矾胺及荧光超支化聚醚。花标记两亲性超支化聚合物的合成、荧光行为研究及利用花荧光探针研究高度支化聚合物水溶液的自聚集作用。

1.2 由于超支化聚合物所具有的三维球状结构,良好的溶解性,大量末端基因等独特的物理、化学特性而成为近年来高分子科学研究的一个热点,这可从近年来不断增长的文献及综述得到印证。由多,、为可反应基因型单体缩合聚合制备超支化聚合物是合成超支化聚合物的常用方法。通过这种途径,已制得包括聚苯、聚醚、聚酞胺、聚硅烷、聚醚醚酮、聚碳酸等在内的多种超支化聚合物。然而,绝大多数型单体不能直接购买,需由实验者自己合成,既费时又费力,极大程度地限制了超支化聚合物的功能化研究、大规模生成及商业化应用。因而,合成方法及思维的革新势在必行。年,己等人发明了一种“自缩合乙烯基聚合法”,并由间氯甲基苯乙烯合成了超支化聚合物。通过“开环聚合”一田一合成超支化聚合物业已成为可能。最近,。匹、己等〔例分别用和型单体合成了超支化聚酞胺及超支化聚醚。但和单体的缩聚反应通常会导致凝胶,使得聚合工艺难以控制。即使在特殊的催化剂作用下,也只有在极稀的反应浓度时才有可能得到可溶性超支化聚合物。当单体浓度达到几时,即发生了交联。而且,对于相同基因配比甩一的反应,一内即发生了凝胶化。图式一合成超支化聚合物的新方法设计为了寻求原料易得且工艺可控性好的方法,本章从分子设计的角度提出了一种合成超支化聚合物的新思维,即由商品化的和'型单体合成超支化聚合物。花在不同浓度一水溶液中的发射光谱,一图一一时花单体和发射峰与聚合物浓度的关系曲线对聚合物自聚集作用的影响如图一所示,酸碱度对高度支化聚合物自聚集作用亦有影响。随着值增大,花的单体发射强度在以下变化不大,在以上则逐渐增大而皿发射则随逐渐增大工班的变化更为复杂,在以下逐渐增大,在附近无显著变化,在以上则逐渐下降。这些数据再次证明,的形成并不是因为叔氨的碎灭引起的,否则工和工都将会随增大而逐渐减小。由于在碱性条件下聚合物的溶解性有所下降,故花更容易形成,也就是说聚合物的自聚集作用更明显。图一不同值下花在一水溶液中的发射光谱图一花在一水溶液中的发射强度比与值的关系溶剂对高度支化聚合物自聚集作用的影响.如图一所示,甲醇对花的荧光有一定的影响,但不显著。随着甲醇含量的增加,花的单体发射光谱缓慢增大,达到后则迅速下降同时峰强开始略有增大,在后,有所减小习玩开始随甲醇含量增加亦呈下降的趋势,后,转为上升的趋势。这说明少量的甲醇将使花的荧光增强当甲醇含量太高时,花的荧光会被部分碎灭,由于对单体发射碎灭更强,因而工创玩反而增大了。总的说来,甲醇对高度支化聚合物的聚集行为影响不大。与甲醇不同,二甲基亚矾对高度支化聚合物的聚集行为影响很明显。如图一所示,随着二甲基亚矾含量的增加,花单体的荧光强度呈单调上升的趋势,而的强度则呈单调下降的趋势,习玩随二甲基亚矾比例的加大而迅速减小。这些数据表明在有存在的情况下,高度支化聚合物的由于自聚集产生的胶束会遭到破坏。这种现象应主要归因于的强极性及亲脂肪链的特性。第七章花标记或探针法研究超支化聚合物水溶液的自聚集行为图一不同水甲醇混合溶剂中花的荧光发射光谱,图中数据指甲醇的体积百分含量的浓度为图一花在不同水甲醇混合溶剂中的含量。与甲醇含量的关系不同,二甲基亚矾混合溶剂中花的荧光发射光谱,图中数据指二甲基亚矾的体积百分含量浓度为花在不同水二甲基亚矾混合溶剂中的含量。与二甲基亚矾含量的关系其它聚合物体系自聚集行为的花荧光探针研究在实验中,还用花探针的办法对两亲性超支化聚合物一的自聚集行为进行了研究,得到了与用标记法研究一相一致的结论。

