Name: Sterk Stabiel, Functioneel Hairy Nanodeeltjes en Biopolymeren uit houtvezels: Towards Sustainable Nanotechnologie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-20T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 32 s
Description: Leer de synthese van stabiele haarachtige nanocellulose en biopolymeren uit houtvezels voor duurzame nanotechnologie. Deze methode zet cellulose om in functionele nanopartikels voor geavanceerde toepassingen.

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

Financiële ondersteuning van een Industrial Research Chair, gefinancierd door FPInnovations en NSERC voor een NSERC Discovery-subsidie en van het NSERC Innovative Green Wood Fiber Products Network wordt op prijs gesteld.

LET OP: Lees de veiligheidsinformatiebladen (VIB) van alle chemische stoffen voordat u ze aanraakt. Veel van de chemicaliën die worden gebruikt in dit werk kan ernstige gezondheidsproblemen veroorzaken schade. Het gebruik van persoonlijke beschermingsmiddelen, zoals lab jas, handschoenen en een veiligheidsbril is een must. Vergeet niet dat de veiligheid voorop staat. Het water gebruikt in de synthese gedestilleerd water. 1. Bereiding van gedeeltelijk geoxydeerde vezels als tussenproduct <ol><li> Scheur 4 G Q-90 zachthout pulp vellen in kleine stukjes van ongeveer 2 x 2 cm 2. </li><li> Week de gescheurde pulp bladen in water gedurende ten minste één dag. </li><li> Desintegreren de natte pulp met een mechanische desintegrator een bijna uniforme dispersie te verkrijgen. </li><li> Om het vacuüm filter monteren, zorgen voor een nylon filter in een Buchner trechter en plaats de trechter in een filtreerkolf. Sluit vervolgens het filter kolf met een vacuümpomp met behulp van de juiste slang. Schakel de pomp en giet de uiteengevallen pulp oplossing in de funnel aan de pulp en vloeistof te scheiden. </li><li> Meet het gewicht van natte pulp (m 1), en het berekenen van de hoeveelheid geabsorbeerde water door pulp: m w, 1 = m 1-4. </li><li> Bereiding van perjodaat oxiderende oplossing <ol><li> Voor SNCC / DAMC synthese: afzonderlijk, los 2,64 g natriumperjodaat (NaIO 4) en 15,48 g natriumchloride (NaCl) in de 200- m w, 1 ml water. </li><li> Voor ENCC / DCC synthese: afzonderlijk, los 5,33 g natriumperjodaat (NaIO 4) en 15,6 g natriumchloride (NaCl) in de 266- m w, 1 ml water. </li></ol></li><li> Voeg de natte pulp afzonderlijk aan de oplossingen bereid in 1.6. Zorg ervoor dat de totale hoeveelheid water (geabsorbeerd door pulp plus toegevoegd water) gelijk aan 200 ml voor SNCC en 266 ml voor ENCC syntheses is. </li><li> Bedek het bekerglas grondig met aluminiumfolie om perjodaat deactivering te voorkomen onder roeren bij hoge snelheid ~ 105 rpm in KT een gewenste hoeveelheid time volgens tabel 1 een favoriete aldehydegehalte bereiken. Als voorbeeld, naar ~ 6,5 mmol / g aldehyd verkregen, reageren gedurende 96 uur. </li><li> Wanneer de reactietijd is verstreken, opent de aluminiumfolie en voeg 1 ml (bij SNCC / DAMC synthese) of 3 ml (bij ENCC / DCC synthese) ethyleenglycol aan het mengsel en roer gedurende 10 min om de oxidatie te stoppen reactie door afschrikken perjodaat. </li><li> Verzamel de geoxideerde pulp door vacuümfiltratie (volgens 1,4), opnieuw te dispergeren in 500 ml water en roeren gedurende 30 min. Herhaal deze stap minstens 5 keer aan de pulp te verwijderen van perjodaat grondig. </li><li> Na de 5e water was op het geoxideerde pulp, scheiden de pulp uit de oplossing door vacuümfiltratie en opslaan in een koude (4 ° C) plaats. </li></ol> 2. Synthese van SNCC en DAMC <ol><li> Verdeel de gedeeltelijk geoxideerde natte pulp (m 1), verkregen in 1.11, door vier: m 2 = m 04/01,en meet het gewicht van de geabsorbeerde water: m w, 2 = m 2-1. </li><li> Verspreiding van de pulp (100 - m w, 2) g water in een rondbodemkolf (totale watergehalte = 100 g). </li><li> Plaats de rondbodemkolf in een oliebad en verhit de gedeeltelijk geoxideerde pulp bij 80 ° C gedurende 6 uur onder zachtjes roeren. Opmerking: Als pulp volledig geoxideerd met perjodaat (DS = 2), bijvoorbeeld door reactie van 1 g pulp met 1,85 g NaIO 4 (8,65 mmol) in een oplossing die 3,87 g NaCl (8,64 mmol) en 65 ml water onder roeren gedurende 6 dagen, afhankelijk van de verbrandingswaarde toestand en verblijftijd in water, eigendom van de dialdehydecellulose (DAC) wordt veranderd (tabel 2). </li><li> Afkoelen van de oplossing tot kamertemperatuur. </li><li> Centrifugeer de oplossing bij 18.500 xg gedurende 10 min. Het neerslag unfibrillated cellulose (fractie 1). </li><li> Scheid de supernatant zorgvuldig en wegen (A). </li><li> Voeg 1,7 (A) g propanolde supernatant verkregen bij 2,6 onder roeren neerslaan SNCC. Details over de afgescheiden SNCC en propanol toegevoegd is in figuur 1. </li><li> Centrifugeer de tweefasige oplossing bij 3000 xg gedurende 10 min, en scheiden de resulterende gelachtige neerslag (tweede fractie, SNCC) door decanteren, dat is klaar om te worden gedispergeerd en gedialyseerd voor verdere zuivering (deel 4) en omschrijving (hoofdstuk 5). </li><li> De supernatant verkregen bij 2,8, 3,5 voeg (A) G propanol om een ​​wit neerslag (derde fractie, DAMC) werd verkregen. </li><li> Centrifugeer de oplossing van 2,9 bij 3000 xg gedurende 10 minuten en verzamel de gelachtige DAMC precipitaat (door overgieten supernatant in een apart bekerglas) klaar om te worden gedispergeerd in water, gezuiverd door dialyse (details in hoofdstuk 4), en gekenmerkt (hoofdstuk 5). </li></ol> 3. Synthese van ENCC en DCC <ol><li> Bereid een oplossing van 0,5 M natriumhydroxide (NaOH) door oplossen ~ 2 g NaOH in 100 mlwater en houd het apart. Deze wordt gebruikt in stap 3,7. </li><li> Verdeel de natte geoxideerde pulp, verkregen in 1.11, door vier: m 3 = m 04/01, en ​​meet het gewicht van de geabsorbeerde water: