Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

Nanocellulose, Lignin Fabrikasyon Serbest duran Filmler ve Sentetik polikatiyon: Biomimicking Wood Doğru

16.2K görüntülenme

⸱

DOI:

10.3791/51257

⸱

17 Haziran 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

Bu makalede

Özet

Bu araştırmanın amacı, tabaka-katman nanocellulose fibrillerin montaj ve seyreltik sulu süspansiyonlar monte izole edilmiş lignin kullanılan sentetik bitki hücre duvarı doku oluşturmaktır. Kuartz kristali mikro-ve atomik kuvvet mikroskopisi yüzey ölçüm teknikleri, polimer-polimer nanokompozit materyalin oluşumunu izlemek için kullanıldı.

Özet

Woody malzeme polisakaritler ve ligninin yapı polimerlerden oluşan bir tabakalı sekonder hücre duvarını içeren, bitki hücre duvarlarının oluşmaktadır. Sulu çözeltilerden zıt yüklü moleküllerinin birleştirilmesi dayanır katman-katman (Lbl) montaj işlemi lignin ve oksitlenmiş nanofibril selüloz (NFC) izole ahşap bir polimer bağlantısız kompozit film oluşturmak için kullanıldı. Bu negatif yüklü polimerlerin montajını kolaylaştırmak için, pozitif yüklü bir polielektrolit, poli (diallyldimethylammomium klorür) (PDDA), bu basitleştirilmiş bir model hücre duvarını oluşturmak için bir bağlayıcı katman olarak kullanıldı. Tabakalı adsorpsiyon işlemi dağıtma izleme (QCM-D) ve Elipsometri ile kuvars kristali mikrobalans kullanılarak nicel olarak araştırıldı. Sonuçlar adsorbe kat başına kütle tabaka / tabakaların kalınlığı toplam sayısının bir fonksiyonu olarak artış gösterdi. Adsorbe edilen tabakaların yüzey kaplama atomik kuvvet mikroskopisi (AFM) ile incelenmiştir.Tüm depozisyon döngülerinde lignin ile yüzeyin tam kapsamı sistem için bulunan, ancak, NFC yüzey kaplama katmanlarının sayısı ile artmıştır. Üzerinde tutma işlemi bir selüloz asetat (CA) alt-tabaka üzerine, 250 döngü (500 bilayers) için gerçekleştirilmiştir. CA alt-tabaka, daha sonra, aseton içinde çözülmüş iken Şeffaf serbest LBL monte nanokompozit filmler elde edilmiştir. Kırık kesitlerinin taramalı elektron mikroskobu (SEM), bir lamel yapısı gösterdi ve adsorpsiyon çevrimi (PDDA-Lignin-PDDA-NC) başına kalınlık çalışmada kullanılan iki farklı lignin türleri için 17 nm olarak tahmin edilmiştir. Veriler nanocellulose ve lignin uzamsal olarak yerel hücre duvarında gözlemlenen ile benzer nano (bir polimer-polimer nanokompozitleri), üzerinde biriken çok kontrollü bir yapıya sahip bir filmi belirtir.

Giriş

Fotosentez sırasında bitkiler tarafından tecrit karbon mevcut CO 2 döngüsünün bir parçası olarak, biyokütle ek kimyasallar ve yakıtların türetmek için büyük ilgi var. Sekestre edilmiş karbon (% 42-44) çoğunluğu selüloz şeklinde, 1-4 bağlı glukopiranoz birimlerinin β oluşan bir polimer içinde olduğu; hidrolize zaman, glukoz alkol bazlı yakıtlara fermantasyon için birincil reaktan olarak kullanılabilir. Bununla birlikte, odunsu bitki hücre duvarı mimari doğal ortamda 1 bozulmaya karşı dirençli bir malzeme oluşturmak için bin gelişti. Bu istikrar üzerinde böyle glikoz içine selüloz, erişimi zor izole ve arıza yapma enerji bitkileri gibi odunsu maddelerin sanayi işleme içine taşır. Ikincil hücre duvarının ultrastrüktürdeki daha yakın bir bakış bu lignin ve etek arasında amorf bir matris içine gömülü tabakalı parakristalin selüloz mikro-iplikçiklerinin oluşan bir polimer nano bileşiği olduğunu ortaya koymaktadır2-4 icelluloses. Uzunlamasına yönlendirilmiş selüloz mikro-iplikçikleri, fibril demetleri 5 daha büyük birimler oluşturmak için diğer hetero-polisakaritler ile bir araya toplanır, yaklaşık 2-5 nm arasında bir çapa sahiptir. Fibril demetleri glucoronoxylan 4 gibi diğer hetero-polisakaritler bazı bağlantıları ile fenilpropanol birimlerin şekilsiz bir polimerden oluşan bir lignin-hemiselüloz karmaşık içine gömülür. Ayrıca, bu yapı, bundan başka, ikincil hücre duvarı Odunlaşmış 6-8 boyunca, tabakalar ya da lameller halinde düzenlenmiştir. Selulazlann gibi enzimler, onun fibril şeklinde bulunan ve lignin gömülü olarak hücre duvarı içinde selüloz erişen çok zor bir zaman var. Gerçekten biyobazlı yakıtlar ve yenilenebilir kimyasal platformlar bir gerçeklik yapma dönüm noktası ekonomik doğal yapısında selüloz saccharification izin süreçleri geliştirmektir.

