Name: Richting biomimetische Hout: Fabricated Vrijstaande Films van nanocellulose, Lignine, en een synthetische polycation (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-06-17T22:45:00.000+00:00
Duration: 11 min 26 s
Description: Ontdek hoe je biomimetische houtfilms maakt door nanocellulose en lignine laag voor laag te assembleren. Deze methode biedt controle over materiaalorganisatie en opent nieuwe mogelijkheden voor biomaterialenonderzoek.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

Dit werk werd vooral ondersteund door het programma van het Institute for Critical Technology en Applied Science (ICTAS) op Virginia Tech, de Virginia Tech Graduate School van de Doctoral Scholar&#39;s voor de ondersteuning van het duurzame Nanotechnologie programma, en ook het Amerikaanse ministerie van Landbouw, NIFA toekenningsnummer 2010-65504-20429. De auteurs danken ook de bijdragen van Rick Caudill, Stephen McCartney en W. Travis Kerk voor dit werk.

1. Nanofibrillated Cellulose Bereiding 55 <ol><li> Stel een 3 L driehalskolf met 2 L van gedeïoniseerd water, een bovenroerder en pH-sonde. </li><li> Voeg delignified kraft pulp, 88% helderheid (20 g, 1% (gew / vol, droge stof)), 2,2,6,6-tetramethyl 1-oxyl (TEMPO) (0.313 g, 0.1 mmol / g cellulose) en natriumbromide (NaBr, 2,0 g, 1 mmol / g cellulose) aan de kolf. <ol><li> Meng de pulp vezels met bovenroerder totdat de vezel is gedispergeerd en geen aggregaten te zien in de reactie. Opmerking: Dispersie kan worden geholpen door het mengen van de suspensie in water voorafgaand aan het toevoegen van de pulp om de 3 L kolf. </li></ol></li><li> Start de oxidatie door langzaam toevoegen van een oplossing van natriumhypochloriet (NaClO, 51,4 ml, 5 mmol per g cellulose) 12% aan het reactiemengsel. Opmerking: Voor de consistentie gedurende de reactie, wordt gebruik een spuit pomp naar de NaClO leveren met een injectie van 1,5 ml / min. </li><li> Vul een tweede spuit with natriumhydroxide (NaOH, 0,5 M) en handmatig meter de alkalische oplossing in de kolf druppelsgewijs de pH op 10 ± 0,2 te handhaven. </li><li> Controleer de pH verandering met de tijd en als alle toegankelijke hydroxylgroepen op de cellulose geoxideerd pH niet meer dalen en de reactie voltooid. </li><li> Voeg overtollige EtOH om de resterende NaClO verbruikt. Ongeveer 6 ml 200 proof EtOH verbruikt alle 100 mmol van het origineel NaClO. </li><li> Filter en was het geoxideerde vezels grondig met gezuiverd water om de reagentia te verwijderen totdat de pH neutraal is. Gebruik een mand centrifuge of een filtratie-apparaat zoals een Büchner trechter om de vezel te herstellen. Bewaar de vezel bij 4 ° C tot gebruik. Opmerking: Bij de voltooiing van het experiment, moet de vezel een carbonzuur inhoud, zoals bepaald met conductometrische titratie tussen 1,0 tot 1,5 mmol per gram vezel. Er zou weinig verschil in uiterlijk van de vezel na de TEMPO oxidatie. </li><li> Een 3% (w / v droge stof) suspensie van de TEMPO geoxideerde pulp en mengen in een Warring blender totdat de suspensie viskeus en de messen gaan draaien in de lucht vanwege gelering van de suspensie. Opmerking: Lagere concentraties niet zo effectief werken om de cellulose fibrilleren. <ol><li> Verdun de gemengde brij tot 0,1% (w / v) en verder mengen tot suspensie transparant. </li></ol></li></ol> 2. Layer-by-layer film depositie van QCM-D Experimenten <ol><li> Bereid de volgende waterige oplossingen en elke oplossing met 0,1 M NaOH tot een pH van 10,5 te passen: waterige bufferoplossing (water en NaOH); 0.5% (w / v) waterige oplossing van polydiallyldimethylammoniumchloride (PDDA); en 0,01% (w / v) lignine. Stel de pH van de 0,1% NFC suspensie tot 8,0. Opmerking: De pH voor deze experimenten werd verhoogd omdat het eerder was aangetoond dat lignine adsorbeert in een minder geaggregeerde toestand in alkalische pH 56. </li><li> Schooneen goud gecoate kwartskristal onderstaande fabrikant aanbeveling met een base piranha oplossing [Opmerking] (03:01 geconcentreerd NH4OH: H 2 O 2 bij 60 ° C) gedurende 10 minuten. <ol><li> De kristallen spoelen met gezuiverd water, droog blazen in een stroom N2 en direct invoegen in het kwartskristal microbalans stroomcel om verontreiniging uit de lucht wordt vermeden. </li></ol></li><li> Laat de buffer door de stroomcel een basislijn respons van de resonerende kristallen blootgesteld aan de vloeistof te verkrijgen. <ol><li> Deponeer een laag PDDA op de kwartskristallen door het blootstellen van het kwartskristal de PDDA oplossing gedurende 5 minuten. </li><li> Na 5 min terugschakelen naar de bufferoplossing. Opmerking: Dit proces in stap 2.3 wordt een enkele laag ligt wanneer de hoeveelheid