m w, 3 = m 3-1. </li><li> Afzonderlijk, voeg 2,93 g natriumchloride (NaCl) en 1,41 natriumchloriet (NaClO 2) tot (50 - m w, 3) ml water en roer om op te lossen. </li><li> Opschorten m 3 gram natte geoxideerde pulp (met ~ 1 g droge geoxideerde pulp) in de verkregen 3.3-oplossing. Merk op dat de uiteindelijke pulp concentratie 1 g in 50 ml totaal beschikbare water (gratis en geabsorbeerd water). </li><li> Plaats een pH-meter in de oplossing van 3,4. </li><li> Voeg 1,41 g waterstofperoxide (H 2 O 2) aan het mengsel van stap druppelsgewijs 3,4. </li><li> Roer de suspensie van 3,6 gedurende 24 uur bij kamertemperatuur bij 105 rpm terwijl de pH ~ 5 door langzaam toevoegen van 0,5 M natriumhydroxide (NaOH), bereid bij stap 3.1. Opmerking: De pH begint snel afgenomen na ~ 15 min vanaf het begin van de reactie en moet ten minste de eerste 4 uur van het reactiemengsel constant gehouden op 5. Gemakshalve wordt voorgesteld dat de reactie wordt gestart bij 1:00 en de pH wordt geregeld tot 5:00, waarna het reactiemengsel wordt overgelaten O / N en vroeg in de ochtend wordt de pH weer verhoogd tot 5. Na zo&#39;n lange tijd, zal pH schommelingen niet significant, wat inhoudt dat het merendeel van de conversie is bereikt. Nu kan bijna geen vaste stof wordt waargenomen in de oplossing (grote vezels worden onderverdeeld in nanodeeltjes). Merk op dat als de reactie gedurende korte langere tijd het kristallijne deel verstoord. </li><li> Verdeel de suspensie verkregen uit 3,7 tot gelijk gewicht centrifugebuizen en centrifugeer bij 27.000 xg gedurende 10 min, en scheiden de supernatant (ENCC + DCC) vanaf het micro-vezelige precipitaat. </li><li> Weeg de supernatant verkregen uit 3.8 en bel de oplossing massa (B). </li><li> Voeg langzaam 0,16 (B) g ethanol Aan een oplossing van 3,9 onder roeren tot een witte neerslag (tweede fractie, ENCC) vormen. </li><li> Centrifugeer de oplossing van 3,10 bij 3000 xg gedurende 10 min, en scheiden de resulterende gelachtige ENCC precipitaat door decanteren. ENCC is klaar om te worden gedispergeerd in water, gezuiverd door middel van dialyse (details beschikbaar in hoofdstuk 4), en gekarakteriseerd (hoofdstuk 5). </li><li> Om de bovenstaande vloeistof verkregen in 3.11, voeg gelijke massa van ethanol als de oplossing massa om een ​​witte neerslag (derde fractie, DCC) opleveren. </li><li> Centrifugeer de oplossing van 3.12 bij 3.000 g gedurende 10 min, en scheiden de gelachtige DCC neerslaan klaar om te worden gedispergeerd in water, gezuiverd door middel van dialyse (details beschikbaar in hoofdstuk 4), en gekenmerkt. </li></ol> 4. Dialyse Procedure te Zuiveren SNCC, DAMC, ENCC of DCC <ol><li> Opnieuw te dispergeren de gelachtige precipitaat verkregen in enig stappen van 2,8 (SNCC), 2,10 (DAMC), 3,11 (ENCC) of 3,13 (DCC) in 10 ml water door krachtig roeren gedurende 1 uur. </li><li> plaats the dispersie in een dialyse buis (MW Cutoff = 12-14 kDa, lengte ~ 30 cm, breedte ~ 4,5 cm) en zet de boven- en onderkant van het knippen. </li><li> Plaats de gevulde zak in dialyse ~ 4 liter gedestilleerd water en roer gedurende 24 uur om de zouten te verwijderen. </li><li> Verzamel de gedialyseerd oplossing in een container en op te slaan in een koude (4 ° C) plaats. </li></ol> 5. Post-zuivering Karakterisering: vaste fase en Charge Concentraties Measurement <ol><li> meting van de concentratie <ol><li> Weeg 3 ml van een gewenste dispersie in een weging schaal (aluminiumkop, 57 mm). </li><li> Plaats de weegschaal met de dispersie in een oven (50 ° C) O / N. </li><li> Weeg de droge film en bereken de concentratie van nanodeeltjes of polymeren in de dispersie: Concentratie (w / v%) = 100 x massa droge film / 3 of Concentratie (w / w%) = 100 x massa droge film / massa dispersie </li></ol></li><li> conductometrische titratie </strong&gt; <ol><li> Conductormetrische titratie van SNCC of DAMC aan aldehyde inhoud te bepalen <ol><li> Bereid 0,1 M zoutzuur (HCl) door toevoeging van 0,82 ml HCl tot 25 ml water, gevolgd door het aanpassen van het uiteindelijke volume op 100 ml. </li><li> Afzonderlijk, bereiden NaOH 0,1 M door het toevoegen van 0,4 g natriumhydroxide om gedestilleerd water tot 100 ml te bereiken uiteindelijke oplossing. </li><li> Na de hydroxylaminehydrochloride methode 24, voeg een bekende hoeveelheid van een gewenste dispersie om een gewenste hoeveelheid water (bijvoorbeeld 0,02 g in 50 ml H2O). </li><li> Breng de pH op 3,5 met behulp van verdund HCl (0,1 M). </li><li> Voeg 10 ml hydroxylamine-hydrochloride-oplossing (5% w / w) aan de dispersie. </li><li> Bewaken van de pH en houd het op 3,5 door de toevoeging van 0,1 M NaOH tot pH stabiel op 3,5 wordt. </li><li> Met de verbruikte hoeveelheid NaOH om de H + vrijgemaakt uit de reactie van aldehydegroepen en NH2 OH · HCl te neutraliseren, meet het aldehyde concentratiesning (mol verbruikte NaOH = mol geproduceerde HCl tijdens de reactie = mol aldehyde groepen op SNCC). </li></ol></li><li> Conductormetrische titratie van ENCC of DCC naar carboxyl inhoud te bepalen <ol><li> 25 volgende literatuur, voeg voldoende hoeveelheid van een gewenst dispersie 0,02 g vaste stof in 140 ml gedestilleerd water. </li><li> Afzonderlijk, bereiden 20 mM NaCl door het oplossen van 0,117 g NaCl in gedestilleerd water tot 100 ml te bereiken uiteindelijke oplossing. Voeg 2 ml van 20 mM NaCl tot 5.2.2.1. </li><li> Verlaag de pH op ongeveer 3 gebruik verdund HCl (0,1 M). </li><li> Voer de conductormetrische titratie door toevoeging standaard natriumhydroxide (NaOH, 10 mM) in stappen van 0,1 ml / min tot pH ~ 11. </li><li> Met de verbruikte hoeveelheid NaOH om geladen groepen aan (zie figuur 2) neutraliseren, meet de oppervlaktelading concentratie (1 mol verbruikte base gelijk aan één mol COOH op het deeltjesoppervlak). </li></ol></li></ol></li></ol>