Yeni kimyasal ve görüntüleme teknolojileri st yardım edilirselüloz 9,10 sakarifikasyon katılan mekanizmaların UDY. Çok iş Raman konfokal görüntüleme 11 ve hücre duvarı kimyasal kompozisyonu ve morfolojisi incelemek için atomik kuvvet mikroskobu 12 odaklanmıştır. Yakından odunsuzlaştırılmasında ve saccharification mekanizmaları takip edememek glikoz selüloz dönüşümünü etkileyen, önemli bir ileri adımdır. Model selüloz yüzeylerin Saccharification dağılımı izleme (QCM-D) 13, bir kuartz kristali mikro-dengesi ile enzim kinetik oranları ölçülerek analiz edilmiştir. Ancak, yerel hücre duvarları, yukarıda belirtildiği gibi son derece karmaşık ve bu farklı dönüşüm süreçlerinin bitki hücre duvarı (polimer molekül ağırlığı, kimyasal bağlar, gözeneklilik) yapısını değiştirmek nasıl belirsizlik yaratır. Bilinen yapısal bileşimi ile hücre duvarı maddelerin serbest ayakta modelleri bu endişeyi gidermek ve state-of-sanat kimyasal ve IMAGI içine numunelerin entegrasyonunu sağlayacakng ekipmanları.

Bir hücre duvarı modelleri kıtlık ve birkaç mevcut polimer malzemeleri harmanları olarak sınıflandırılır ve selüloz ya da bakteri selüloz 14, enzimatik olarak polimerize lignin-polisakarit kompozit 15-17, 18-21 ya da model yüzeyleri rejenere edilebilir bulunmaktadır. Hücre duvarı benzer başlar Bazı modeller, lignin öncüleri ya da mikrofibriler formda selüloz mevcudiyetinde enzimatik olarak polimerize analoglarını içeren örneklerdir. Ancak, bu malzemelerin organize katman mimarisinin eksikliğinden muzdarip. Organize mimarisi ile nanokompozit materyallerin oluşturulması için basit bir yol düzenlenen çok katmanlı kompozit filmler 22-25 oluşturmak üzere tamamlayıcı ücretler ya da işlevsel gruplar ile, polimerler ya da nanopartiküllerin ardışık adsorpsiyon göre katman-katman (Lbl) montaj tekniğidir. LBL polimer birikimi ve na tarafından yapılan yüksek mukavemetli free-standing hibrid nanokompozitleri,noparticles, Kotov vd. 26-30 tarafından rapor edilmiştir. Pek çok diğer uygulama arasında, Lbl filmler de terapötik teslim 31, yakıt hücre zarının 32,33, pil 34 ve odunlu-selülozik fiber yüzey değiştirme 35-37 olarak potansiyel kullanımı için araştırılmıştır. Nano selüloz içinde son ilgi bazlı kompozit malzemelerin selüloz liflerinin sülfürik asit hidrolizi ve pozitif yüklü polielektrolitler 38-43 hazırlanabilir selüloz nanokristallerin (CNC) bir çok katmanlı Lbl hazırlanması ve karakterizasyonuna yol açtı. Benzer çalışmalar da selüloz deniz tunicin ve katyonik polielektrolit 44, CNC ve eksiloglukan 45 elde nanokristalleri ve CNC ve kitosan 46 ile yapılmıştır. Katyonik polielektrolitler ile hamur elyaf, yüksek basınçlı homojenizasyon ile elde karboksile nanofibrillated selülozlar (NFCS) 'in çok tabakalı Lbl oluşumu olmuştur47-49 okudu. Hazırlanması, özellikleri ve CNCs uygulama ve nanofibrillated selüloz detaylı 50-53 gözden geçirilmiştir.