polymeer afgezet kan worden bepaald zonder het effect van de polymeeroplossing viscositeit. </li><li> Herhaal de adsorptie van andere polymeren in de volgende volgorde met een buffer rinse tussen elke stap: PDDA (+) (stap 2.3.1); lignine (-); PDDA (+); en NFC (-). Herhaal de cyclus 4x tot 16 in totaal lagen van polymeren en nanodeeltjes deponeren. </li></ol></li></ol> 3. Layer-by-layer film depositie voor AFM en ellipsometrie Experimenten <ol><li> Lijm een ​​cirkelvormige schijf van mica een glazen objectglaasje met behulp van een snelle epoxy lijm. Nadat de lijm hardt, bevestig een stukje tape om de mica disc. Schil de tape weg waardoor het mica oppervlak aan te hangen. <ol><li> Reinig een silicium wafer met zuur piranha [WAARSCHUWING] (03:01 H 2 SO 4: H 2 O 2) gedurende 20 minuten, gevolgd door aanzienlijke spoelen in water voorafgaand aan afzettingslaag. </li></ol></li><li> Met oplossingen bereid in 2.1, dip ofwel de vers gekloofd mica dat een glasplaatje of een vers schoongemaakt silicium wafer in elke oplossing waarbij de volgorde van het protocol beschreven in 2.3.3 is bevestigd. Opmerking: Deze techniek zal lagen van po creërenlymers op elk van deze vlakken die respectievelijk kunnen worden ingebracht in de AFM of ellipsometer,. </li><li> Het imago van de afgezette lagen met een atomic force microscoop. Gebruik de intermitterende contact mode en uitkragingen met 10 nm radius silicium tips (veerconstante 42 N / m) bij het verzamelen van beelden van het monster. Stel scanformaat als 2,5 x 2,5 micrometer, scanpunt als 512 en integrale versterking van 10 tot specifieke voorbeeldfoto&#39;s te verzamelen. </li><li> Voor de meting van de dikte van de lagen met de AFM van de gedroogde LbL films, gebruik dan een zachte plastic pipet tip en litteken van een lijn over het oppervlak van de bereide LbL films op de mica ondergrond. </li><li> Borg LBL films voor ellipsometrie meting op silicium wafers. Meet de droge laagdikte met een fase gemoduleerde ellipsometer film bij een golflengte van 632,8 nm, waarbij de verschillende invalshoek modus. Varieer de hoeken tussen 85 ° en 65 ° bij 1 ° intervallen. </li></ol> 4. Voorbereiding van Vrijstaande LBL Film <ol><li> Cut een25,4 x 7,6 mm rechthoek van cellulose-acetaat (CA) film (DS 2.5) dat is 0,13 mm dik en hechten aan geautomatiseerde dipper arm. Opmerking: Celluloseacetaat DS 3.0 is niet oplosbaar in aceton zodat DS 2,5 heeft de voorkeur om het gelaagde films herstellen. </li><li> Vul elke bekerglas van 500 ml met oplossingen van PDDA, lignine, en nanocellulose volgens concentratie en pH in stap 2.1. <ol><li> Vul drie extra bekers met waterige buffer te gebruiken als een spoeloplossing voor elke depositie cyclus. </li><li> Programmeer de dipper arm om verder te gaan in dezelfde volgorde als vermeld in 2.3.3. Opmerking: Het is belangrijk om een ​​andere spoeloplossing na elke respectieve polymeeroplossing gebruikt omdat de laag-voor-laag proces bepaalde polymeer dat niet stevig gebonden aan het oppervlak zal desorberen. Kruisbesmetting van de spoeloplossingen veroorzaakt snel neerslaan van polyelectrolytcomplexen, die kan adsorberen als &quot;gebreken&quot; naar het filmoppervlak. </li></ol></li><li> Wijzig de oplossingen in debekerglas gedurende 250 cycli regelmatig als ze beginnen te verschijnen troebel vanwege colloïdale complexen. Een optie is om de vernieuwing van de oplossing te automatiseren met behulp van peristaltische pomp verse oplossing te leveren of te bufferen tot maatwerk polyvinylchloride (PVC) containers met in-en uitgangen. Opmerking onrustige oplossingen in de containers te verhogen de verspreiding van de polyelektrolyten op het oppervlak. </li><li> Knip voorzichtig de randen van het gedroogde monster met een schaar blootstellen van de CA, en zet in een overdekte glazen petrischaal gevuld met aceton om de CA lossen. Opmerking: twee films worden geïsoleerd na dit experiment de voorzijde en achterzijde van de CA. </li><li> Geniet geïsoleerd films in aceton gedurende 24 uur en spoel films malen met aceton om de verwijdering van de achtergebleven CA maximaliseren. </li></ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Fabricage van nanocellulose Voor nanocellulose fabricage succesvolle oxidatie van de pulp vezels noodzakelijk is gemakkelijk fibrillatie. Oxidatie wordt door beschikbare natriumhypochloriet, die langzaam worden toegevoegd met bekende hoeveelheden gebaseerd op de hoeveelheid cellulose. Een reden voor beperkte oxidatie voort uit de opslag van de natriumhypochlorietoplossing gedurende langere perioden. Deze verminderde efficiëntie oxidatie kan tijdens de reactie worden vermeld; de pulp gier moet e...