<ol><li>Habibi, Y., Lucia, L. A., Rojas, O. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellulose+nanocrystals%3A+Chemistry+%2C+self-Assembly+%2C+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Cellulose nanocrystals: Chemistry , self-Assembly , and applications.</a> Chem. Rev. 110 (6), 3479-3500 (2010).</li>
<li>Samir, M. A. S. A., Alloin, F., Dufresne, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review+of+recent+research+into+cellulosic+whisker%2C+their+Properties+and+their+application+in+nanocomposites+field%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Review of recent research into cellulosic whisker, their Properties and their application in nanocomposites field.</a> Biomacromolecules. 6 (2), 612-626 (2005).</li>
<li>Sjöström, E. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSj%C3%B6str%C3%B6m%2C+E+%22Wood+chemistry%3A+Fundamentals+and+applications%22">Wood chemistry: Fundamentals and applications</a>. , Academic Press. New York. (1993).</li>
<li>Nageli, C., Schwendener, S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNageli%2C+C+%22Das+Mikroskop%2C+Theorie+und+Anwendung+desselben.+2.+Verbesserte+auflage%22">Das Mikroskop, Theorie und Anwendung desselben. 2. Verbesserte auflage</a>. , Leipsig: Engelmann. Leipzig. (1877).</li>
<li>Moon, R. J., Martini, A., Nairn, J., Simonsen, J., Youngblood, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellulose+nanomaterials+review%3A+structure%2C+properties+and+nanocomposites%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites.</a> Chem. Soc. Rev. 40 (7), 3941-3994 (2011).</li>
<li>Klemm, D., Kramer, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nanocelluloses%3A+A+new+family+of+nature-based+materials%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Ed%22%5BJournal%5D)">Nanocelluloses: A new family of nature-based materials.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 50 (24), 5438-5466 (2011).</li>
<li>Wang, N., Ding, E., Cheng, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+modification+of+cellulose+nanocrystals%5BTitle%5D)+AND+%22Front.+Chem.+Eng.+China%22%5BJournal%5D)">Surface modification of cellulose nanocrystals.</a> Front. Chem. Eng. China. 1 (3), 228-232 (2007).</li>
<li>Siqueira, G., Bras, J., Dufresne, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellulosic+bionanocomposites%3A+A+review+of+preparation%2C+properties+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Polymers%22%5BJournal%5D)">Cellulosic bionanocomposites: A review of preparation, properties and applications.</a> Polymers. 2 (4), 728-765 (2010).</li>
<li>Siaueira, G., Bras, J., Dufresne, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellulose+whiskers+versus+microfibrils%3A+Influence+of+the+nature+of+the+nanoparticle+and+its+surface+functionalization+on+the+thermal+and+mechanical+properties+of+nanocomposites%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Cellulose whiskers versus microfibrils: Influence of the nature of the nanoparticle and its surface functionalization on the thermal and mechanical properties of nanocomposites.</a> Biomacromolecules. 10 (2), 425-432 (2009).</li>
<li>Peng, B. L., Dhar, N., Liu, H. L., Tam, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemistry+and+applications+of+nanocrystalline+cellulose+and+its+derivatives%3A+A+nanotechnology+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Can.+J.+Chem.+Eng%22%5BJournal%5D)">Chemistry and applications of nanocrystalline cellulose and its derivatives: A nanotechnology perspective.</a> Can. J. Chem. Eng. 89 (5), 1191-1206 (2011).</li>
<li>Lu, P., Hsieh, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lo+Preparation+and+properties+of+cellulose+nanocrystals%3A+Rods%2C+spheres%2C+and+network%5BTitle%5D)+AND+%22Carbohydr.+Polym%22%5BJournal%5D)">Lo Preparation and properties of cellulose nanocrystals: Rods, spheres, and network.</a> Carbohydr. Polym. 82 (2), 329-336 (2010).</li>
<li>Liu, D., Chen, X., Yue, Y., Chen, M., Wu, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structure+and+rheology+of+nanocrystalline+cellulose%5BTitle%5D)+AND+%22Carbohydr.+Polym%22%5BJournal%5D)">Structure and rheology of nanocrystalline cellulose.</a> Carbohydr. Polym. 84 (1), 316-322 (2011).</li>
<li>Lam, E., Male, K. B., Chong, J. H., Leung, A. C. W., Luong, J. H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+of+functionalized+and+nanoparticle-modified+nanocrystalline+cellulose%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Applications of functionalized and nanoparticle-modified nanocrystalline cellulose.</a> Trends Biotechnol. 30 (5), 283-290 (2012).</li>
<li>Kalia, S., Dufresne, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellulose-based+bio-+and+nanocomposites%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Int.+J.+Polym.+Sci%22%5BJournal%5D)">Cellulose-based bio- and nanocomposites: A review.</a> Int. J. Polym. Sci. 2011, 1-35 (2011).</li>
