Name: Nanocellulose, Lignin Fabrikasyon Serbest duran Filmler ve Sentetik polikatiyon: Biomimicking Wood Doğru (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-06-17T22:45:00.000+00:00
Duration: 11 min 26 s
Description: Keşfedin nanoselüloz ve lignin kullanarak katman-katman montaj yöntemiyle odun hücre duvarlarını taklit etme tekniğini. Bu biyomalzeme yöntemi, enzim etkileşimlerini ve yapısal organizasyonu incelemek için kullanılır.

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

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&#39;nin katkıları teşekkür ederim.

1.. Nanofibrillated Selüloz Preparasyon 55 <ol><li> 2 L deiyonize su, bir kafa üstü karıştırıcı, ve pH sondası Setup bir 3 L üç boyunlu bir şişe. </li><li> 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). <ol><li> Fiber dağılır ve hiçbir agrega reaksiyonu görülebilir kadar havai karıştırıcı ile hamur elyaf karıştırın. Not: Dispersiyon önce 3 L&#39;lik şişeye hamuru ilave su içinde harç karıştırma ile destekli olabilir. </li></ol></li><li> 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 &#39;lık bir püskürtme hızı ile NaClO sunmak için, bir şırınga pompası kullanımı. </li><li> 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&#39;yi sürdürmek için. </li><li> Zamanla pH değişimi izlemek ve selüloz tüm ulaşılabilir hidroksil grupları oksitlendiği bir kez pH artık azalacak ve reaksiyon tamamlanır. </li><li> NaClO kalan tüketmek aşırı EtOH ekleyin. 200 derece EtOH yaklaşık 6 ml orijinal NaClO tüm 100 mmol tüketecektir. </li><li> 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 &#39;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. </li><li> 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. <ol><li> % 0.1 bulamaç harmanlanmış seyreltin (w / v) ve süspansiyon, şeffaf hale gelene kadar karıştırma devam eder. </li></ol></li></ol> QCM-D Deneyleri 2. Katman-katman Film Kaplama <ol><li> 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. </li><li> Temiz10 dakika boyunca (60 ° C&#39;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. <ol><li> , Saflaştırılmış su ile durulayın kristaller N2-akımında kuru darbe ve hemen havadan kirlenmesini önlemek için, kuartz kristali mikro terazi akış hücresi içine yerleştirin. </li></ol></li><li> Sıvıya maruz rezonans kristalin temel bir tepki elde etmek için akış hücresi üzerinden tampon geçirir. <ol><li> 5 dakika boyunca PDDA çözeltisine kuartz kristali maruz bırakılması ile kuvars kristali üzerine PDDA bir tabaka bırakın. </li><li> 5 dk geri tampon çözeltisine geçiş yaptıktan sonra. Not: Aşama 2.3 &#39;de bu işlem biriken polimer miktarı polimer çözeltisi viskozitesi etkisi olmadan belirlenebilir tek katmanlı bir yanıt oluşturur. </li><li> 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. </li></ol></li></ol> AFM ve Elipsometri Deney 3. Katman-katman Film Kaplama <ol><li> 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. <ol><li> 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. </li></ol></li><li> Çözeltiler 2.1 hazırlanmış olan, 2.3.3 &#39;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. </li><li> 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. </li><li> 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. </li><li> 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. </li></ol> 4. Hazırlanması LBL Film Free-ayakta <ol><li> 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. </li><li> Adım 2.1 &#39;de konsantrasyonu ve pH değerine göre PDDA, lignin, ve nanocellulose çözeltileri her biri 500 ml beher doldurun. <ol><li> Her yerleştirme çevrimi için bir çalkalama solüsyonu olarak kullanmak için sulu tampon maddesi ile üç ek beher doldurun. </li><li> 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 &quot;kusur&quot; olarak adsorbe olabilir polielektrolit komplekslerin çökelmesi yol açar. </li></ol></li><li> 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. </li><li> 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&#39;nın ön ve arka bu deney sonra izole edilir. </li><li> 24 saat boyunca, aseton içinde izole edilmiş filmler daldırın ve kalıntı CA kaldırılmasını maksimize etmek için aseton ile tekrar tekrar filmler yıkayın. </li></ol>

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

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...

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) &#39;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.

