הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

לקראת Biomimicking עץ: סרטים מפוברק חופשי עומדים בNanocellulose, ליגנין, וPolycation סינטטי

16.2K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/51257

⸱

17 ביוני 2014

 ,  ,  , 
1Institute for Critical Technology and Applied Science, Virginia Tech, 2Macromolecules and Interfaces Institute, Virginia Tech, 3Institute for Food Safety and Health, Illinois Institute of Technology- Moffett Campus, 4Wood, Cellulose, and Paper Research Department, University of Guadalajara, 5Department of Sustainable Biomaterials, Virginia Tech, 6Sustainable Nanotechnology Interdisciplinary Graduate Education Program, Virginia Tech

במאמר זה

סיכום

מטרתו של מחקר זה הייתה כדי ליצור דופן תא רקמות צמח סינטטי באמצעות הרכבה של סיבי nanocellulose ושכבה אחר שכבת ליגנין המבודד מורכב מתרחיפים מימיים לדלל. טכניקות מדידת פני השטח של microbalance גביש קוורץ ומיקרוסקופ כוח אטומי שימשו כדי לפקח על היווצרותו של חומר nanocomposite פולימר פולימר.

תקציר

חומרים וודי מורכבים מקירות תא צמח המכילים דופן תא משנית שכבתית מורכבת מפולימרים מבניים של סוכרים וליגנין. תהליך ההרכבה שכבה אחר שכבה (LbL) אשר מסתמך על ההרכבה של מולקולות טעונות הפוך מתמיסות מימיות שימש לבניית סרט מורכב בודד של פולימרים עץ מבודדים של ליגנין ותאי nanofibril חמצון (NFC). כדי להקל על ההרכבה של פולימרים טעונים שלילי אלה, polyelectrolyte מטען חשמלי חיובי, פולי (כלוריד diallyldimethylammomium) (PDDA), היה בשימוש כשכבת המקשרת ליצירת קיר תא זה פשוט מודל. תהליך ספיחה שכבתי נחקר כמותית באמצעות microbalance גביש קוורץ עם ניטור פיזור (QCM-D) וellipsometry. התוצאות הראו כי מסת שכבה / עובי כל שכבת adsorbed גדל כפונקציה של מספר הכולל של שכבות. הכיסוי של שכבות adsorbed המשטח נחקר עם מיקרוסקופ כוח אטומי (AFM).כיסוי מלא של פני השטח עם ליגנין בכל המחזורים בתצהיר נמצא עבור המערכת, לעומת זאת, כיסוי פני השטח על ידי NFC גדל עם מספר השכבות. תהליך ספיחה בוצע עבור 250 מחזורים (500 bilayers) על אצטט תאית מצע (CA). סרטים שעמדו חופשיים שקופים LBL התאסף nanocomposite התקבלו כאשר מצע CA מאוחר יותר מומס באצטון. במיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) של החתכים שבורים הראה מבנה טבלית, והעובי כל מחזור ספיחה (PDDA-ליגנין-PDDA-NC) היה מוערך להיות 17 ננומטר לשני סוגי ליגנין שונים המשמשים במחקר. הנתונים מצביעים על סרט עם ארכיטקטורה מבוקרת מאוד בי nanocellulose וליגנין מופקדים מרחבית בקנה המידה ננומטרי (nanocomposites פולימר פולימר), בדומה למה שנצפה בקיר תא הילידים.

מבוא

יש עניין רב להפקת כימיקלים ודלקים נוספים מביומסה, כמו פחמן מוחרם על ידי צמחים בתהליך הפוטוסינתזה הוא חלק מCO 2 המחזור הנוכחי. רוב פחמן מוחרם (42-44%) הוא בצורה של תאית, פולימר המורכב מיחידות β glucopyranose 1-4 צמודות; כאשר הידרוליזה, גלוקוז יכול לשמש כמגיב העיקרי לתסיסה לדלקים מבוססות אלכוהול. עם זאת, תא קיר ארכיטקטורה של צמחים עציים התפתחה במשך אלף שנים ביצירת חומר שהוא עמיד בפני פירוק בסביבה הטבעית 1. יציבות זו הנושאת מעל לעיבוד התעשייתי של חומרים עציים, כגון גידולי אנרגיה שהופך תאית קשה לגישה, לבודד, והתפלגות לגלוקוז. מבט מקרוב על ultrastructure של דופן התא המשנית מגלה כי הוא nanocomposite פולימר מורכב מmicrofibrils תאית paracrystalline שכבתי משובץ במטריצה ​​אמורפית של ליגנין ומכפלתicelluloses 2-4. יש לי microfibrils תאית בכיוון ציר האורך בקוטר של כ 2-5 ננומטר, המצטבר יחד עם הטרו סוכרים אחרים כדי ליצור יחידות גדולות יותר של חבילות ליפון 5. חבילות יפון מוטבעות במתחם ליגנין-hemicellulose המורכב מפולימר אמורפי יחידות phenylpropanol עם כמה קשרים להטרו סוכרים אחרים כמו glucoronoxylan 4. יתר על כן, מבנה זה מאורגן יותר לתוך שכבות, או lamellae, לאורך דופן התא המשנית lignified 6-8. אנזימים, כמו cellulases, יש לי זמן קשה מאוד גישה תאית בתוך דופן התא כפי שהוא נמצא בצורה סיבית שלה ומשובץ בליגנין. עיקר באמת מה שהופך את הדלקים biobased ופלטפורמות כימיות מתחדשות מציאות הוא לפתח תהליכים שייאפשרו מבחינה כלכלית saccharification של תאית בצורה המקורית שלו.

