緒論:寫作既是個人情感的抒發,也是對學術真理的探索,歡迎閱讀由發表云整理的11篇超分子化學論文范文,希望它們能為您的寫作提供參考和啟發。
主管單位:中國科協
主辦單位:中國化學會
出版周期:月刊
出版地址:江蘇省南京市
語
種:中文
開
本:大16開
國際刊號:1001-4861
國內刊號:32-1185/O6
郵發代號:28-133
發行范圍:國內外統一發行
創刊時間:1985
期刊收錄:
CA 化學文摘(美)(2009)
SCI 科學引文索引(美)(2009)
CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)
中國科學引文數據庫(CSCD―2008)
核心期刊:
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
期刊榮譽:
一門科學的內涵和定義至少有四個屬性:
整體和局部性科學是一個復雜的知識體系,好比一塊蛋糕。為了便于研究,要把它切成大、中、小塊。首先切成自然科學、技術科學和社會科學三大塊。在自然科學中,又有許多切法。一種傳統的切法是分為物理學、化學、生物學、天文學、地理學等一級學科。近年來又有切成物質科學、生命科學、地球科學、信息科學、材料科學、能源科學、生態環境科學、納米科學、認知科學、系統科學等的分類方法。化學是從科學整體中分割開來的一個局部,它和整體必然有千絲萬縷的聯系。這是它的第一個屬性。
學科之間的關聯和交叉如果把科學整體看成一條大河,那么按照各門科學研究的對象由簡單到復雜,可以分為上游、中游和下游。數學、物理學是上游科學,化學是中游科學,生命科學、社會科學等是下游科學。上游科學研究的對象比較簡單,但研究的深度很大。下游科學的研究對象比較復雜,除了用本門科學的方法以外,如果借用上游科學的理論和方法,往往可以收到事半功倍之效。所以“移上游科學之花,可以接下游科學之木”。具有上游科學的深厚基礎的科學家,如果把上游科學的花,移植到下游科學,往往能取得突破性的成就。例如1994年諾貝爾經濟獎授予納什,他在1950年得數學博士學位,1951-1958年任美國麻省理工學院數學講師、副教授,后轉而研究經濟學,把數學中概率論之花,移到經濟學中來,提出預測經濟發展趨勢的博弈論,因而獲得諾貝爾經濟獎。
發展性化學的內涵隨時代前進而改變。在19世紀,恩格斯認為化學是原子的科學(參見《自然辯證法》),因為化學是研究化學變化,即改變原子的組合和排布,而原子本身不變的科學。到了20世紀,人們認為化學是研究分子的科學,因為在這100年中,在《美國化學文摘》上登錄的天然和人工合成的分子和化合物的數目已從1900年的55萬種,增加到1999年12月31日的2340萬種。沒有別的科學能像化學那樣制造出如此眾多的新分子、新物質。現在世紀之交,我們大家深深感受到化學的研究對象和研究內容大大擴充了,研究方法大大深化和延伸了,所以21世紀的化學是研究泛分子的科學。
定義的多維性一門科學的定義,按照從簡單到詳細的程度可以分為:(1)一維定義或X-定義,X是指研究對象。(2)二維定義或XY-定義。Y是指研究的內容。(3)三維定義或XYZ-定義。Z是指研究方法。(4)四維定義或WXYZ定義,W是指研究的目的。(5)多維定義或全息定義。一門科學的全息定義還要說明它的發展趨勢、與其他科學的交叉、世紀難題和突破口等等。這樣才能對這門科學有全面的了解。下面以化學為例加以說明。
化學的一維定義
21世紀的化學是研究泛分子的科學。泛分子的名詞是仿照泛太平洋會議等提出的。泛分子是泛指21世紀化學的研究對象。它可以分為以下十個層次:(1)原子層次,(2)分子片層次,(3)結構單元層次,(4)分子層次,(5)超分子層次,(6)高分子層次,(7)生物分子和活分子層次,(8)納米分子和納米聚集體層次,(9)原子和分子的宏觀聚集體層次,(10)復雜分子體系及其組裝體的層次。
化學的二維定義化學是研究X對象的Y內容的科學。具體地說,就是:化學是研究原子、分子片、結構單元、分子、高分子、原子分子團簇、原子分子的激發態、過渡態、吸附態、超分子、生物大分子、分子和原子的各種不同維數、不同尺度和不同復雜程度的聚集態和組裝態,直到分子材料、分子器件和分子機器的合成和反應,制備、剪裁和組裝,分離和分析,結構和構象,粒度和形貌,物理和化學性能,生理和生物活性及其輸運和調控的作用機制,以及上述各方面的規律,相互關系和應用的自然科學。
化學的三維定義化學是用Z方法研究X對象的Y內容的科學。化學的研究方法和它的研究對象及研究內容一樣,也是隨時代的前進而發展的。在19世紀,化學主要是實驗的科學,它的研究方法主要是實驗方法。到了20世紀下半葉,隨著量子化學在化學中的應用,化學不再是純粹的實驗科學了,它的研究方法有實驗和理論。現在21世紀又將增加第三種方法,即模型和計算機虛擬的方法。化學的四維定義化學是用Z方法研究X對象的Y內容以達到W目的的科學。化學的目的和其他科學技術一樣是認識世界和改造世界,但現在應該增加一個“保護世界”。化學和化學工業在保護世界而不是破壞地球這一偉大任務中要發揮特別重要的作用。造成污染的傳統化學向綠色化學的轉變是必然的趨勢。21世紀的化工企業的信條是五個“為了”和五個“關心”:為了社會而關心環保;為了職工而關心安全、健康和福利;為了顧客而關心質量、聲譽和商標;為了發展而關心創新;為了股東而關心效益。