Er is veel belangstelling om extra chemicaliën en brandstoffen afkomstig van biomassa, zoals koolstof die door planten tijdens de fotosynthese is een deel van de huidige CO 2-cyclus. De meeste afgezonderd koolstof (42-44%) in de vorm van cellulose, een polymeer bestaande uit β 1-4 gebonden glucopyranose-eenheden; wanneer gehydrolyseerd kan glucose worden gebruikt als de primaire reactant voor fermentatie tot alcohol gebaseerde brandstoffen. Echter, celwand architectuur van houtige gewassen is geëvolueerd millennia creëren van een materiaal dat bestand is tegen afbraak in de natuurlijke omgeving 1. Deze stabiliteit draagt ​​over in de industriële verwerking van houtachtige materialen zoals energiegewassen maken van cellulose moeilijk toegankelijk, isoleren, en afbraak in glucose. Een nadere blik op de ultrastructuur van de secundaire celwand blijkt dat het een polymeer nanocomposiet bestaande uit gelaagde parakristallijne cellulosemicrovezels ingebed in een amorfe matrix van lignine en zoomicelluloses 2-4. De langsrichting georiënteerde cellulose microfibrillen een diameter van ongeveer 2-5 nm, die samen worden samengevoegd met andere hetero-polysacchariden tot grotere eenheden fibrilbundels 5 vormen. De fibrilbundels zijn ingebed in een lignine-hemicellulose complex bestaat uit een amorf polymeer van fenylpropanol eenheden met een aantal koppelingen met andere hetero-polysacchariden zoals glucoronoxylan 4. Bovendien is deze structuur verder georganiseerd in lagen of lamellen gehele verhoute secundaire celwand 6-8. Enzymen, zoals cellulases, hebben een zeer moeilijke tijd de toegang cellulose in de celwand als het wordt gevonden in zijn fibrillen vorm en ingebed in lignine. De kern van echt maken biobased brandstoffen en hernieuwbare chemische platforms een realiteit is om processen die economisch kan de versuikering van cellulose in de oorspronkelijke vorm te ontwikkelen. Nieuwe chemische en imaging technologieën zijn hulp bij de study van de bij de versuikering van cellulose 9,10 mechanismen. Veel werk is gericht op Raman confocale beelden 11 en atomic force microscopie 12 aan de celwand chemische samenstelling en morfologie bestuderen. In staat zijn om mechanismen van delignificatie en versuikering voet volgen is een belangrijke stap voorwaarts, invloed op de omzetting van cellulose naar glucose. Versuikering van model cellulose oppervlakken werd geanalyseerd door het meten van enzym kinetische tarieven met een kwartskristalmicrobalans met dissipatie controle (QCM-D) 13. Echter, inheemse celwanden zeer complex als hierboven aangegeven, en dit dubbelzinnig hoe verschillende omzettingsprocessen veranderen de structuur van de plantencelwand (molecuulgewicht van het polymeer, chemische bindingen, porositeit). Vrijstaande modellen van de celwand stoffen met bekende structurele samenstelling zou deze zorg aan te pakken en laat de integratie van monsters in state-of-art chemische en verbeeldingng apparatuur. Er is een tekort aan celwand modellen en de weinige beschikbare kan worden gecategoriseerd als mengsels van polymere materialen en