<li>Bai, W., Holbery, J., Li, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+technique+for+production+of+nanocrystalline+cellulose+with+a+narrow+size+distribution%5BTitle%5D)+AND+%22Cellulose%22%5BJournal%5D)">A technique for production of nanocrystalline cellulose with a narrow size distribution.</a> Cellulose. 16 (3), 455-465 (2009).</li>
<li>Eichhorn, S. J., Dufresne, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review%3A+Current+international+research+into+cellulose+nanofibres+and+nanocomposites%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Mater.+Sci%22%5BJournal%5D)">Review: Current international research into cellulose nanofibres and nanocomposites.</a> J. Mater. Sci. 45 (1), 1-33 (2010).</li>
<li>Safari, S., Sheikhi, A., van de Ven, T. G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electroacoustic+characterization+of+conventional+and+electrosterically+stabilized+nanocrystalline+celluloses%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Colloid+Interface+Sci%22%5BJournal%5D)">Electroacoustic characterization of conventional and electrosterically stabilized nanocrystalline celluloses.</a> J. Colloid Interface Sci. 432, 151-157 (2014).</li>
<li>Yang, H., Tejado, A., Alam, N., Antal, M., Van De Ven, T. G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Films+prepared+from+electrosterically+stabilized+nanocrystalline+cellulose%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Films prepared from electrosterically stabilized nanocrystalline cellulose.</a> Langmuir. 28 (20), 7834-7842 (2012).</li>
<li>Guthrie, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+%26%2334%3Bdialdehydes%26%2334%3B+from+the+periodate+oxidation+of+carbohydrates%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Carbohydr+Chem%22%5BJournal%5D)">The &#34;dialdehydes&#34; from the periodate oxidation of carbohydrates.</a> Adv Carbohydr Chem. 16, 105-158 (1961).</li>
<li>Novel highly charged non-water soluble cellulose products, includes all types of cellulose nanostructures especially cellulose nanofibers, and method of making them. U.S. Provisional Patent Application. , 3776923-v3, WO 2012119229 A1 (2011).</li>
<li>Yang, H., Chen, D., van de Ven, T. G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+and+characterization+of+sterically+stabilized+nanocrystalline+cellulose+obtained+by+periodate+oxidation+of+cellulose+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Cellulose%22%5BJournal%5D)">Preparation and characterization of sterically stabilized nanocrystalline cellulose obtained by periodate oxidation of cellulose fibers.</a> Cellulose. 22 (3), 1743-1752 (2015).</li>
<li>Sheikhi, A., Safari, S., Yang, H., van de Ven, T. G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Copper+removal+using+electrosterically+stabilized+nanocrystalline+cellulose%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Appl.+Mater.+Interfaces%22%5BJournal%5D)">Copper removal using electrosterically stabilized nanocrystalline cellulose.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 7 (21), 11301-11308 (2015).</li>
<li>Yang, H., Alam, M. N., van de Ven, T. G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+charged+nanocrystalline+cellulose+and+dicarboxylated+cellulose+from+periodate+and+chlorite+oxidized+cellulose+fibers%5BTitle%5D)+AND+%22Cellulose%22%5BJournal%5D)">Highly charged nanocrystalline cellulose and dicarboxylated cellulose from periodate and chlorite oxidized cellulose fibers.</a> Cellulose. 20 (4), 1865-1875 (2013).</li>
<li>Kim, U. J., Kuga, S., Wada, M., Okano, T., Kondo, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Periodate+oxidation+of+crystalline+cellulose%5BTitle%5D)+AND+%22Biomacromolecules%22%5BJournal%5D)">Periodate oxidation of crystalline cellulose.</a> Biomacromolecules. 1 (3), 488-492 (2000).</li>
<li>Araki, J., Wada, M., Kuga, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Steric+stabilization+of+a+cellulose+microcrystal+suspension+by+poly+%28ethylene+glycol%29+grafting%5BTitle%5D)+AND+%22Cellulose%22%5BJournal%5D)">Steric stabilization of a cellulose microcrystal suspension by poly (ethylene glycol) grafting.</a> Cellulose. 17 (1), 21-27 (2001).</li>
</ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Na de chemie die in dit document visueel een spectrum van zeer stabiele cellulose gebaseerde nanopartikels met instelbare lading met zowel kristallijne als amorfe fasen (hairy nanokristallijne celluloses) geproduceerd. Afhankelijk van de perjodaatoxidatie tijd, zoals getoond in Tabel 1, worden producten verkregen: geoxideerde vezels (fractie 1), SNCC (fractie 2), en DAMC (fractie 3) die elk van unieke eigenschappen, zoals gedefinieerd grootte, morfologie , kristalliniteit en aldehydegehalte. Verdere oxi...