结论

用封端法制备了两亲性超支化聚合物,并用花标记的方法对其在水溶液中的自聚集行为进行了研究。两亲性超支化聚合物的自聚集作用随憎水基团在聚合物中的含量增大而增强,当时,其产生胶束的浓度约为一几,没有憎水基团的超支化聚矾胺在一定浓度的水溶液中可发生自聚集作用,其产生胶束的浓度约为两亲性超支化聚合物的一倍。当时,超支化聚合物在相对低的浓度下就可发生自聚集作用,此时,两亲性超支化聚合物的自聚集的突变点为一几,一的突变点为一几。在一一之间,两亲性超支化聚合物的自聚集行为会发生突变,而在低浓度下没有憎水基团的超支化聚矾胺受酸碱度的影响要小得多。由于甲醇对两亲性超支化聚合物的溶解性及环境的极性产生影响,因而对其自聚集行为亦有影响。通过花探针的方法研究了不同支化度的高度支化聚合物在水溶液中的自聚集行为,支化度越大越容易发生自聚集作用,支化度越高的聚合物l生自聚集作用的转化点越低,当支化度很小巧时,聚矾胺难以产生自聚集作用。在碱性条件下,高度支化聚合物在水溶液中的自聚集更显著,形成的胶束更紧密。相对于甲醇,二甲基亚矾对高度支化聚合物的聚集行为影响更明显,随二甲基亚矾含量的增加,聚合物的自聚集作用迅速减弱。超支化聚合物支化度与自聚集作用的这一关系可反过来用于支化度的测定。

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2突破传统的教学理念与方法,夯实理论基础

讲授法教学仍然是目前多数课程所用的最基本的教学方式,具有一定的优势,即教师能连贯地向学生传授基础知识,并配合其它方法,可将基本概念、基本原理及相关课程知识传授给学生。教授法运用得当,不仅能将讲授内容系统、科学而准确地传递给学生,而且还能很好地突显讲授内容的重点和难点。然而,实际教学过程中若自始至终均采用这一方法,学生极易疲劳,产生厌倦甚至烦躁的心理。事实上,有些教师一直喜欢满堂灌和填鸭式教学,教师在课堂上洋洋洒洒、痛痛快快地大讲特讲,却完全忽略了学生作为教学主体的作用。这种教学,只是教师知识的倾泻,而不是传授,其结果是教师教得非常累,学生听得更累,因而教学效果往往显得特别差。在近几年材料化学专业的学生对《大学化学》课程的授课评价中我们可以清楚地看到,学生对那些采取满堂灌式教学的教师微词颇多,普遍要求采用灵活多样的教学方法,要充分激发学生学习的积极性。在我系《大学化学》课程教学团队中,我们都十分重视教学理念的转变、更新和教学方法的改革。我们都视其为课程能否鲜活生动的源泉。首先,我们确立了以学生学习为中心的教学观念,以学生最大程度掌握好专业基础知识为目标。如果把教师作为工程师或技术工人,那么学生将可看成为其加工的“产品”。“产品”质量的优劣,能否赢得市场,是检验作为教师教学质量是否合格的标准。要做到这一点,必须对学生进行科学合理地训练和培养。因此,在课堂教学上,教师要积极引导,在十分融洽的环境下合理有序地向学生传授知识,并能激起学生的求知欲,使其在课后有进一步跟踪并深入研究的渴望。其次,为更好地传授知识,改革教学方法,要采用灵活多样、切实可行的教学方法,使学生以最直接、最有效的方式获得知识。比如,在课前,教师要布置任务,设置问题,引导学生进行预习,通过多种途径了解有关课题的成就以及最新发展动态,以吸引学生的注意力,让其对所学内容产生浓厚的兴趣。在课堂上,以多媒体教学为主,必需的板书为辅;以探讨和学生参与教学作为主线,以教师补充和更正作为辅线;以经典基础知识的教学和实际应用为主要教学内容,以相关科学前沿知识的穿插为辅助内容。课后,学生以完成经典题目作业为主要巩固课程内容的方式,以查阅相关知识,进行实验和撰写课程小论文来扩大视野,等等。《大学化学》课程理论众多,在有限的课时里让学生牢固掌握众多理论,难度较大。我们主要通过精选教学内容,采用精讲、精练的方式,理论与实际相结合,科学前沿介绍与教师的科研课题相结合,深入简出,形象生动地向学生进行传授。通过具体的材料合成与应用示例,夯实基础理论,加深《大学化学》与材料化学之间的联系,使学生产生强烈的欲望和浓厚的兴趣。