טכנולוגיות כימיות והדמיה חדשות סיוע בstג'ודי של המנגנונים המעורבים בsaccharification של 9,10 תאית. יש הרבה עבודה מרוכזת על confocal הדמיה ראמאן 11 ומיקרוסקופ כוח אטומי 12 ללמוד את ההרכב הכימי של דופן תא ומורפולוגיה. היכולת לעקוב מקרוב מנגנוני delignification וsaccharification היא צעד משמעותי קדימה, משפיעה על המרה של תאית לגלוקוז. Saccharification של משטחים תאית מודל נותח על ידי מדידת שיעורים הקינטית אנזים עם microbalance גביש קוורץ עם ניטור פיזור (QCM-D) 13. עם זאת, קירות תא ילידי ארץ הם מורכבים ביותר כפי שצוין לעיל, וזה יוצר עמימות של כמה תהליכי המרה שונים לשנות את המבנה של דופן תא צמח (משקל מולקולרי פולימר, קשרים כימיים, נקבוביות). מודלים שעמדו חופשי של דופן תא חומרים עם הרכב מבני ידוע היינו לענות על חשש זה ולאפשר את שילובם של דגימות לתוך כימי וImagi מדינה-of-אמנותציוד ng.

יש מחסור של דופן תא דגמים וניתן לסווג כמה זמין כתערובות של חומרים פולימריים ומחדש תאית או תאית חיידקים 14, מרוכבים enzymatically polymerized ליגנין-פוליסכריד 15-17, או משטחי מודל 18-21. חלק מהדגמים המתחילים להידמות דופן התא הם דוגמאות המכילות מבשרים או אנלוגים polymerized אנזימים בנוכחות תאית בצורת microfibrillar ליגנין. עם זאת, חומרים אלה סובלים מהמחסור בארכיטקטורת שכבה מאורגנת. מסלול פשוט ליצירה של חומרי nanocomposite עם ארכיטקטורה מאורגנת הוא (LbL) טכניקת ההרכבה שכבה אחר שכבה, המבוססת על ספיחה רציפה של פולימרים או חלקיקים עם מטענים משלימים או קבוצות פונקציונליות ליצירת סרטים מורכבים רב שכבתיים מאורגנים 22-25. nanocomposites חופשי עומדים ההיברידי של חוזק גבוה, שנעשה על ידי בתצהיר LbL של פולימר ונהnoparticles, דווח על ידי קוטוב ואח'. 26-30. בין יישומים רבים אחרים, סרטי LbL גם נחקרו לשימוש הפוטנציאל שלהם במשלוח טיפולי ביום 31 ב, קרום תא דלק 32,33, סוללות 34, ו35-37 שינוי פני השטח סיבי lignocellulosic. חומרים מרוכבים על בסיס הריבית האחרונה בתאית ננו הובילו להכנה והאפיון של multilayers LbL של nanocrystals תאית (CNC) שהוכן על ידי הידרוליזה חומצה גופרתית של סיבים תאית, וpolyelectrolytes מטען החשמלי החיובי 38-43. מחקרים דומים שנערכו גם עם nanocrystals תאית המתקבל מtunicin הימי וpolyelectrolytes קטיוני 44, CNC ו45 xyloglucan, וCNC ו chitosan 46. גם היווצרות רב שכבתית LbL של carboxylated celluloses nanofibrillated (NFCs), מתקבל על ידי המגון בלחץ גבוה של סיבי עיסה עם polyelectrolytes קטיוני כברלמד 47-49. ההכנה, המאפיינים והיישום של CNCs והתאי nanofibrillated נבדקו בפירוט 50-53.