Cellulose, de meest voorkomende biopolymeer in de wereld, is recentelijk als een belangrijke grondstof kristallijne nanodeeltjes genoemde nanokristallijne cellulose (NCC, ook bekend als cellulose nanokristallen CNC) 1 verkregen. Het mechanisme van NCC synthese begrijpen, de structuur van cellulosevezels onderzocht moet worden. Cellulose is een lineair polymeer en polydispers omvattende poly-beta (1,4) -D-glucose residuen 2. De suiker ringen in elk monomeer zijn verbonden door glucosidebindingen zuurstof aan ketens van (1-1,5) vormen 10 x 4 glucopyranose-eenheden 2,3, de invoering van afwisselende kristallijne delen en wanordelijke, amorfe gebieden, voor het eerst gemeld door Nageli en Schwendener 2,4. Afhankelijk van de bron, kunnen kristallijne delen van cellulose verschillende polymorfe 5 vast te stellen. Als een cellulosevezel wordt behandeld met een sterk zuur, zoals zwavelzuur, de amorfe fase kan volledig gehydrolyseerd zijn away het polymeer verstoren gebruiken en kristallijn deeltjes van verschillende aspectverhouding afhankelijk van de bron (bijvoorbeeld, hout en katoen opbrengst meer dan 90% kristallijn nanorods met breed ~ 5-10 nm en lengte ~ 100-300 nm, terwijl wordt gemaakt, bacteriën, en algen produceren 5-60 nm breed en 100 nm tot enkele micrometer lang NCC&#39;s) 6. Lezers wordt verwezen naar de enorme hoeveelheid literatuur over de wetenschappelijke en technische aspecten van deze nanomaterialen 2,5,7-16. Ondanks talrijke interessante eigenschappen van deze nanodeeltjes heeft de colloïdale stabiliteit altijd een probleem bij hoge zoutconcentraties en hoge / lage pH als gevolg van de relatief lage oppervlaktelading (minder dan 1 mmol / g) 17. In plaats van sterk zure hydrolyse, kunnen cellulosevezels te behandelen met een oxidatiemiddel (perjodaat), splitsen C2-C3 binding in de anhydro-D glucopyranose resten 2,3-dialdehyde eenheden zonder significante nevenreacties 18,1 vormen9. Deze gedeeltelijk geoxideerde vezels kunnen worden gebruikt als een waardevol tussenprodukt nanodeeltjes met zowel amorfe als kristallijne gebieden (hairy nanokristallijne celluloses) uitsluitend volgens chemische reacties zonder mechanische afschuiving of ultrasone trillingen 20. Wanneer de partiële oxidatie graad DS &lt;2, verwarming geoxideerde vezels resulteert in drie partijen producten, namelijk vezelig cellulose, water dispergeerbare dialdehydecellulose nanowhiskers noemde sterisch gestabiliseerde nanokristallijne cellulose (SNCC), en opgelost dialdehyde gemodificeerde cellulose (DAMC), die kunnen worden geïsoleerd door nauwkeurige controle over de co-solvent toevoeging en intermitterende centrifugeren 21. Uitvoeren chloriet gecontroleerde oxydatie op de gedeeltelijk geoxideerde vezels converteert bijna alle aldehydegroepen eenheden, die kan oplopen tot 7 mmol COOH groepen per gram nanokristallijne cellulose kunnen invoeren, afhankelijk van het aldehydegehalte 18 carboxyl </sup&gt;, als stabilisatoren. Deze nanodeeltjes worden genoemd electrosterically gestabiliseerd nanokristallijne cellulose (ENCC). Voorts is bevestigd dat zachte lagen van geladen haarachtige vooruitstekende ketens bestaan ​​op ENCC 17. Dit materiaal werd gebruikt als een zeer efficiënte adsorbens zware metaalionen 22 vangen. De kosten van deze nanodeeltjes kunnen nauwkeurig worden geregeld door de reactietijd 23 perjodaat. Ondanks bekende oxidatiereacties van cellulose, is de productie van SNCC en ENCC niet beschreven door andere onderzoeksgroepen hoogstwaarschijnlijk het gevolg van de scheiding uitdagingen. We zijn erin geslaagd om met succes te synthetiseren en isoleren van diverse fracties van nanoproducten door precies het ontwerpen van de reactie en scheiding stappen geweest. Dit visuele artikel toont met volledige detail hoe reproduceerbaar te bereiden en karakteriseren van de genoemde roman nanowhiskers met zowel amorfe en kristallijne deels uit houtvezels. Deze tutorial kan een troef voor actieve onderzoekers op het gebied van zacht materiaal, biologische en medische wetenschappen, nanotechnologie en nanofotonica, milieu-wetenschap en techniek, en physics zijn.