3转变课程的管理机制

课程管理机制的建立与课程改革相适应,课程管理机制的优劣将直接关系到课程教学质量。课程改革的深入开展应是课程教学管理的核心内容,我们应积极探索新的教学理念,大力开展创新教育,逐步推进教学新模式的转变,确保教学质量的提高。第一,我们要求《大学化学》课程教师都要进行教学研究,特别注重课堂教学、教学内容、教学模式以及教学细节方面的探索与研究。通过对课堂教学过程、特别是教学细节等方面的研究,让教师更加重视教学规律。第二,加强课堂教学的诚信教育和情感交流,培养师生感情,帮助学生正确掌握求知观,不仅要培养学生的道德情操和知识品德,还要增进学生服务于社会的意识和责任感。第三,不断转变教学方式,由封闭式教学向开放式教学转变,由单向式教学向双向式教学转变。第四,教师要转变自己的角色,尽快由“教书匠”转变为“研究者”,由知识的“储备者”向知识的“传播者”转变。教师要经常进行反思,逐步实现深层次创新,使自己成为一个教学理念、教学实践的开拓者和研究者,崇尚科学,崇尚学术。第五,加强课堂教学的监督机制。我们主要通过教学督导、教研室听课与评教、院领导随机听课以及学生期中进行教学评价等方式来提高课堂教学的管理与监督机制。第六,加强课程学习的奖惩机制。对本课程学习比较优秀的学生应及时进行表扬、鼓励甚至奖励,树立模范。对那些不爱学习、偷懒疲沓的学生要及时教育、激励以及必要的课程惩罚,如阅读几篇科学论文,撰写小论文等。

4加大学生实践与创新能力的培养

创新是关乎国家和民族昌盛兴旺的灵魂和永不衰竭的动力源泉。创新人才的培养是大学教育义不容辞的责任。当代大学生创新人才的培养可以分为创新能力和创业素质的训练两个部分。《大学化学》作为专业基础学科,在大学生创新能力培养方面具有更重要的基础性作用,是其他学科无可替代的。因此,结合我系材料化学专业近几年的发展,通过《大学化学》课程的教学与实践,主要在以下几个方面实施对大学生创新能力大力进行培养。(1)教师首先要有创新意识和创新实践活动。通过教师教研和科研课题的申报与立项,教学改革的实施,教学方法的改进,教师进行各种形式的进修,通过指导学生申报课题项目,引导学生参与科学研究。带领大学生参与各种竞赛,领导学生直接服务于社会等,切实提高教师的创新意识和实践活动。(2)精选并优化教学内容,使教学内容更加系统化、科学化。将大学化学课程中无机化学与化学分析中的相关知识紧密结合起来,尽量节省课时。(3)加大基础实验的权重,增设综合性、设计性实验和开放性实验。(4)教师进行课题讲座,通过专题研究,加强《大学化学》课程与专业学习的联系。同时,挑选一些能力较强的学生在课堂上进行小专题报告,培养和锻炼学生进行理论交流的能力。(5)积极邀请学生参与教师课题组或科研课题中来。让学生参与教师的课题研究,不仅使学生了解科研的一般途径,更重的是培养了学生的科研意识和素质,能使学生在进行课程学习时不自觉地提高了科学分辩和吸收的能力。