המחקר הנוכחי כולל בדיקה של טכניקת LbL כדרך פוטנציאל להרכיב פולימרים מבודדים lignocellulosic (כגון nanocellulose וליגנין) באופנת הורה כצעד הראשון לקראת מרוכבים lignocellulosic biomimetic עם מבנה שבשבת. טכניקת LbL נבחרה לתנאיו השפירים עיבוד כגון, טמפרטורת סביבה, לחץ, ומים כממסים, שהם תנאים להיווצרות מרוכבים טבעי 54. במחקר זה אנו מדווחים על ההצטברות רב שכבתית של רכיבי עץ מכוננים, כלומר microfibrils תאית מtetramethylpiperidine 1-oxyl חמצון בתיווך של עיסה וליגנין המבודד לסרטים שבשבת שעמד חופשיים (טמפו). שתי lignins שונה משמשים משיטות מיצוי שונות, ליגנין טכני אחד מorganosolv מעיכת תהליך, והשני ליגנין מבודד מכדור טחינה עם פחות שינוי בבידוד. תרכובות אלה בשילוב עם polyelectrolyte סינטטי במחקר ראשוני זה כדי להוכיח את ההיתכנות של עשיית סרטים חופשי עומדים יציבים עם ארכיטקטורה דומה לקיר תא הילידים.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

1. Nanofibrillated תאית הכנת 55

  1. התקנת בקבוק שלושה צוואר 3 L עם 2 ליטר מים deionized, stirrer תקורה, ובדיקת ה-pH.
  2. הוספת עיסת delignified קראפט, בהירות 88% (20 גרם, 1% (w / v, בסיס משקל יבש)), 2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl (טמפו) (0.313 גרם, 0.1 מילימול / תאית ז) , ורומיד נתרן (NaBr, 2.0 גרם, תאית 1 mmol / g) לבקבוק.
    1. מערבבים את סיבי עיסה עם בוחש תקורה עד שהסיבים מתפזר וניתן לראות לא אגרגטים בתגובה.
      הערה: פיזור ניתן בעזרת ערבוב התרחיף במים לפני הוספת העיסה לבקבוק 3 ליטר.
  3. ליזום החמצון על ידי הוספת פתרון 12% מhypochlorite נתרן (NaClO, 51.4 מיליליטר, 5 מילימול לגרם של תאית) לתערובת התגובה באיטיות.
    הערה: לעקביות לאורך כל התגובה, השתמש במשאבת מזרק כדי לספק NaClO עם שיעור הזרקה של 1.5 מיליליטר / דקה.
  4. מלא wi מזרק שניהידרוקסיד ה נתרן (NaOH, M 0.5) וידני מטר הפתרון אלקלי לתוך בקבוק טיפה חכמה כדי לשמור את ה-pH ב10 ± 0.2.
  5. לפקח על השינוי בחומציות עם זמן וברגע שכל הקבוצות הידרוקסיל נגישות בתאית הם מתחמצנים pH כבר לא יקטן והתגובה היא מלאה.
  6. הוספת EtOH העודף לצרוך נותר NaClO. כ 6 מיליליטר של 200 ההוכחה EtOH יצרוך של NaClO המקורי כל 100 מילימול.
  7. לסנן ולשטוף את הסיבים מחומצן ביסודיות עם מים מטוהרים כדי להסיר את חומרים כימיים עד pH הוא ניטראלי. השתמש צנטריפוגות סל או מכשיר סינון כמו משפך ביכנר לשחזר את הסיבים. אחסן את הסיבים על 4 מעלות צלזיוס עד לשימוש נוסף.
    הערה: בסיום הניסוי, הסיבים צריכים להיות תכולת חומצות קרבוקסיליות, כפי שנקבע על ידי טיטרציה קונדוקטומטריים, בין 1.0-1.5 מילימול לגרם של סיבים. לא צריך להיות הבדל קטן במראה של הסיבים לאחר חמצון TEMPO.
  8. יצירת תרחיף 3% (w / v, בסיס משקל יבש) של עיסת TEMPO חמצון ותערובת בבלנדר לוחם עד slurry הופך להיות צמיג והלהבים להתחיל מסתובבים באוויר בגלל gelling של ההשעיה.
    הערה: ריכוזים נמוכים לא עובדים בצורה יעילה לרעוד תאית.
    1. לדלל את התרחיף מעורבב ל0.1% (w / v) ולהמשיך ערבוב עד ההשעיה הופכת שקופה.