<table><tbody><tr><td>Q-90 softwood pulp</td><td>FPInnovations</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Natriumperiodaat</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S1878-500G/CAS7790-28-5</td><td>Lichtgevoelig, sterke oxidator, moet uit de buurt van ontvlambare materialen worden gehouden</td></tr><tr><td>Natriumchloride</td><td>ACP Chemicals</td><td>S2830-3kg/7647-14-5</td><td>-</td></tr><tr><td>2-Propanol</td><td>Fisher</td><td>L-13597/67-63-0</td><td>Ontvlambaar</td></tr><tr><td>Ethyleenglycol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>102466-1L/107-21-1</td><td>-</td></tr><tr><td>Natriumhydroxide</td><td>Fisher</td><td>L-19234/1310-73-2</td><td>Sterk base, veroorzaakt ernstige gezondheidseffecten</td></tr><tr><td>Natriumchloriet</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>71388-250G/7758-19-2</td><td>Reageert met reducerende middelen en brandbare materialen</td></tr><tr><td>Waterstofperoxide</td><td>Fisher</td><td>H325-500/7722-84-1</td><td>Corrosie en oxidatiemiddel, bewaar op een koele en donkere plaats</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Commercial alcohols</td><td>P016EAAN</td><td>Ontvlambaar</td></tr><tr><td>Zoutzuur</td><td>ACP Chemicals</td><td>H-6100-500mL/7647-01-0</td><td>Sterk zuur, veroorzaakt ernstige gezondheidseffecten</td></tr><tr><td>Hydroxylaminehydrochloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>159417-100G/5470-11-1</td><td>Onstabiel bij hoge temperatuur en vochtigheid, mutageen</td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>Beckman Coulter</td><td>J2</td><td>Hoge rotatiesnelheid</td></tr><tr><td>Rotor met vaste hoek</td><td>Beckman Coulter</td><td>JA-25.50</td><td>Deksel voorzichtig vastdraaien</td></tr><tr><td>Dialyseslang</td><td>Spectrum Labs</td><td>Spectra (onderdeelnr. 132676)</td><td>Snijdrempel Mw = 12-14 kD, lengte ~ 30 cm, breedte ~ 4,5 cm</td></tr><tr><td>Aluminiumbeker</td><td>VWR</td><td>611-1371</td><td>57 mm</td></tr><tr><td>Titratoor</td><td>Metrohm</td><td>836 Titrando</td><td>-</td></tr></tbody></table>