geregenereerd cellulose of bacteriële cellulose 14, enzymatisch gepolymeriseerde lignine-polysaccharide composieten 15-17, of model oppervlakken 18-21. Sommige modellen die beginnen aan de celwand lijken zijn de monsters die lignine voorlopers of analogen enzymatisch gepolymeriseerd bij aanwezigheid van cellulose microfibrillen in de vorm bevatten. Echter, deze materialen lijden onder het ontbreken van georganiseerde lagenarchitectuur. Een eenvoudige route voor de creatie van nanocomposietmaterialen met de georganiseerde architectuur is de laag-voor-laag (LBL) montage techniek, gebaseerd op de sequentiële adsorptie van polymeren of nanodeeltjes met complementaire kosten of functionele groepen te organiseren meerlaagse samengestelde films 22-25 te vormen. Vrijstaande hybride nanocomposieten van hoge sterkte, gemaakt door LbL afzetting van polymeer en nanoparticles, zijn gemeld door Kotov et al.. 26-30. Onder de vele andere toepassingen, hebben LbL films ook onderzocht op hun potentieel gebruik in therapeutische aflevering 31, brandstofcel membranen 32,33, batterijen 34 en lignocellulose vezel modificatie van het oppervlak 35-37. De recente interesse in nanoschaal cellulose gebaseerde composietmaterialen hebben geleid tot de bereiding en karakterisering van LbL meerdere lagen van cellulose nanokristallen (CNC), bereid door zwavelzuur hydrolyse van cellulose vezels, en positief geladen polyelektrolieten 38-43. Vergelijkbare studies zijn ook uitgevoerd met cellulose nanokristallen verkregen uit mariene tunicin en kationische polyelektrolieten 44, CNC en xyloglucan 45 en CNC en chitosan 46. LbL multilayer vorming van gecarboxyleerd nanofibrillated celluloses (NFV), verkregen door het onder hoge druk homogenisatie van pulp vezels met kationische polyelektrolieten is ookstudeerde 47-49. De bereiding, eigenschappen en toepassing van CNC&#39;s en nanofibrillated cellulose zijn beoordeeld in detail 50-53. De huidige studie heeft betrekking op de behandeling van LbL techniek als een mogelijke manier om geïsoleerde lignocellulose polymeren (zoals nanocellulose en lignine) monteren op een geordende manier als de eerste stap naar een biomimetic lignocellulose composiet met lamellaire structuur. LBL techniek werd gekozen vanwege de gunstige procescondities zoals omgevingstemperatuur, druk en water als oplosmiddel, welke voorwaarden natuurlijke samengestelde formatie 54 zijn. In deze studie rapporteren we de meerlagige opbouw van constitutieve houten onderdelen, namelijk cellulose microfibrillen van de tetramethylpiperidine 1-oxyl (TEMPO) gemedieerde oxidatie van pulp en geïsoleerde lignine in vrijstaande lamellaire films. Twee verschillende ligninen gebruikt van verschillende extractiemethoden, een technisch lignine van de organosolv pulpproces, en de andere een lignine geïsoleerd van bal-frezen met minder modificatie tijdens isolement. Deze verbindingen worden gecombineerd met een synthetisch polyelektrolyt in deze eerste studie om de uitvoerbaarheid van het maken van stabiele vrijstaande films architectuur vergelijkbaar met de natieve celwand tonen.