2. תצהיר סרט שכבה אחר שכבה לניסויים QCM-D

  1. הכן התמיסות מימיות הבאות ולהתאים כל פתרון עם 0.1 M NaOH לpH של 10.5: תמיסה מימית חיץ (מים וNaOH); 0.5% (w / v) תמיסה מימית של כלוריד polydiallyldimethylammonium (PDDA); ו0.01% (w / v) ליגנין. התאם את ה-pH של ההשעיה NFC 0.1% ל8.0.
    הערה: ה-pH לניסויים אלה הייתה גבוהה משום שהוא הראה בעבר ליגנין שadsorbs במצב פחות מצטבר בpH בסיסי 56.
  2. נקיגביש קוורץ מצופה זהב בעקבות המלצת יצרנים של שימוש בפתרון Piranha בסיס [זהירות] (3:1 מרוכז NH 4 OH: H 2 O 2 ב60 מעלות צלזיוס) במשך 10 דקות.
    1. יש לשטוף את הגבישים במים מטוהרים, מכה יבשה בזרם של N 2, ולהכניס מייד לזרימת microbalance גביש קוורץ התא, כדי למנוע זיהום מהאוויר.
  3. לעבור את החיץ דרך תא הזרימה להשיג תגובה בסיסית של הגביש המהדהד נחשף לנוזל.
    1. להפקיד רובד של PDDA על גביש קוורץ על ידי חשיפת גביש קוורץ לפתרון PDDA למשך 5 דקות.
    2. אחרי 5 דקות לחזור לפתרון החיץ.
      הערה: תהליך בשלב 2.3 זה יוצר תגובת שכבה יחידה שבו כמות הפולימר שהופקד ניתן לקבוע ללא השפעת צמיגות פתרון פולימר.
    3. חזור על ספיחה של פולימרים אחרים ברצף הבא עם r חיץinse בין כל שלב: PDDA (+) (צעד 2.3.1); ליגנין (-); PDDA (+); וNFC (-). חזור על 4x המחזור להפקיד 16 שכבות כוללת של פולימרים וחלקיקים.

3. תצהיר סרט שכבה אחר שכבה לניסויים AFM וEllipsometry

  1. דבק דיסק מעגלי של נציץ לשקופית מיקרוסקופ זכוכית באמצעות דבק אפוקסי מהיר. לאחר מרפא דבק, לצרף חתיכת הסרט לדיסק נציץ. לקלף את הקלטת משם גורם למשטח נציץ לדבוק.
    1. יש לנקות את פרוסות סיליקון עם פיראניה חומצה [זהירות] (3:1 H 2 SO 4: H 2 O 2) עבור 20 דקות אחריו שטיפה משמעותית במים לפני השכבה בתצהיר.
  2. עם פתרונות מוכנים ב2.1, לטבול גם נציץ ביקע טרי שמצורף לשקופית זכוכית או פרוסות סיליקון נוקו לאחרונה בכל פתרון הבא על אותו הרצף של פרוטוקול שתואר ב2.3.3.
    הערה: טכניקה זו תיצור שכבות של פוlymers על כל אחד ממשטחים אלה שיכולים להיות מוכנסים לתוך AFM או ellipsometer, בהתאמה.
  3. תמונה שהופקדו שכבות עם מיקרוסקופ כוח אטומי. השתמש במצב הקשר לסירוגין וזיזים עם 10 טיפים ננומטר סיליקון הרדיוס (אביב קבוע 42 N / מ ') בעת איסוף תמונות של המדגם. גודל סריקה קבע כ2.5 x 2.5 מיקרומטר, הצבע סריקה כ512 ורווח נפרד מ10 לאסוף תמונות לדוגמא ספציפיות.
  4. למדידת עובי השכבות עם AFM של סרטי LbL המיובשים, השתמש קצה פיפטה פלסטיק רך וצלקת קו על פני השטח של סרטי LbL מוכנים על המשטח נציץ.
  5. סרטי LBL הפקדה למדידת ellipsometry על גבי פרוסות סיליקון. מדוד את עובי סרט היבש עם ellipsometer מווסתת שלב באורך גל של 632.8 ננומטר באמצעות הזווית השונה של מצב פגיע. להשתנות הזוויות בין 85 ° ו65 מעלות ב1 ° מרווחים.

4. הכנת חופשית עומד LBL קולנוע

  1. Cut25.4 מלבן x 7.6 מ"מ של צלולוזה אצטט (CA) סרט (DS 2.5) שהוא 0.13 מ"מ עובי ולצרף זרוע מצקת אוטומטית.
    הערה: אצטט תאית של DS 3.0 אינו מסיס באצטון כך DS 2.5 עדיף לשחזר את הסרטים שכבתיים.
  2. ממלא כל כוס 500 מיליליטר עם פתרונות של PDDA, ליגנין, וnanocellulose פי ריכוז ו-pH בשלב 2.1.
    1. מלא שלוש כוסות נוספות עם חיץ מימי לשימוש כפתרון שטיפה לכל מחזור בתצהיר.
    2. לתכנת את זרוע המצקת כדי להמשיך באותו רצף כפי שדווח ב2.3.3.
      הערה: חשוב להשתמש בפתרון שטיפה שונה לאחר כל פתרון פולימר המתאים כי בתהליך שכבה אחר שכבה, כמה פולימר שאינו קשור בחוזקה אל פני השטח יהיה desorb. זיהום לחצות של פתרונות השטיפה גורם במהירות משקעים של קומפלקסי polyelectrolyte, שיכול לספוג כמו "מומים" על פני השטח סרט.
  3. שנה את הפתרונות בכוס במהלך 250 מחזורים מעת לעת כפי שהם מתחילים להופיע מעונן בגלל קומפלקסי colloidal. אפשרות היא להפוך את חידוש הפתרון באמצעות משאבת peristaltic כדי לספק פתרון טרי או חיץ למחוייט מכולות של פלסטיק (PVC) עם פתחי הכניסה ושקעים.
    הערה: פתרונות נסערים במכולות יסייעו לשפר את הדיפוזיה של polyelectrolytes אל פני השטח.
  4. לקצץ בזהירות את הקצוות של המדגם היבש עם מספריים חושפים את קצה CA ומקום לתוך צלחת פטרי זכוכית מכוסות מלאים באצטון כדי לפזר את CA.
    הערה: שני סרטים מבודדים לאחר ניסוי זה מהחזית והישבן של CA.
  5. משרים סרטים מבודדים באצטון ל24 שעות ולשטוף סרטים שוב ושוב עם אצטון למקסם את הסרת CA שיורית.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