sterk stabiel, functioneel hairy nanodeeltjes en biopolymeren uit houtvezels: towards sustainable nanotechnologie

Highly Stable, Functional Hairy Nanoparticles and Biopolymers from Wood Fibers: Towards Sustainable Nanotechnology

Nanodeeltjes, als een van de belangrijkste materialen in de nanotechnologie en nanogeneeskunde, hebben groot belang verworven in het afgelopen decennium. Terwijl metaal gebaseerde nanodeeltjes geassocieerd met synthetische en milieu gedoe, cellulose introduceert een groen, duurzaam alternatief voor nanodeeltjes synthese. Hier presenteren we de chemische synthese en scheidingsprocedures om nieuwe klassen van harige nanodeeltjes (met zowel amorfe als kristallijne gebieden) en biopolymeren op basis van houtvezels. Door perjodaatoxidatie van zachthout pulp, glucosegehalte ring van cellulose aan de C2-C3 binding geopende 2,3-dialdehyde-groepen. Verder verwarmen van de gedeeltelijk geoxideerde vezels (bijvoorbeeld T = 80 ° C) resulteert in drie producten, namelijk vezelig geoxideerde cellulose, sterisch gestabiliseerde nanokristallijne cellulose (SNCC), en opgelost dialdehyde gemodificeerde cellulose (DAMC), die goed gescheiden door intermitterende centrifugeren en bovendien co-oplosmiddel.De gedeeltelijk geoxideerde vezels (zonder verwarming) werden als één zeer reactieve tussenproduct te laten reageren met chloriet voor het omzetten van vrijwel alle aldehydegroepen tot carboxylgroepen. Co-solvent neerslag en centrifugeren resulteerde in electrosterically gestabiliseerd nanokristallijne cellulose (ENCC) en dicarboxylated cellulose (DCC). Het aldehydegehalte SNCC en dientengevolge oppervlaktelading van ENCC (carboxylgehalte) werden nauwkeurig geregeld door de perjodaatoxidatie reactietijd, wat resulteert in zeer stabiele nanodeeltjes lager dan 7 mmol functionele groepen per gram nanodeeltjes (bijvoorbeeld in vergelijking met conventionele NCC lager &lt;&lt; 1 mmol functionele groep / g). Atomic force microscopie (AFM), transmissie-elektronenmicroscopie (TEM) en scanning elektronenmicroscopie (SEM) getuigt het staafvormige morfologie. Conductormetrische titratie Fourier transformatie infrarood spectroscopie (FTIR), kernmagnetische resonantie (NMR), dynamische lichtverstrooiing (DLS), elektrokinetische-sONIC-amplitude (ESA) en akoestische demping spectroscopie licht werpen op de superieure eigenschappen van deze nanomaterialen.