<table><tbody><tr><td>Sülfat hamuru</td><td>Weyerhaeuser</td>, <td>%88'lik parlaklık seviyesini</td> <td>bağışladı</td></tr> <tr><td>Organosolv lignin</td><td>Sigma Aldrich</td><td>371017</td><td>durduruldu</td></tr><tr><td>Sert ağaç öğütülmüş ahşap lignin</td><td>kağıttaki</td><td></td><td></td>referansa bakın</tr><tr><td>Polidialildimetilamonyum klorür</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-Tetrametilpiperidin 1-oksil (TEMPO)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>214000</td><td>birincil alkollerin %98 saflıkta aldehitlere katalitik oksidasyonu, moleküler ağırlık 156.25 g/mol'dür</td></tr><tr><td>Sodyum bromür</td><td>Sigma Aldrich</td><td>S4547</td><td>saflık &; %99,0, molekül ağırlığı 102,89</td></tr><tr><td>Sodyum hipoklorit</td><td>Sigma Aldrich</td><td>425044</td><td>reaktif sınıfı, mevcut klor %10~15, moleküler ağırlık 74,44 g/mol</td></tr><tr><td>Sodyum hidroksit</td><td>VWR</td><td>BDH7221-4</td><td>0,5 N sulu çözelti, yoğunluk 1,02 g/ml, molekül ağırlığı 40 g/mol</td></tr><tr><td>Sodyum hidroksit</td><td>Acros Organics</td><td>AC12419-0010</td><td>0,1 N sulu çözelti, özgül ağırlık 1,0 g/ml, moleküler ağırlık 40 g/ mol</td></tr><tr><td>Amonyum hidroksit</td><td>Acros Organics</td><td>AC39003-0025</td><td>Suda %25 çözelti, pH 13.6, yoğunluk 0.89, moleküler ağırlık 35.04 g/mol</td></tr><tr><td>Hidrojen peroksit</td><td>Fisher Scientific</td><td>H325-100</td><td>%30.0~32.0 sertifikalı ACS, pH 3.3, yoğunluk 1.11</td></tr><tr><td>Mika levhalar</td><td>TED Pella</td><td>NC9655733</td><td>Pelco, V5 sınıfı, 10 x 40 mm, 23 mm T, minimum hava ve kabarcıklar, çok temiz</td></tr><tr><td>Sülfürik asit</td><td>Fisher Scientific</td><td>A300-212</td><td>%95,0~98,0 w/w, sertifikalı ACS plus, moleküler ağırlık 98,08 g/mol</td></tr><tr><td>Selüloz asetat</td><td>McMaster Carr</td><td>8564K44</td><td>ikame derecesi 2.5</td></tr><tr><td>Etanol</td><td>Decon Laboratuvarları</td><td>04-355-223</td><td>200 kanıt (%100), USP</td></tr><tr><td colspan="4">[başlık]</td></tr><tr><td>Aseton</td><td>Fisher Scientific</td><td>A18-4</td><td>saflık ve ge; %99,5, sertifikalı ACS reaktif sınıfı, yoğunluk 0,79 g/ml, moleküler ağırlık 58,08 g/mol</td></tr><tr><td>Şırınga pompası</td><td>Harvard Aparatı</td><td>552226</td><td>pompası 22 infüzyon/çekme, standart şırınga tutucu ile, akış hızı 0,002 &# 956; l/saat~55,1 ml/dk</td></tr><tr><td>Mill-Q su arıtma sistemi</td><td>EMD Millipore</td><td>D3-UV</td><td>Direct-Q, UV, su iletkenliği 18,5 M&Omega; &#183; cm, 20 L rezervuar</td></tr><tr><td>pH metre</td> ile <td>Mettler Toledo</td><td></td><td>SeverMulti</td></tr><tr><td>Balance</td><td>Mettler Toledo</td><td>AB135-S</td><td>doğruluk 0.1 mg</td></tr><tr><td>Atomik kuvvet mikroskobu</td><td>İltica Araştırmaları</td><td></td><td>MFP-3D, Olimpik floresan mikroskop aşaması</td></tr><tr><td>Elipsometre</td><td>Beaglehole Aletleri Fiber</td><td></td><td></td></tr><tr><td>santrifüj</td><td>bilinmeyen</td><td></td><td>sepet stil santrifüj</td></tr><tr><td>Waring blender</td><td>Waring</td><td></td><td>Ticari</td></tr><tr><td>Ultrasonik işlemci</td><td>Sonics</td><td></td><td>Sonics 750 W, ses muhafazası</td></tr><tr><td>Dağılım izlemeli kuvars kristal mikro terazi (QCM-D)</td><td>Q-Sense Inc.</td><td>E4</td><td>, 5 MHz'lik temel frekansı ölçer ve 3 ~ 13 arasındaki tek sayılı üst tonları / harmonikleri izler, altın kaplı piezoelektrik kuvars kristalleri kullanır</td></tr> Otomatik <tr><td>kepçe kolu</td><td>Lynxmotion</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