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[中图分类号] R944 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721(2014)07(a)-0195-03

靶向给药系统(targeting drug delivery system,TDDS)是现代药剂学研究的重点和要点,如何通过各种给药系统实现靶向给药,已成为广泛关注的问题[1]。本文就包合物脂质体组合新技术及其在改善药物功效中的优势作简要总结。

1 包合物和脂质体

包合物系指一种特殊类型的、由一种分子被全部或部分以范德华力及所谓的Allinger构型能量缔合而成[2]并被包合于另一种分子的空穴结构内而形成的一种络合物,最常见的就是以环糊精为包合主体来容纳包合客体的环糊精包合物,通常以物质的量的比为1∶1的比例[3],使用微胶囊化技术尤其是喷雾干燥技术制得包合物[4],又称“分子胶囊”[5]。近年来,许多药物通过与环糊精包合后其理化性质及生物学性质都得到了极大的改善。严春临等[6]将吴茱萸次碱制备成吴茱萸次碱环糊精包合物,以提高吴茱萸次碱的水溶性和生物利用度。娄杰等[7]将羟丙基环糊精包合物与凝胶制剂结合,制得了既具有高生物利用度又具有原位凝胶的温度敏感性能的温敏凝胶材料,进入眼部后,由于温度的变化,制剂发生相转变形成黏度较大的半固体凝胶,有效提高了药物的生物利用度以及在制剂中的溶出度,具有良好的应用前景,也可通过制备包合物制剂来改变其毒性,如用超声方法合成的具有叶酸受体靶向性的γ-环糊精――叶酸包合物修饰的CdSe/ZnS量子点纳米粒,不但具有好的单分散性、较小的尺寸,还有较高的量子产率和较长的荧光寿命,还具有较低的细胞毒性,可选择性进入FR高表达的癌细胞内[8]。宋哲[9]将天然结构的β-CD引入1,4-丁烷磺内酯,再与尼美舒利制成包合物,大大减小了肾毒性和刺激性。

脂质体是由磷脂和胆固醇分散在水中形成的类球状并具有类似生物膜的双分子结构的闭合囊泡。它由英国学者Bangham博士等人提出,于1968年化学家Sessa和Weissmann等人正式命名为脂质体并做出明确的定义,指出脂质体是由一层或多层类脂质双层膜构成的微型囊泡,具有自行密合的特点,其结构如图1所示,结构中含有疏水基团和亲水基团,而胆固醇则镶嵌在磷脂形成的双分子层中。这样的结构既适合作为难溶性药物的载体,也适合作为水溶性药物的载体。另外,脂质体还具有组织相容性、缓释性和靶向性等特点,并且易于在生物体内降解,能有效降低药物毒性、无免疫原性[10]。李素珍[11]采用周疗法紫杉醇脂质体联合方案和普通紫杉醇联合方案在治疗胃癌方面的临床疗效研究中显示,紫杉醇脂质体较普通紫杉醇而言,在制作过程中去除了有毒性的的聚氧乙基代蓖麻油 ,减少了对患者神经和肾功能的损害,因此能够明显降低由此引起的各类毒副作用。Berginc等[12]将姜黄素制备成具有生物黏性的脂质体作为新的制剂通过外阴道靶向给药,得到良好的包封效果,并发挥了其药物的潜在优势。曹玉桃等[13]通过优化脂质体与质粒载体的比例浓度,从而获得在形态学水平与分子学水平表达目的基因TLR4的细胞克隆。