QCM-D ניתוח של ייצור וודי פולימרי סרטים מובנה

ספיחת LbL של ליגנין, NFC וPDDA היה פיקוח בזמן אמת עם QCM-D בשני ניסויים שונים מעורבים שני סוגים של lignins. שיטת ניתוח זה היא מאוד רגיש כדי לזהות שינויים בתדירות כאשר מולקולות לספוג אל פני השטח של גביש קוורץ איור 1 מכיל תיאור מפורט של תגובת QCM-D במחזור בתצהיר אחד, שכולל שתי bilayers (PDDA:. HMWL וPDDA: NC). הנתונים מייצגים את השינוי המנורמל בתדירות ובפי...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

המצאה של Nanocellulose

עבור ייצור nanocellulose החמצון המוצלח של סיבי העיסה הוא הכרחי לפרפור קליל. החמצון נשלט על ידי hypochlorite נתרן זמין, אשר יש להוסיף לאט לאט בכמויות ידועות מבוססות על הכמות של תאית. אחת סיבות לחמצון מוגבל נובעת מהאחסון של תמיסת סודיום היפוכלוריט לתקופות ממושכות. יעילות חמצון מופחתת ניתן לציין זאת במהלך התגובה; תרחיף העיסה צריך לפנות צבע בהיר צהבהב, חלק דרך התגובה במהלך חמצון מוצלח. אם זה לא ית...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

יש המחברים אין לחשוף.

תודות

עבודה זו נתמכה בעיקר על ידי התכנית של הדוקטור המלומד של המכון לקריטי טכנולוגיה ומדע יישומי (ICTAS) באוניברסיטת וירג'יניה טק, בית הספר למוסמכי וירג'יניה טק לתמיכה בתכנית ננוטכנולוגיה בר קיימא, וגם ארצות הברית מחלקת החקלאות, מספר מענק NIFA 2010-65504-20429. המחברים מודים גם את תרומתם של ריק Caudill, סטיבן מקרטני, וכנסיית וו טראביס לעבודה זו.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
עיסת סולפטWeyerhaeuserתרםרמת בהירות של 88%
אורגנוסולב ליגניןסיגמא אולדריץ'371017הופסק
ליגנין עץ טחון מעץ קשהראה הפניה במאמר
Polydiallyldimethylammonium chlorideSigma Aldrich409022Mn = 7.2 x 104, Mw = 2.4 x 105
2,2,6,6-Tetramethylpiperidine 1-oxyl (TEMPO)Sigma Aldrich214000חמצון קטליטי של אלכוהולים ראשוניים לאלדהידים בטוהר של 98%, משקל מולקולרי הוא 156.25 גרם/מול
נתרן ברומידSigma AldrichS4547טוהר ≥ 99.0%, משקל מולקולרי 102.89
נתרן היפוכלוריטסיגמא אולדריץ'425044דרגת ריאגנט, כלור זמין 10~15%, משקל מולקולרי 74.44 גרם/מול
נתרן הידרוקסידVWRBDH7221-40.5 N תמיסה מימית, צפיפות 1.02 גרם/מ"ל, משקל מולקולרי 40 גרם/מול
נתרן הידרוקסידAcros OrganicsAC12419-00100.1 N תמיסה מימית, משקל סגולי 1.0 גרם/מ"ל, משקל מולקולרי 40 גרם/ מול
אמוניום הידרוקסידAcros OrganicsAC39003-0025תמיסה 25% במים, pH 13.6, צפיפות 0.89, משקל מולקולרי 35.04 גרם/מול
מי חמצןפישר סיינטיפיקH325-10030.0 ~ 32.0% ACS מוסמך, pH 3.3, צפיפות 1.11
יריעות נציץTED PellaNC9655733Pelco, דרגה V5, 10 x 40 מ"מ, 23 מ"מ T, מינימום אוויר ובועות,
חומצהגופרתית נקייה מאודפישר סיינטיפיקA300-21295.0~98.0 w/w%, מאושר ACS פלוס, משקל מולקולרי 98.08 גרם/מול
אצטט תאיתמקמאסטר קאר8564K44דרגת החלפה 2.5
אתנולDecon Laboratories04-355-223200 הוכחה (100%), USP
[header]
אצטוןפישר סיינטיפיקA18-4טוהר ≥ 99.5%, דרגת ריאגנט ACS מוסמכת, צפיפות 0.79 גרם/מ"ל, משקל מולקולרי 58.08 גרם/מול
משאבת מזרקמכשיר הרווארדמשאבת 552226 22 עירוי/נסיגה עם מחזיק מזרק סטנדרטי, קצב זרימה 0.002 & #956; l/hr ~ 55.1 מ"ל / דקה
Mill-Q מערכת טיהור מיםEMD MilliporeD3-UVDirect-Q, UV, מוליכות מים 18.5 MΩ · ס"מ עם מד pH מאגר 20 ליטר
מטלר טולדוSeverMulti
איזוןמטלר טולדוAB135-Sדיוק 0.1 מ"ג
מיקרוסקופ כוח אטומימחקר מקלט, שלב מיקרוסקופ פלואורסצנטי אולימפי
אליפסומטרמכשירי Beaglehole
צנטריפוגהסיבים סל לא ידוע סגנון צנטריפוגה
Waring בלנדרWaring
מעבד אולטרסאונדSonics Sonics750 W, מארז סאונד
קוורץ קריסטל מיקרו-איזון עם ניטור פיזור (QCM-D)Q-Sense Inc.E4מודד תדר בסיסי של 5 מגה-הרץ, ומנטר צלילים/הרמוניות של מספרים אי-זוגיים מ-3 ~ 13, השתמש בגבישי קוורץ פיזואלקטריים מצופים זהב
זרוע טבילה אוטומטיתLynxmotion
MFP-3D מסחרי