Bu çalışma lamelli yapısı ile bir biomimetic Lignoselülozik kompozit yolunda ilk adım olarak sıralı bir şekilde (örneğin nanocellulose ve lignin gibi) izole lignoselülozik polimerleri birleştirmek için potansiyel bir yol olarak lbl teknik inceleme gerektirir. Lbl teknik doğal bileşik 54 oluşumu için koşullar gibi, çözücü olarak, oda sıcaklığında, basınç, ve su olarak iyi huylu işlem koşulları için seçildi. Bu çalışmada, yapısal ahşap bileşenler, tetrametilpiperidin 1-oksil (TEMPO) serbest katmanlı filmler haline, kağıt hamuru ve izole edilmiş linyin aracılı oksidasyon ikinci yani selüloz mikro-iplikçiklerinin tabakalı birikmesi sunuldu. O iki farklı ligninler farklı ekstraksiyon teknikleri kullanıldığında, tek bir teknik ligninrganosolv işlemi hamur oluşturma ve diğer bir lignin izolasyonu esnasında daha az bir değişiklik ile bilyalı öğütme izole edilmiştir. Bu bileşikler, doğal hücre duvarına benzer mimarisi ile kararlı serbest-duran filmler yapma uygulanabilirliğini göstermek için, bu ilk çalışmada sentetik polielektrolit ile birleştirilir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

1.. Nanofibrillated Selüloz Preparasyon 55

  1. 2 L deiyonize su, bir kafa üstü karıştırıcı, ve pH sondası Setup bir 3 L üç boyunlu bir şişe.
  2. Lignini kraft hamuru,% 88 parlaklık (20 g, 1% (ağ / hac, kuru ağırlık temeli)) 2,2,6,6-tetrametilpiperidin 1-oksil (TEMPO) ekleme (0.313 g, 0.1 mmol / g selüloz) ve şişeye sodyum bromür (NaBr, 2.0 g, 1 mmol / g selüloz).
    1. Fiber dağılır ve hiçbir agrega reaksiyonu görülebilir kadar havai karıştırıcı ile hamur elyaf karıştırın.
      Not: Dispersiyon önce 3 L'lik şişeye hamuru ilave su içinde harç karıştırma ile destekli olabilir.
  3. Yavaş yavaş reaksiyon karışımına sodyum hipoklorit (NaClO, 51.4 mi, selüloz gramı başına 5 mmol) bir% 12 çözeltisinin eklenmesiyle oksidasyonunu başlatın.
    Not: reaksiyon boyunca tutarlılık için, 1.5 ml / dk 'lık bir püskürtme hızı ile NaClO sunmak için, bir şırınga pompası kullanımı.
  4. İkinci bir şırınga wi doldurunth sodyum hidroksit (NaOH, 0.5 M) ve manuel metre içine alkali çözeltisi, şişeye damla damla 10 ± 0.2 kısmındaki pH'yi sürdürmek için.
  5. Zamanla pH değişimi izlemek ve selüloz tüm ulaşılabilir hidroksil grupları oksitlendiği bir kez pH artık azalacak ve reaksiyon tamamlanır.
  6. NaClO kalan tüketmek aşırı EtOH ekleyin. 200 derece EtOH yaklaşık 6 ml orijinal NaClO tüm 100 mmol tüketecektir.
  7. Filtre ve pH nötr olana kadar reaktifleri uzaklaştırmak için arıtılmış su ile iyice oksitlenmiş lif yıkayın. Lif kurtarmak için bir Büchner gibi bir sepet santrifüj veya bazı arıtma cihazı kullanın. Ayrıca kullanılana kadar 4 ° C 'de fiber saklayın.
    Not: Deneyin tamamlanmasında, lif lif gramı başına 1,0-1,5 mmol arasında, kondüktometrik ufalama ile tespit edildiği üzere, bir karboksilik asit içeriğine sahip olmalıdır. TEMPO oksidasyonu sonra elyafın küçük bir görünüş farklı olmalıdır.
  8. TEMPO oksitlenmiş hamuru bir% 3 (w / v, kuru ağırlık temeli) bir bulamaç oluşturmak ve bulamaç kıvamlı hale gelir ve bıçaklar için süspansiyonun jelleşmesini havada iplik başlayana kadar bir Warring karıştırıcıda karıştırın.
    Not: Alt konsantrasyonları selüloz tüylenme gibi etkili çalışmaz.
    1. % 0.1 bulamaç harmanlanmış seyreltin (w / v) ve süspansiyon, şeffaf hale gelene kadar karıştırma devam eder.