<table><tbody><tr><td>Sulfaatpulp</td><td>Weyerhaeuser</td><td>gedoneerd</td><td>helderheidsniveau van 88%</td></tr><tr><td>Organosolv lignine</td><td>Sigma Aldrich</td><td>371017</td><td>niet langer verkrijgbaar</td></tr><tr><td>Hardhout gemalen hout lignine</td><td>zie referentie in het papier</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Polydiallyldimethylammoniumchloride</td><td>Sigma Aldrich</td><td>409022</td><td>Mn = 7,2 x 104, Mw = 2,4 x 105</td></tr><tr><td>2,2,6,6-Tetramethylpiperidine 1-oxyl (TEMPO)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>214000</td><td>katalytische oxidatie van primaire alcoholen tot aldehyden met een zuiverheid van 98%, molecuulgewicht is 156,25 g/mol</td></tr><tr><td>Natriumbromide</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S4547</td><td>zuiverheid &ge;99,0%, molecuulgewicht 102,89</td></tr><tr><td>Natriumhypochloriet</td><td>Sigma Aldrich</td><td>425044</td><td>reagenskwaliteit, beschikbaar chloor 10~15%, molecuulgewicht 74,44 g/mol</td></tr><tr><td>Natriumhydroxide</td><td>VWR</td><td>BDH7221-4</td><td>0,5 N waterige oplossing, dichtheid 1,02 g/ml, molecuulgewicht 40 g/mol</td></tr><tr><td>Natriumhydroxide</td><td>Acros Organics</td><td>AC12419-0010</td><td>0,1 N waterige oplossing, specifiek gewicht 1,0 g/ml, molecuulgewicht 40 g/mol</td></tr><tr><td>Ammoniumhydroxide</td><td>Acros Organics</td><td>AC39003-0025</td><td>25% oplossing in water, pH 13,6, dichtheid 0,89, molecuulgewicht 35,04 g/mol</td></tr><tr><td>Waterstofperoxide</td><td>Fisher Scientific</td><td>H325-100</td><td>30,0~32,0% gecertificeerd ACS, pH 3,3, dichtheid 1,11</td></tr><tr><td>Mica platen</td><td>TED Pella</td><td>NC9655733</td><td>Pelco, kwaliteit V5, 10 x 40 mm, 23 mm T, minimale lucht en bellen, zeer schoon</td></tr><tr><td>Zwavelzuur</td><td>Fisher Scientific</td><td>A300-212</td><td>95,0~98,0 w/w%, gecertificeerd ACS plus, molecuulgewicht 98,08 g/mol</td></tr><tr><td>Celluloseacetaat</td><td>McMaster Carr</td><td>8564K44</td><td>substitutiegraad 2,5</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Decon Laboratories</td><td>04-355-223</td><td>200 proof (100%), USP</td></tr><tr><td colspan="4">[header]</td></tr><tr><td>Aceton</td><td>Fisher Scientific</td><td>A18-4</td><td>zuiverheid &ge;99,5%, gecertificeerd ACS-reagenskwaliteit, dichtheid 0,79 g/ml, molecuulgewicht 58,08 g/mol</td></tr><tr><td>Spuitpomp</td><td>Harvard Apparatus</td><td>552226</td><td>pomp 22 infusie/intrekking met standaard spuithouder, stroomsnelheid 0,002 &#956;l/hr~55,1 ml/min</td></tr><tr><td>Mill-Q waterzuiveringssysteem</td><td>EMD Millipore</td><td>D3-UV</td><td>Direct-Q, UV, watergeleiding 18,5 M&Omega;&#183;cm met 20 L reservoir</td></tr><tr><td>pH-meter</td><td>Mettler Toledo</td><td></td><td>SeverMulti</td></tr><tr><td>Balans</td><td>Mettler Toledo</td><td>AB135-S</td><td>nauwkeurigheid 0,1 mg</td></tr><tr><td>Atomaire krachtmicroscoop</td><td>Asylum Research</td><td></td><td>MFP-3D, Olympische fluorescentiemicroscooptrap</td></tr><tr><td>Ellipsometer</td><td>Beaglehole Instruments</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Vezelcentrifuge</td><td>onbekend</td><td></td><td>mandcentrifuge</td></tr><tr><td>Waring blender</td><td>Waring</td><td></td><td>Commercieel</td></tr><tr><td>Ultrasoon processor</td><td>Sonics</td><td></td><td>Sonics 750 W, geluidsbehuizing</td></tr><tr><td>Quartz kristal microbalans met dissipatiemonitoring (QCM-D)</td><td>Q-Sense Inc.</td><td>E4</td><td>meet fundamentele frequentie van 5 MHz en bewaakt oneven aantal overtonen/harmonische van 3~13, gebruik goud gecoate piëzo-elektrische kwartskristallen</td></tr><tr><td>Geautomatiseerde dopperarm</td><td>Lynxmotion</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