מקורות

  1. Fratzl, P., et al. On the role of interface polymers for the mechanics of natural polymeric composites. Phys. Chem. Chem. Phys. 6, 5575-5579 (2004).
  2. Terashima, N., Fukushima, K., He, L. F., Takabe, K. Forage cell wall structure and digestibity. American Society of Agronomy. , 247-270 (1993).
  3. Himmel, M. E., et al. Biomass Recalcitrance: Engineering Plants and Enzymes for Biofuels Production. Science. 315, 804-807 (2007).
  4. Terashima, N., et al. Nanostructural assembly of cellulose, hemicellulose, and lignin in the middle layer of secondary wall of ginkgo tracheid. J. Wood. Sci. 55, 409-416 (2009).
  5. Fahlén, J., Salmén, L. Pore and Matrix Distribution in the Fiber Wall Revealed by Atomic Force Microscopy and Image Analysis. Biomacromolecules. 6, 433-438 (2005).
  6. Baer, E., et al. Biological and synthetic hierarchical composites. Phys. Today. 45, 60-67 (1992).
  7. Tirrell, D. A., Aksay, I., Baer, E., Calvert, P. D., Cappello, J., Dimarzio, E. A., Evans, E. A., Fessler, J. Hierarchical structures in biology as a guide for new materials technology. National Academy of Sciences. , Washington DC. (1994).
  8. Fengel, D., Wegener, G. Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reactions. , (1984).
  9. Santa-Maria, M., Jeoh, T. Molecular-Scale Investigations of Cellulose Microstructure during Enzymatic Hydrolysis. Biomacromolecules. 11, 2000-2007 (2010).
  10. Saar, B. G., et al. Label-free, real-time monitoring of biomass processing with stimulated Raman scattering microscopy. Angew. Chem. Int. Edit. 49, 5476-5479 (2010).
  11. Schmidt, M., et al. Label-free in situ imaging of lignification in the cell wall of low lignin transgenic Populus trichocarpa. Planta. 230, 589-597 (2009).
  12. Ding, S. -Y., Himmel, M. E. The maize primary cell wall microfibril: a new model derived from direct visualization. J. Agricul. Food Chem. 54, 597-606 (2006).
  13. Turon, X., et al. Enzymatic kinetics of cellulose hydrolysis: a QCM-D study. Langmuir. 24, 3880-3887 (2008).
  14. Dammströem, S., et al. On the interactions between cellulose and xylan, a biomimetic simulation of the hardwood cell wall. BioResources. 4, 3-14 (2009).
  15. Barakat, A., et al. Studies of xylan interactions and cross-linking to synthetic lignins formed by bulk and end-wise polymerization: a model study of lignin carbohydrate complex formation. Planta. 226, 267-281 (2007).
  16. Micic, M., et al. Study of the lignin model compound supramolecular structure by combination of near-field scanning optical microscopy and atomic force microscopy. Colloids Surf. B Biointerfaces. 34, 33-40 (2004).
  17. Li, Z., et al. Nanocomposites prepared by in situ enzymatic polymerization of phenol with TEMPO-oxidized nanocellulose. Cellulose. 17, 57-68 (2010).
  18. Gradwell, S. E., et al. Surface modification of cellulose fibers: towards wood composites by biomimetics. C. R. Biologies. 327, 945-953 (2004).
  19. Kaya, A., et al. Surface plasmon resonance studies of pullulan and pullulan cinnamate adsorption onto cellulose. Biomacromolecules. 10, 2451-2459 (2009).
  20. Gustafsson, E., et al. Direct adhesive measurements between wood biopolymer model surfaces. Biomacromolecules. 13, 3046-3053 (2012).
  21. Karabulut, E., Wagberg, L. Design and characterization of cellulose nanofibril-based freestanding films prepared by layer-by-layer deposition technique. Soft Matter. 7, 3467-3474 (2011).
  22. Decher, G., Hong, J. D. Buildup of ultrathin multilayer films by a self-assembly process: II. consecutive adsorption of anionic and cationic bipolar amphiphiles and polyelectrolytes on charged surfaces. Ber. Bunsen. Phys. Chem. 95, 1430-1434 (1991).