nanocellulose, lignin fabrikasyon serbest duran filmler ve sentetik polikatiyon: biomimicking wood doğru

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

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.

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 ...

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.

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

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

Aşağıdaki deneyin genel amacı, selüloz nanofibrillerinin ligninle katmanlar halinde çöktüğü, odunsu bitkilerin yüksek düzeyde organize olmuş ikincil hücre duvarının bir taklidini oluşturmaktır. Bu, nanoselüloza fibrilasyonuna izin vermek için pulp lifinin oksitlenerek negatif yüklü karboksilat gruplarının oluşturulmasıyla ve ikinci bir adım olarak katman katman adsorpsiyon kullanılarak montajla gerçekleştirilir; nanoselüloz, sönümleme izlemeli bir kuvars kristal mikrobakiye ile izlenen, yüksek düzeyde organize olmuş filmler şeklinde çöktürülür. Ardından, bağımsız filmler oluşturmak amacıyla nanoselüloz, çözülebilir substratlar üzerine monte edilir.Kuvars kristal mikroterazi ölçümlerine ve mikroskopi ölçümlerine dayanarak, yüksek derecede yapılandırılmış odun polimer filmler olduğunu gösteren sonuçlar elde edilmiştir. Bu tekniğin, bileşenlerin rastgele bir karışımının çözücü dökümü (solvent casting) gibi mevcut yöntemlere göre temel avantajı, odun gibi doğal malzemeleri taklit etmek amacıyla malzemelerin film içindeki organizasyon biçimi üzerinde kontrol sahibi olmanızdır. Bu yöntem, selüloz alanındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir; örneğin, enzimlerin selülozu şe

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

Research

JoVE Journal

Chemistry

Kimya

Bir kağıt yapma işlemi kullanılarak sert ve sağlam bir kısa doğal elyaf preforme üretimi için yeni bir yöntem sunulmaktadır. Bakteriyel selüloz gevşek lifler için bağlayıcı olarak hareket eder ve aynı zamanda elyaf ön-parçaları için sertlik sağlar. Bu preform Gerçekten yeşil hiyerarşik kompozit malzemelerin üretilmesi için bir reçine ile infüze edilebilir.

Binder Bakteriyel Selüloz kullanmak Sağlam Doğal Elyaf preform üretim

Yüksek derecede kararlı ağaç lifi bazlı tüylü nanopartiküller ve fonksiyonel selüloz bazlı biyopolimerler hazırlamak için sentez şemaları detaylandırılmıştır.

Son derece kararlı, Fonksiyonel Tüylü Nanoparçacıklar ve Ahşap Elyaf Biyopolimerler: Sürdürülebilir Nanoteknoloji Doğru

Burada son derece geri dönüştürülebilir katı dikarboksilik asitler kullanılarak yüksek termal olarak kararlı ve karboksile selüloz nanokristallerinin (CNC) ve nanofibrillerin (CNF) yeşil ve sürdürülebilir üretimler için yeni bir yöntem ortaya koymaktadır.

Termal Kararlı ve Carboxylated Selüloz Nanokristaller ve nanofibrillerin kullanarak yüksek Geri Dönüşümlü Dikarboksilik Asitler yeşil ve düşük maliyetli üretim

Bu çalışma, 3D, biyo-uyumlu yan zincir sıvı kristal elastomerler (LCEs) göre biyolojik olarak parçalanabilen, köpük-benzeri hücre iskeleleri hazırlanması için bir yöntem sunar. Konfokal mikroskopi deneyleri köpüğümsü LCEs hücre eki, proliferasyon ve C2C12s miyoblastların kendiliğinden uyum sağlamak olduğunu göstermektedir.