richting biomimetische hout: fabricated vrijstaande films van nanocellulose, lignine, en een synthetische polycation

Towards Biomimicking Wood: Fabricated Free-standing Films of Nanocellulose, Lignin, and a Synthetic Polycation

Houtachtige materialen bestaan ​​uit plantaardige celwanden dat een gelaagde secundaire celwand bestaat uit structurele polymeren van polysacchariden en lignine bevatten. Laag-voor-laag (LBL) assemblage proces dat berust op de assemblage van tegengesteld geladen moleculen uit waterige oplossingen werd gebruikt om een ​​vrijstaande samengestelde film van geïsoleerde hout polymeren van lignine en geoxideerde nanofibril cellulose (NFC) te bouwen. De montage van deze negatief geladen polymeren vergemakkelijken, een positief geladen polyelektrolyt, poly (diallyldimethylammomium chloride) (PDDA), werd gebruikt als een verbindende laag om deze vereenvoudigde celwand model. De gelaagde adsorptieproces werd kwantitatief bestudeerd met behulp kwartskristalmicrobalans met dissipatie controle (QCM-D) en ellipsometrie. De resultaten toonden aan dat laag gewicht / dikte per geadsorbeerde laag verhoogd als functie van het totale aantal lagen. De oppervlaktebedekking van het geadsorbeerde lagen werd onderzocht met atomaire kracht microscopie (AFM).Volledige dekking van het oppervlak met lignine alle afzetting cycli bleek het systeem echter bedekking van het oppervlak met NFC toe met het aantal lagen. De adsorptie proces werd uitgevoerd voor 250 cycli (500 dubbellagen) op een cellulose-acetaat (CA) substraat uitgevoerd. Transparante vrijstaande LBL geassembleerde nanocomposiet films werden verkregen wanneer de CA substraat later werd opgelost in aceton. Scanning elektronenmicroscopie (SEM) van het gebroken doorsneden toonde een lamellaire structuur en de dikte per adsorptiecyclus (PDDA-Lignine-PDDA-NC) werd geschat op 17 nm voor twee verschillende typen lignine in het onderzoek. De gegevens geven een film met een sterk gecontroleerde architectuur waar nanocellulose en lignine ruimtelijk worden afgezet op nanoschaal (een polymeer-nanocomposieten), vergelijkbaar met wat wordt waargenomen in de natieve celwand.