  23. Decher, G. Fuzzy nanoassemblies: toward layered polymeric multicomposites. Science. 277, 1232 (1997).
  24. Hammond, P. T. Form and function in multilayer assembly: new applications at the nanoscale. Adv. Mater. 16, 1271-1293 (2004).
  25. Decher, G., Schlenoff, J. B. Multilayer thin films- sequential assembly of nanocomposite materials. , Wiley-VCH. Weinheim. (2003).
  26. Mamedov, A. A., Kotov, N. A. Free-standing layer-by-layer assembled films of magnetite nanoparticles. Langmuir. 16, 5530-5533 (2000).
  27. Mamedov, A. A., et al. Molecular design of strong single-wall carbon nanotube/polyelectrolyte multilayer composites. Nat. Mater. 1, 257-257 (2002).
  28. Podsiadlo, P., et al. Fusion of seashell nacre and marine bioadhesive analogs: high-strength nanocomposite by layer-by-layer assembly of clay and L-3,4-dihydroxyphenylalanine polymer. Adv. Mater. 19, 949-955 (2007).
  29. Podsiadlo, P., et al. Ultrastrong and stiff layered polymer nanocomposites. Science. 318, 80-83 (2007).
  30. Podsiadlo, P., et al. Can nature's design be improved upon? High strength, transparent nacre-like nanocomposites with double network of sacrificial cross links. J. Phys. Chem. B. 112, 14359-14363 (2008).
  31. Becker, A. L., et al. Layer-by-layer-assembled capsules and films for therapeutic delivery. Small. 6 (17), (2010).
  32. Taylor, A. D., et al. Fuel cell membrane electrode assemblies fabricated by layer-by-layer electrostatic self-assembly techniques. Adv. Funct. Mater. 18, 3003-3009 (2008).
  33. Ashcraft, J. N., et al. Structure-property studies of highly conductive layer-by-layer assembled membranes for fuel cell PEM applications. J. Mater. Chem. 20, 6250-6257 (2010).
  34. Lee, S. W., et al. High-power lithium batteries from functionalized carbon-nanotube electrodes. Nat. Nano. 5, 531-537 (2010).
  35. Eriksson, M., et al. The influence on paper strength properties when building multilayers of weak polyelectrolytes onto wood fibres. J. Colloid Interf. Sci. 292, 38-45 (2005).
  36. Lvov, Y. M., et al. Dry and wet strength of paper: layer-by-layer nanocoating of mill broken fibers for improved paper. 21, 552-557 (2006).
  37. Lin, Z., et al. Nanocomposite-based lignocellulosic fibers 1. Thermal stability of modified fibers with clay-polyelectrolyte multilayers. Cellulose. 15, 333-346 (2008).
  38. Cranston, E. D., Gray, D. G., Barrett, C. J. Abstracts; 32nd Northeast Regional Meeting of the American Chemical Society. , Rochester, NY. (2004).
  39. Podsiadlo, P., et al. Molecularly engineered nanocomposites: layer-by-layer assembly of cellulose nanocrystals. Biomacromolecules. 6, 2914-2918 (2005).
  40. Cranston, E. D., Gray, D. G. Formation of cellulose-based electrostatic layer-by-layer films in a magnetic field. Sci. Tech. Adv. Mater. 7, 319-321 (2006).
  41. Cranston, E. D., Gray, D. G. Morphological and optical characterization of polyelectrolyte multilayers incorporating nanocrystalline cellulose. Biomacromolecules. 7, 2522-2530 (2006).
  42. Jean, B., et al. Structural details of cellulose nanocrystals/polyelectrolytes multilayers probed by neutron reflectivity and AFM. Langmuir. 24, 3452-3458 (2008).
  43. Renneckar, S., Zink-Sharp, A., Esker Alan, R., Johnson Richard, K., Glasser Wolfgang, G. Cellulose Nanocomposites. ACS Symposium Series. , 78-96 (2006).
  44. Podsiadlo, P., et al. Layer-by-layer assembled films of cellulose nanowires with antireflective properties. Langmuir. 23, 7901-7906 (2007).
  45. Jean, B., et al. Non-electrostatic building of biomimetic cellulose-xyloglucan multilayers. Langmuir. 25, 3920-3923 (2009).
  46. de Mesquita, J. P., et al. Biobased nanocomposites from layer-by-layer assembly of cellulose nanowhiskers with chitosan. Biomacromolecules. 11, 473-480 (2010).