3D Mekansal Hücre Kültürleri için hücre yapı iskeleleri olarak biyo-uyumlu sıvı kristal Elastomer Köpüklerin sentezi

Selüloz nanolber biotemkaplama Palladium kompozit Aerogels için bir sentez yöntemi sunulmaktadır. Elde edilen kompozit Aerogel malzemeleri kataliz, algılama ve hidrojen gazı depolama uygulamaları için potansiyel sunar.

Selüloz nanofiber Biotemkaplama Palladium kompozit Aerogels için sentez yöntemi

Bu protokol üç kritik adım gelişmekte olan i) doğru kompozisyon ve 3D II) İskele çeşitli yazdırma selüloz hidrojel mürekkep tutarlılığını gözenek yapıları durumu iyi sadakat ve boyutları ve III) gösterimi ile kıkırdak rejenerasyon için benzetimli vücut koşullarda mekanik özellikleri.

3D gözenekli selüloz Nanocomposite hidrojel iskele baskılı

Delignified yoğun ahşap kısmen doğal elyaf takviyeli yerine büyük potansiyele sahip yeni bir umut verici hafif, yüksek performanslı ve biyo-tabanlı malzeme temsil eder- veya cam elyaf takviyeli kompozitgelecekte. Burada iki çok yönlü üretim yolları mevcut ve karmaşık kompozit parçalar oluşturmak için olasılığını göstermektedir.

Ahşap Tabanlı Yüksek Performanslı Kompozitlerin İmalatı ve Tasarımı

Döngüsel malzeme ekonomisine yönelik kapalı döngü yaklaşımının bir örneği burada açıklanmıştır. Biyobazlı yarı aromatik polyesterlerin polimerizasyon, depolimerizasyon ve daha sonra verimlerinde veya nihai özelliklerinde sadece küçük değişikliklerle yeniden polimerize edildiği bir bütün sürdürülebilir döngü sunulmaktadır.

Moleküler Geri Dönüşüm için Tasarlanmıştır: Lignin Türevi Yarı Aromatik Biyobaz Polimer

Lignoselülozik biyokütle üzerinde verimli bir termo-mekano-kimyasal ön işlem sağlamak için çok yönlü bir çift vidalı ekstrüzyon işlemi geliştirilmiştir ve bu da ortalama fiber en boy oranının artmasına neden olur. Doğal bir bağlayıcı, fiber rafine edildikten sonra sürekli olarak eklenebilir ve elde edilen ekstrüde malzemenin sıcak preslenilmesinden sonra geliştirilmiş mekanik özelliklere sahip biyo bazlı fiberboardlara yol açabilir.

Yenilenebilir Fiberboard Üretmek için İki Vidalı Ekstrüzyon Prosesi

Bu protokol, hücre yüzeyi reseptörlerinin, Kit'in (CD117) ve yüksek benzeşimli IgE reseptörlerinin (FcφRI) hücre canlılığı ve fenotipik ekspresyumu açısından fare kemiğinden türetilmiş mast hücreleri ile kristal nanoselüloz (CNC)/agarose kompozit hidrojel biyomalzeme mürekkebinin biyouyumluluğunu hızla değerlendirmek için bir yöntemi vurgulamaktadır.

Kemik İliği Türevi Mast Hücre Kültürü için Kristal Nanoselüloz Gömülü Agarose Biyomalzeme Mürekkep İmalatı

Biyouyumlu lignin mikro ve mikron altı partiküllerin sentezi ve karakterizasyonu için yeni, basit metodolojileri açıklıyoruz. Bu formülasyonlar, heteropolimerin kullanımı için kolay bir yaklaşımın yanı sıra biyotıp, farmasötik teknoloji ve gıda endüstrisinde potansiyel uygulanabilirliği olan çok işlevli taşıyıcı matrislerin rasyonel tasarımı için bir alternatif sağlar.

Yeni Alkali Lignin Mikro-/Submikron Partiküllerinin Yeşil Sentezi, Karakterizasyonu, Kapsüllenmesi ve Salınım Potansiyelinin Ölçülmesi

Keşfedin nanoselüloz ve lignin kullanarak katman-katman montaj yöntemiyle odun hücre duvarlarını taklit etme tekniğini. Bu biyomalzeme yöntemi, enzim etkileşimlerini ve yapısal organizasyonu incelemek için kullanılır.

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

Daha fazla video keşfet