De massa portie en ladingsgehalte van elke fractie in de perjodaat en chloriet oxidatie van pulp afhankelijk van de reactietijd (Tabel 1). Bovendien DAC molecuulgewicht afhankelijk verwarming toestand en verblijftijd (tabel 2). Zodra SNCC DAMC en kunnen deze, neerslaan door toevoeging propanol (figuur 1). Om de lading inhoud van ENCC te meten, wordt conductometrische titratie uitgevoerd (figuur 2). NCC en ENCC colloïdaal...

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

Nanoparticles, as one of the key materials in nanotechnology and nanomedicine, have gained significant importance during the past decade. While ...

Het algemene doel van deze procedure is het produceren van een nieuwe klasse cellulosegebaseerde nanodeeltjes en biopolymeren, waaronder een unieke nanocristallijne cellulose die zowel kristallijne als amorfe delen bevat en daarom haarige nanocristallijne cellulose wordt genoemd. Deze methode kan helpen bij het leveren van essentiële bouwstenen om het veld van de duurzame nanotechnologie vooruit te helpen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat cellulosevezels door middel van eenvoudige chemische reacties worden omgezet in hoogfunctionele nanodeeltjes en biopolymeren.De uitvinding van harige nanocristallijne cellulose heeft nieuwe mogelijkheden geopend om cellulose, het meest abundante biopolymeer ter wereld, te gebruiken voor geavanceerde toepassingen zoals bionanocomposieten, rheologiemodificatoren, gebruik bij milieusanering, hydrogelen en meer. Harige nanocristallijne cellulose kan worden bereid als a-ly-nik neutrale of ker-kyn-ickle nanodeeltjes, elk met hun eigen unieke eigenschappen. Begin met het scheuren van Q-90 naaldhoutpulpvellen in stukjes van ongeveer twee centimeter vierkant.Verzamel vier gram en week de stukken gedurende ten minste 24 uur in water onder

highly-stable-functional-hairy-nanoparticles-biopolymers-from-wood

Research

JoVE Journal

Chemistry

Scheikunde

In dit artikel wordt een hoge doorvoer methode voorgesteld voor de synthese van Oligosacchariden en de bevestiging aan het oppervlak van polyanhydride nanodeeltjes voor verder gebruik in voor specifieke receptoren op antigeen-presenterende cellen.

High-throughput synthese van koolhydraten en functionalisering van polyanhydride Nanodeeltjes

Een efficiënte aanpak voor het bereiden nanovezels ingericht met functionele groepen die specifiek interactie met eiwitten beschreven. De benadering vereist eerst de bereiding van een gefunctionaliseerd polymeer met geschikte functionele groep. De functionele polymeer wordt gefabriceerd in nanovezels door electrospinning. De effectiviteit van de binding van de nanovezels met een eiwitgehalte wordt onderzocht door confocale microscopie.

Procedure voor het vervaardigen van biofunctionele nanovezels

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

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

Twee- en driedimensionale superhydrofobe polymere materialen worden bereid door middel van elektrospinnen of elektrosprayen van biologisch afbreekbare polymeren vermengd met een polymeer met een lagere oppervlakte-energie van vergelijkbare samenstelling.

Fabriceren superhydrophobic polymere materialen voor biomedische toepassingen

We rapporteren over een slimme toepassing van koolstofnanobuizen voor de kinetische stabilisatie van lipidedeeltjes die zelf-geassembleerde nanostructuren bevatten in hun kernen. De bereiding van lipidedeeltjes vereist vrij lage concentraties van koolstofnanobuizen, wat hun gebruik mogelijk maakt in biomedische toepassingen zoals geneesmiddelafgifte.

Facile Bereiding van Intern Self-assembled Lipid Particles gestabiliseerd door koolstof nanobuisjes

Een methode voor de functionele bewerking van koolstofnanobuisjes met structureel aanpasbare polymere inkapselinglagen en structurele karakterisering met behulp van kleinhoekige neutronenscattering wordt gepresenteerd.

Functionalisering van Enkelwandige koolstof nanobuisjes met Thermo-omkeerbare Block copolymeren en karakterisering door Small-angle Neutron Scattering

Dit artikel beschrijft een proces voor het afstemmen van de grootte en crosslinking dichtheid van covalent kruisverwijzende nanodeeltjes van lineaire polyesters met hanger functionaliteit. Door afstemming synthese parameters (polymeer moleculair gewicht, hanger functionaliteit opneming en simulaties van de crosslinker), worden een nanoparticle van de gewenste grootte en crosslinking dichtheid bereikt voor drug delivery toepassingen.

Nanosponge Tunability in grootte en Crosslinking dichtheid

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

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

Leer de synthese van stabiele haarachtige nanocellulose en biopolymeren uit houtvezels voor duurzame nanotechnologie. Deze methode zet cellulose om in functionele nanopartikels voor geavanceerde toepassingen.

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

Meer video's verkennen