  47. Wågberg, L., et al. The build-up of polyelectrolyte multilayers of microfibrillated cellulose and cationic polyelectrolytes. Langmuir. 24, 784-795 (2008).
  48. Aulin, C., et al. Buildup of polyelectrolyte multilayers of polyethyleneimine and microfibrillated cellulose studied by in situ dual-polarization interferometry and quartz crystal microbalance with dissipation. Langmuir. 24, 2509-2518 (2008).
  49. Aulin, C., et al. Self-organized films from cellulose I nanofibrils using the layer-by-layer technique. Biomacromolecules. 11, 872-882 (2010).
  50. Azizi Samir, M. A., et al. Review of recent research into cellulosic whiskers, their properties and their application in nanocomposite field. Biomacromolecules. 6, 612-626 (2005).
  51. Siró, I., Plackett, D. Microfibrillated cellulose and new nanocomposite materials: a review. Cellulose. 17, 459-494 (2010).
  52. Eichhorn, S., et al. Review: current international research into cellulose nanofibres and nanocomposites. J. Mat. Sci. 45, 1-33 (2010).
  53. Habibi, Y., et al. Cellulose nanocrystals: chemistry, self-assembly, and applications. Chem. Rev. 110, 3479 (2010).
  54. Teeri, T. T., et al. Biomimetic engineering of cellulose-based materials. Trends Biotechnol. 25, 299-306 (2007).
  55. Saito, T., et al. Homogeneous suspensions of individualized microfibrils from TEMPO-catalyzed oxidation of native cellulose. Biomacromolecules. 7, 1687-1691 (2006).
  56. Pillai, K. V., Renneckar, S. Cation-π Interactions as a Mechanism in Technical Lignin Adsorption to Cationic Surfaces. Biomacromolecules. 10, 798-804 (2009).
  57. Notley, S. M., Norgren, M. Adsorption of a strong polyelectrolyte to model lignin surfaces. Biomacromolecules. 9, 2081-2086 (2008).
  58. Aulin, C., et al. Buildup of polyelectrolyte multilayers of polyethyleneimine and microfibrillated cellulose studied by in situ dual-polarization interferometry and quartz crystal microbalance with dissipation. Langmuir. 24, 2509-2518 (2008).
  59. Argun, A. A., et al. Highly conductive, methanol resistant polyelectrolyte multilayers. Adv. Mater. 20, 1539-1543 (2008).
  60. Li, Q., Renneckar, S. Molecularly thin nanoparticles from cellulose: isolation of sub-microfibrillar structures. Cellulose. 16, 1025-1032 (2009).
  61. Höök, F., et al. Variations in coupled water, viscoelastic properties, and film thickness of a Mefp-1 protein film during adsorption and cross-linking: a auartz crystal microbalance with dissipation monitoring, ellipsometry, and surface plasmon resonance study. Anal. Chem. 73, 5796-5804 (2001).
  62. Naderi, A., Claesson, P. M. Adsorption properties of polyelectrolyte-surfactant complexes on hydrophobic surfaces studied by QCM-D. Langmuir. 22, 7639-7645 (2006).
  63. Kaufman, E. D., et al. Probing protein adsorption onto mercaptoundecanoic acid stabilized gold nanoparticles and surfaces by quartz crystal microbalance and z-potential measurements. Langmuir. 23, 6053-6062 (2007).
  64. Glasser, W. G., Barnett, C. A., Sano, Y. Classification of lignins with different genetic and industrial origins. J. Appl. Polym. Sci.: Appl. Polym. Symp. , (1983).
  65. Van de Steeg, H. G. M., et al. Polyelectrolyte adsorption: a subtle balance of forces. Langmuir. 8, 2538-2546 (1992).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

גלה מאמרים נוספים

הרכבה שכבה-אחר-שכבהמיקרו-מאזניים של קריסטל קוורץמיקרוסקופיה של כוח אטומימיקרוסקופיה אלקטרונית סורקתננו-קומפוזיטים פולימרייםתַּשְׁבֶּת של צלולוז אצטטהפוליאלקטרוליט PDDA
לקראת Biomimicking עץ: סרטים מפוברק חופשי עומדים בNanocellulose, ליגנין, וPolycation סינטטי
צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.