图1 脂质体结构示意图

2 包合物脂质体

2.1 包合物脂质体及其制备

包合物脂质体(图2)即将脂质体技术和环糊精包合技术结合起来[14],首先将环糊精技术应用在脂质体中是英国学者McCormack等[15]于1994年提出来的,但当时环糊精如何修饰并局部给药的机制尚未完全明确[16],与包合物相比较,它在肝中的分布增多,滞留时间延长[17]。

图2 包合物脂质体结构示意图

目前已有的报道中,包合物脂质体的制备方法归纳起来有两种,一种是直接制备药物环糊精包合物脂质体,常见方法为喷雾干燥法[18],Skalko-Basnet等[18]曾使用喷雾干燥法将甲硝唑和盐酸维拉帕米直接与包合材料混匀后加工成包合物脂质体,并得到了很好的包封率。另一种是两步法,即先制备包合物部分,再制备药物包合物脂质体。郭秋实[10]首先将穿心莲内酯制备成超分子包合物,改善其溶解性,再使其进入脂质体的亲水结构区,使形成包合物脂质体系统来达到预期的效果。其优点在于包裹于脂质体内水相的药物是以包合物的形式存在,而直接将药物制备于脂质体中,部分疏水性药物可能会对脂质双分子层产生干扰,影响脂质体稳定性,容易发生泄漏,避免了药物的重新分配过程[19]。

2.2 包合物脂质体给药系统的优势

肿瘤目前已成为严重威胁人们生命健康的多发病,其发病率仅次于位居首位的心血管疾病,对肿瘤药物的研究也变得更加迫切,而抗肿瘤药物多为脂质体或脂质体衍生物,但目前应用的抗肿瘤药物因为存在诸多的问题(水溶性差、易产生毒副作用和耐药性等),不能满足临床的应用。包合物脂质体给药系统将环糊精作为包封材料的优点和脂质体作为优良载体的缓释靶向优点结合起来,使其各取所长,改善脂质体给药系统存在着的诸多问题。

包合物脂质体解决了很多药物溶解性差的这一缺点,某些亲脂性药物会与脂质双分子层产生干扰,限制了很多有价值药物的应用。通过使其形成水溶性的络合物,脂质体将允许其镶嵌于囊泡的内水相[20],减少了化学降解,增加了微粒系统的稳定性、溶解性、包封率和载药量,增加了兼容性[21],同时防止了包合物的解离和肾排泄[22],改变了体内分布和药代动力学行为。Loukas等[23]研究表明,抗炎药物吲哚美辛由于在碱性介质中会迅速水解,当用羟丙基-β-环糊精制成包合物脂质体,其稳定性提高了75倍,而加工成包合物、脂质体,则只分别提高了3.5倍和22倍[24]。

包合物脂质体给药系统还可以改善药物在体内的释放,目前已有研究证实包合物脂质体给药系统对红细胞也没有溶血现象,可安全地用于注射。包合物脂质体不仅保留了脂质体载药系统靶向和长效的优势,加之其特定的优点,还可作为新型的难溶性药物的给药载体。

包合物脂质体给药系统由于其良好的靶向递送性质,还可将其运用到其他的疾病领域,例如局部麻醉,通过改善后,可增加透皮给药量,而且起效快,可有效延长药理作用[25],在癌症及接种方面也有研究。还可将相应的配体修饰在脂质体的表面,陈永鹏等[26]将携带半乳糖基的乳糖白蛋白修饰脂质体,而修饰的物质能够引导脂质体找到肝细胞靶点,使体内的IFN增多而发挥更好的抗病毒效应。

3 小结

本文综合介绍了包合物脂质体给药系统在改善药物递送方面的优势及应用,脂质体作为药物分子载体方面的研究也日益升温,由于囊泡技术的可调控性,使其可以用作多种药物的载体(从常见的抗肿瘤药物到分子多肽类),还可以用于治疗多种疾病。在众多研究领域中,人们对细胞区域传递的兴趣日益浓厚,相信在不久的将来,将会涌现更多更安全、有效的包合物脂质体,该技术将会继续推动抗肿瘤研究的进展,带来一场全新的革命。

[参考文献]

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