QCM-D analyse van gestructureerde Woody Polymer Film Fabrication LBL adsorptie van lignine, NFC en PDDA is in twee verschillende experimenten met twee soorten ligninen in real time met QCM-D. Deze analyse methode is zeer gevoelig voor veranderingen detecteren frequentie indien adsorberen aan het oppervlak van het kwartskristal Figuur 1 bevat een gedetailleerde beschrijving van de QCM-D-respons in een depositie cyclus, die twee dubbellagen (PDDA omvat:. HMWL en PDDA: NC). De geg...

Het doel van dit onderzoek was om synthetische plantencelwand weefsel te vormen met behulp van laag-voor-laag assemblage van nanocellulose fibrillen en geïsoleerde lignine samengesteld uit verdunde waterige suspensies. Oppervlakte meettechnieken kwartskristal microbalans en atomic force microscopie werden gebruikt om de vorming van de polymeer-polymeer nanocomposiet controleren.

Richting biomimetische Hout: Fabricated Vrijstaande Films van nanocellulose, Lignine, en een synthetische polycation

Woody materials are comprised of plant cell walls that contain a layered secondary cell wall composed of structural polymers of polysaccharides and ...

Het algemene doel van het volgende experiment is om een nabootsing te maken van de sterk georganiseerde secundaire celwand van houtige planten, waarbij cellulosenanovezels in lagen met lignine zijn afgezet. Dit wordt bereikt door pulpvezels te oxideren om negatief geladen carboxylaatgroepen te creëren, wat fibrillatie tot nanocellulose mogelijk maakt. In een tweede stap vindt de assemblage plaats via laag-voor-laag adsorptie, waarbij de nanocellulose wordt afgezet in sterk georganiseerde films, die worden gemonitord met behulp van een kwartskristalmicrobalans met dissipatiemonitoring. Vervolgens wordt nanocellulose geassembleerd op oplosbare substraten om vrijstaande films te creëren.Er zijn resultaten verkregen die, op basis van metingen met een kwartskristalmicrobalans en microscopische metingen, zeer gestructureerde houtpolymeerfilms aantonen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek ten opzichte van bestaande methoden, zoals het gieten van een willekeurige mengeling van componenten uit een oplosmiddel, is dat men controle heeft over de wijze waarop de materialen in de film zijn georganiseerd om natuurlijke materialen zoals hout na te bootsen. Deze methode kan helpen bij het

towards-biomimicking-wood-fabricated-free-standing-films

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

We presenteren een nieuwe werkwijze voor het vervaardigen stijve en robuuste korte natuurlijke vezel preforms met behulp van een papierfabricage proces. Bacteriële cellulose fungeert tegelijkertijd als bindmiddel voor de losse vezels en geeft stijfheid aan de vezel preforms. Deze preforms kunnen worden toegediend met een hars om echt groen hiërarchische composieten te produceren.

Productie Van Robuuste Natural Fiber Preformen Gebruik makend Bacteriële Cellulose als Binder

Syntheseschema's om zeer stabiele haarvormige nanodeeltjes op basis van houtvezels en functionele biopolymeren op basis van cellulose zijn gedetailleerd beschreven.

Sterk Stabiel, Functioneel Hairy Nanodeeltjes en Biopolymeren uit houtvezels: Towards Sustainable Nanotechnologie

Hier laten we een nieuwe werkwijze voor groene en duurzame productie van zeer thermisch stabiel en gecarboxyleerde cellulose nanokristallen (CNC) en nanofibrillen (CNF) middels recyclebare vaste dicarbonzuren.

Groen en Low-cost productie van thermisch stabiel en gecarboxyleerde cellulose Nanokristallen en nanofibrillen Met behulp van zeer goed recyclebaar dicarbonzuren

Deze studie geeft een methode voor 3D, bioafbreekbare, schuimachtige cellen steigers basis van biocompatibele zijketen vloeibaar kristal elastomeren (LCEs) te bereiden. Confocale microscopie experimenten tonen aan dat schuimachtige LCEs zorgen voor celhechting, proliferatie en de spontane uitlijning van C2C12s myoblasten.