QCM-D Deneyleri 2. Katman-katman Film Kaplama

  1. Aşağıdaki sulu çözeltiler hazırlayın ve 10.5 arasında bir pH değerine kadar 0.1 M NaOH çözeltisi ile her ayarlanması: sulu bir tampon çözelti (su ve NaOH); % 0.5 (ağırlık / hacim) polidialildimetilamonyum klorid (PDDA) sulu çözelti; ve% 0.01 (ağ / hac) lignin. 8.0 için 0.1% NFC süspansiyonun pH ayarlayın.
    Not: daha önce bu lignin alkalik pH 56 içinde, daha az toplu halde adsorbe gösterilmiştir, çünkü, bu deneyler için pH yükseltilmiştir.
  2. Temiz10 dakika boyunca (60 ° C'de 2 H O 2 03:01 NH4 OH konsantre), bir baz çözeltisi pirana [DİKKAT] kullanılarak, üretici firmanın tavsiyelerine göre bir altın kaplamalı kuvars kristal.
    1. , Saflaştırılmış su ile durulayın kristaller N2-akımında kuru darbe ve hemen havadan kirlenmesini önlemek için, kuartz kristali mikro terazi akış hücresi içine yerleştirin.
  3. Sıvıya maruz rezonans kristalin temel bir tepki elde etmek için akış hücresi üzerinden tampon geçirir.
    1. 5 dakika boyunca PDDA çözeltisine kuartz kristali maruz bırakılması ile kuvars kristali üzerine PDDA bir tabaka bırakın.
    2. 5 dk geri tampon çözeltisine geçiş yaptıktan sonra.
      Not: Aşama 2.3 'de bu işlem biriken polimer miktarı polimer çözeltisi viskozitesi etkisi olmadan belirlenebilir tek katmanlı bir yanıt oluşturur.
    3. Bir tampon r ile aşağıdaki sırayla diğer polimerlerin adsorpsiyonu tekrarlayıninse her bir adım arasında: PDDA (+) (aşama 2.3.1); lignin (-); PDDA (+); ve NFC (-). Polimerler ve nanopartiküller toplam 16 katmanları yatırmak döngüsü 4x tekrarlayın.

AFM ve Elipsometri Deney 3. Katman-katman Film Kaplama

  1. Hızlı epoksi yapıştırıcı kullanılarak cam mikroskop lamı mika dairesel bir disk tutkal. Yapışkan tedavileri sonra, mika diske bir parça bant ekleyin. Mika yüzey parçalamak için neden uzak bandı soyun.
    1. Birikimi katman öncesinde suda önemli durulama ardından 20 dakika için: asit piranha [DİKKAT] (H 2 O 2 03:01 H 2 SO 4) ile bir silikon gofret temizleyin.
  2. Çözeltiler 2.1 hazırlanmış olan, 2.3.3 'te belirtilen protokol aynı sırayla, aşağıdaki her bir çözelti içinde, cam bir kapak ya da bir taze temizlenmiş silikon gofret tutturulur Taze kırılmış mika ya da daldırma.
    Not: Bu teknik po katmanları yaratacaksırasıyla AFM veya Elipsometre, içine sokulabilir, bu yüzeylerin her biri üzerinde lymers.
  3. Görüntü bir atomik kuvvet mikroskobu ile tevdi katmanları. Numunenin görüntü toplarken 10 nm yarıçapı silikon ipuçları (yay sabiti 42 N / m) ile aralıklı temas modu ve konsol olarak kullanın. Set tarama boyutu 2.5 x 2.5 mikron, 512 gibi tarama noktası ve belirli örnek görüntüleri toplamak için 10 ayrılmaz kazanç olarak.
  4. Kurutulmuş Lbl filmlerin AFM ile tabakaların kalınlığı ölçümü, yumuşak bir plastik pipet kullanın ve mika yüzeyi üzerinde hazırlanan Lbl filmlerin yüzeyi boyunca bir çizgi için yara.
  5. Silikon gofret üzerine elipsometri ölçümü için mevduat LBL filmler. Sıklığı modunun çoklu açısı kullanılarak 632,8 nm bir dalga boyunda bir faz modülasyonlu Elipsometre ile kuru film kalınlığı ölçülür. 1 ° aralıklarla 85 ° ve 65 ° arasındaki açıları değişir.

4. Hazırlanması LBL Film Free-ayakta

  1. Cut0.13 mm kalınlığında ve otomatik kepçe koluna takmak olan selüloz asetat 25.4 x 7.6 mm dikdörtgen (CA) film (DS 2.5).
    Not: DS 3.0 Selüloz asetat kadar DS 2,5 tabakalı filmler kurtarmak için tercih edilir, aseton içinde çözünür değildir.
  2. Adım 2.1 'de konsantrasyonu ve pH değerine göre PDDA, lignin, ve nanocellulose çözeltileri her biri 500 ml beher doldurun.
    1. Her yerleştirme çevrimi için bir çalkalama solüsyonu olarak kullanmak için sulu tampon maddesi ile üç ek beher doldurun.
    2. 2.3.3 rapor aynı sırayla devam etmek kepçe kolu programlayın.
      Not: katman-katman işleminde, sıkı bir şekilde yüzeye bağlı değildir, bazı polimer desorbe olur, çünkü her bir ilgili polimer çözeltisi ardından farklı bir durulama çözeltisi kullanılması önemlidir. Durulama çözümler çapraz kontaminasyon hızla filmin yüzeyine "kusur" olarak adsorbe olabilir polielektrolit komplekslerin çökelmesi yol açar.
  3. Içinde çözüm değiştirinperiyodik 250 döngüleri sırasında beher Onlar çünkü kolloidal komplekslerinin bulutlu görünmeye başlar gibi. Bir seçenek taze bir çözüm sunmak veya özel giriş ve çıkışları ile polivinil klorür (PVC) kaplar Yaptı tampon peristaltik pompa kullanarak çözümün yenilenmesini otomatik hale getirmektir.
    Not: kaplarda Karıştırmalı çözüm yüzeye polielektrolitlerin difüzyonunu arttırmak yardımcı olur.
  4. Dikkatlice CA kenar açığa makas ile kurutulmuş numunenin kenarları Döşeme ve CA çözünmesi için aseton ile dolu bir kapalı cam bir Petri kabı içine yerleştirin.
    Not: Two filmler CA'nın ön ve arka bu deney sonra izole edilir.
  5. 24 saat boyunca, aseton içinde izole edilmiş filmler daldırın ve kalıntı CA kaldırılmasını maksimize etmek için aseton ile tekrar tekrar filmler yıkayın.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Yapısal Woody Polimer film Fabrikasyon QCM-D Analysis

Lignin Lbl adsorpsiyon, NFC ve PDDA ligninlerin iki türleri içeren iki farklı deneylerde QCM-D ile gerçek zamanlı olarak izlenmiştir. Bu analiz yöntemi molekülleri kuvars kristali yüzeyine tutunmasını zaman frekans değişiklikleri tespit etmek için çok hassas 1 iki bilayers (PDDA içeren bir yerleştirme döngüsü içinde QCM-D yanıtı ayrıntılı bir açıklamasını içeren Şekil:. HMWL ve PDDA: NC). Veriler frekans ve ...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Nanocellulose Fabrikasyon

Nanocellulose üretim için hamur elyafın başarılı oksidasyon kolay fibrilasyon için gereklidir. Oksidasyon yavaşça selülozun miktarına göre bilinen miktarlarda ilave edilmelidir mevcut sodyum hipoklorit, tarafından kontrol edilir. Sınırlı oksitlenmesi için bir nedeni, uzun bir süre için sodyum hipoklorit çözeltisinin depolanması sonucu ortaya çıkar. Bu azaltılmış oksidasyon etkinliği, reaksiyon sırasında not edilebilir; hamur bulamacı başarılı oksidasyon sırasında reaks...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