Synthese van biocompatibel Liquid Crystal elastomeerschuimen als Cell Stellingen voor 3D Ruimtelijke Cell Cultures

Een synthesemethode voor cellulose nano vezel biotemplated Palladium composiet aerogels wordt gepresenteerd. De resulterende samengestelde Aerogel-materialen bieden mogelijkheden voor katalyse-, sensing-en waterstof gasopslagtoepassingen.

Synthesemethode voor cellulose nano vezel Biotemplated Palladium composiet Aerogels

De drie essentiële stappen van dit protocol zijn i) ontwikkeling van de juiste samenstelling en consistentie van de cellulose hydrogel inkt, ii) 3D printen van steigers in diverse poriën structuren met trouw van goede vorm en de afmetingen en de iii) demonstratie van de mechanische eigenschappen in gesimuleerde lichaam voorwaarden voor regeneratie van het kraakbeen.

3D afgedrukt poreuze Cellulose nanocomposietmaterialen Hydrogel steigers

Delignified gedensificeerde hout vertegenwoordigt een nieuw veelbelovend lichtgewicht, hoogwaardig en biobased materiaal met een groot potentieel om in de toekomst gedeeltelijk te vervangen door natuurlijk vezelversterkte of glasvezelversterkte composieten. Hier presenteren we twee veelzijdige fabricage routes en demonstreren we de mogelijkheid om complexe composietonderdelen te maken.

Fabricage en ontwerp van op hout gebaseerde hoogwaardige composieten

Een voorbeeld van een closed-loop benadering van een circulaire materialeneconomie wordt hier beschreven. Een hele duurzame cyclus wordt gepresenteerd waarbij biobased semi-aromatische polyesters worden ontworpen door polymerisatie, depolymerisatie en vervolgens opnieuw worden gepolymeriseerd met slechts kleine veranderingen in hun opbrengst of uiteindelijke eigenschappen.

Ontworpen voor moleculaire recycling: een lignine-afgeleid semi-aromatisch biobased polymeer

Er werd een veelzijdig extrusieproces met twee schroeven ontwikkeld om een efficiënte thermomechanochemische voorbehandeling op lignocellulosische biomassa te bieden, wat leidt tot een verhoogde gemiddelde vezelverhouding. Een natuurlijk bindmiddel kan ook continu worden toegevoegd na vezelraffinage, wat leidt tot biogebaseerde vezelplaten met verbeterde mechanische eigenschappen na het hete persing van het verkregen geëxtrudeerde materiaal.

Twin-Screw Extrusieproces om hernieuwbare vezelplaten te produceren

Dit protocol benadrukt een methode om snel de biocompatibiliteit van een kristallijne nanocellulose (CNC) / agarose composiet hydrogel biomateriaal inkt met muis beenmerg-afgeleide mestcellen te beoordelen in termen van cel levensvatbaarheid en fenotypische expressie van de celoppervlak receptoren, Kit (CD117) en hoge affiniteit IgE receptor (FcεRI).

Fabricage van een kristallijne nanocellulose ingebedde agarose biomateriaal inkt voor beenmerg-afgeleide mestcelkweek

We beschrijven nieuwe, eenvoudige methodologieën voor synthese en karakterisering van biocompatibele lignine micro- en submicrondeeltjes. Deze formuleringen bieden een gemakkelijke benadering voor het gebruik van het heteropolymeer, evenals een alternatief voor het rationele ontwerp van multifunctionele draagmatrices met potentiële toepasbaarheid in de biogeneeskunde, farmaceutische technologie en de voedingsindustrie.

Groene synthese, karakterisering, inkapseling en meting van het afgiftepotentieel van nieuwe alkali lignine micro-/submicron deeltjes

Ontdek hoe je biomimetische houtfilms maakt door nanocellulose en lignine laag voor laag te assembleren. Deze methode biedt controle over materiaalorganisatie en opent nieuwe mogelijkheden voor biomaterialenonderzoek.

Richting biomimetische Hout: Fabricated Vrijstaande Films van nanocellulose, Lignine, en een synthetische polycation

Meer video's verkennen