Teşekkürler

Bu çalışma Sürdürülebilir Nanoteknoloji programını desteklemek için Virginia Tech, Virginia Tech Graduate School Kritik Teknoloji ve Uygulamalı Bilimler Enstitüsü (İÇTAŞ) ve Doktora Bursiyer programı tarafından öncelikle desteklenen edildi ve aynı zamanda Tarım Amerika Birleşik Devletleri Bölümü, NIFA hibe sayısı 2010-65504-20429. Yazarlar ayrıca bu işe Rick Caudill, Stephen McCartney, ve W. Travis Kilisesi'nin katkıları teşekkür ederim.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Sülfat hamuruWeyerhaeuser%88'lik parlaklık seviyesinibağışladı
Organosolv ligninSigma Aldrich371017durduruldu
Sert ağaç öğütülmüş ahşap ligninkağıttaki
Polidialildimetilamonyum klorürSigma Aldrich409022Mn = 7.2 x 104, Mw = 2.4 x 105
2,2,6,6-Tetrametilpiperidin 1-oksil (TEMPO)Sigma Aldrich214000birincil alkollerin %98 saflıkta aldehitlere katalitik oksidasyonu, moleküler ağırlık 156.25 g/mol'dür
Sodyum bromürSigma AldrichS4547saflık &; %99,0, molekül ağırlığı 102,89
Sodyum hipokloritSigma Aldrich425044reaktif sınıfı, mevcut klor %10~15, moleküler ağırlık 74,44 g/mol
Sodyum hidroksitVWRBDH7221-40,5 N sulu çözelti, yoğunluk 1,02 g/ml, molekül ağırlığı 40 g/mol
Sodyum hidroksitAcros OrganicsAC12419-00100,1 N sulu çözelti, özgül ağırlık 1,0 g/ml, moleküler ağırlık 40 g/ mol
Amonyum hidroksitAcros OrganicsAC39003-0025Suda %25 çözelti, pH 13.6, yoğunluk 0.89, moleküler ağırlık 35.04 g/mol
Hidrojen peroksitFisher ScientificH325-100%30.0~32.0 sertifikalı ACS, pH 3.3, yoğunluk 1.11
Mika levhalarTED PellaNC9655733Pelco, V5 sınıfı, 10 x 40 mm, 23 mm T, minimum hava ve kabarcıklar, çok temiz
Sülfürik asitFisher ScientificA300-212%95,0~98,0 w/w, sertifikalı ACS plus, moleküler ağırlık 98,08 g/mol
Selüloz asetatMcMaster Carr8564K44ikame derecesi 2.5
EtanolDecon Laboratuvarları04-355-223200 kanıt (%100), USP
[başlık]
AsetonFisher ScientificA18-4saflık ve ge; %99,5, sertifikalı ACS reaktif sınıfı, yoğunluk 0,79 g/ml, moleküler ağırlık 58,08 g/mol
Şırınga pompasıHarvard Aparatı552226pompası 22 infüzyon/çekme, standart şırınga tutucu ile, akış hızı 0,002 &# 956; l/saat~55,1 ml/dk
Mill-Q su arıtma sistemiEMD MilliporeD3-UVDirect-Q, UV, su iletkenliği 18,5 MΩ · cm, 20 L rezervuar
pH metreMettler ToledoSeverMulti
BalanceMettler ToledoAB135-Sdoğruluk 0.1 mg
Atomik kuvvet mikroskobuİltica AraştırmalarıMFP-3D, Olimpik floresan mikroskop aşaması
ElipsometreBeaglehole Aletleri Fiber
santrifüjbilinmeyensepet stil santrifüj
Waring blenderWaringTicari
Ultrasonik işlemciSonicsSonics 750 W, ses muhafazası
Dağılım izlemeli kuvars kristal mikro terazi (QCM-D)Q-Sense Inc.E4, 5 MHz'lik temel frekansı ölçer ve 3 ~ 13 arasındaki tek sayılı üst tonları / harmonikleri izler, altın kaplı piezoelektrik kuvars kristalleri kullanır
kepçe koluLynxmotion
, referansa bakın ile Otomatik

Kaynaklar

  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).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Daha fazla makale keşfet

Katman Katman MontajKuvars Kristal MikroteraziAtomik Kuvvet MikroskopisiTaramalı Elektron MikroskopisiPolimer NanokompozitlerSelüloz Asetat AltlıkPDDA Polielektrolit
Nanocellulose, Lignin Fabrikasyon Serbest duran Filmler ve Sentetik polikatiyon: Biomimicking Wood Doğru
Bize Ulaşın
Kütüphaneye Öner

Gizlilik

Kullanım Koşulları

Politikalar

Telif Hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.