化學的多維定義———21世紀化學研究的五大趨勢
1、更加重視國家目標,更加重視不同學科之間的交叉和融合在世紀之交,中國和世界各國政府都更加重視國家目標,在加強基礎研究的同時,要求化學更多地來改造世界,更多地滲透到與下述十個科學郡的交叉和融合:1數理科學,2生命科學,3材料科學,4能源科學,5地球和生態環境科學,6信息科學,7納米科學技術,8工程技術科學,9系統科學,10哲學和社會科學。這是化學發展成為研究泛分子的大化學的根本原因。所以培養21世紀的化學家要有寬廣的知識面,多學科的基礎。
2、理論和實驗更加密切結合
1998年,諾貝爾化學獎授予W.Kohn和J.A.Plple。頒獎公告說:“量子化學已經發展成為廣大化學家所使用的工具,將化學帶入一個新時代,在這個新時代里實驗和理論能夠共同協力探討分子體系的性質。化學不再是純粹的實驗科學了。”所以在21世紀,理論和計算方法的應用將大大加強,理論和實驗更加密切結合。
3、在研究方法和手段上,更加重視尺度效應
20世紀的化學已重視宏觀和微觀的結合,21世紀將更加重視介乎兩者之間的納米尺度,并注意到從小的原子、分子組裝成大的納米分子,以至微型分子機器。
4、合成化學的新方法層出不窮合成化學始終是化學的根本任務,21世紀的合成化學將從化合物的經典合成方法擴展到包含組裝等在內的廣義合成,目的在于得到能實際應用的分子器件和組裝體。合成方法的十化:芯片化,組合化,模板化,定向化,設計化,基因工程化,自組裝化,手性化,原子經濟化,綠色化。化學實驗室的微型化和超微型化:節能、節材料、節時間、減少污染。從單個化合物的合成、分離、分析及性能測試的手工操作方法,發展到成千上萬個化合物的同時合成,在未分離的條件下,進行性能測試,從而篩選出我們需要的化合物(例如藥物)的組合化學方法。
5、分析化學已發展成為分析科學分析化學已吸收了大量物理方法、生物學方法、電子學和信息科學的方法,發展成為分析科學,應用范圍也大大拓寬了。分析方法的十化:微型化芯片化、仿生化、在線化、實時化、原位化、在體化、智能化信息化、高靈敏化、高選擇性化、單原子化和單分子化。單分子光譜、單分子檢測,搬運和調控的技術受到重視。分離和分析方法的連用,合成和分離方法的連用,合成、分離和分析方法的三連用。
一門課程的緒論課講授得如何,直接影響到學生對教師及教材的推測評價。如果緒論課沒講好,學生一開始對這門學科的性質、重要性不清楚,自然就會影響以后的聽課效果和學習積極性。基礎化學原理是一門重要的基礎課,并且面對大一新生開設,所以在使學生樹立正確的學習態度、培養獨立學習能力以及促使其盡快適應大學階段的學習規律等方面都起著重要的不可替代的作用。在教學過程中我們發現,多數大一新生在入學初期不能積極主動應對角色的轉換,對自己所屬專業知之甚少,特別是對于基礎化學原理課程的重要性及其與專業課的關系幾乎一無所知,因而往往忽視對該課程的學習。為了解決上述問題,我們認為教師必須重視基礎化學原理緒論課的教學,精心設計教學內容,使學生在學習該課程的第一時間,就能清楚地認識到學習本課程的重要性和必要性,激發學生學習本課程的興趣和責任感[1],初步了解大學的學習規律和學習方法。
2教學內容設計
(1)關注化學學科發展,講授內容與時俱進。化學學科隨著時代的發展而不斷發展,所以基礎化學原理緒論課的講授內容必須能夠體現化學學科的發展。比如在向學生介紹化學的定義時,需要使學生認識到化學的定義有一個逐漸演變的過程。在19世紀,化學被認為是原子的科學,發現新元素是19世紀到20世紀上半葉化學科學的前沿;隨著20世紀下半葉科學的迅速發展,化學的主要任務不再是發現新元素,而是合成新分子,所以化學被認為是分子的科學;進入21世紀,由于化學的研究對象和研究內容大大擴充,研究方法大大深化和延伸,化學被認為是研究泛分子的科學[2]。泛分子可以分為原子、分子片、結構單元、分子、超分子、高分子等10個層次。鑒于課時及學生的知識水平有限,筆者沒有對這10個層次一一講解,而是以艾滋病毒(HIV)與C60能夠形成超分子,從而利用C60可以抑制HIV為例,簡單介紹超分子的概念,使學生對當今化學學科的研究對象認識更加深刻,且對化學這門學科有了一個嶄新的認識。
(2)根據不同專業因材施教,樹立專業思想和信心。對于不同專業的學生,緒論課講授的內容應與其專業有一定聯系。本文以授課對象是化學工程專業的學生為例,說明緒論課在內容設計上要有針對性。在向學生講解化學學科在科學領域及國民經濟發展中的地位時,為說明化學技術能創造出巨大的經濟效益,筆者著重向學生介紹2007年度國家最高科學技術獎獲得者閔恩澤教授。他接連攻克重重難關,最早研制出了我國煉油工業急需的催化劑,奠定了我國煉油催化劑發展的基礎。之后我國煉油催化劑品種不斷豐富和齊全,并形成系列,不但大大滿足了國內煉油生產的需要,也使我國逐漸成為世界少有的裂化催化劑出口國之一。豐富生動的實例使學生認識到從事化學化工行業大有用武之地,而當務之急是學好基礎課程———基礎化學原理。在向學生介紹化學學科的發展趨勢時,我們引用了徐光憲院士的觀點“21世紀的化學研究有六大趨勢”[2],針對化學工程專業的學生,筆者重點向學生介紹這六大發展趨勢中的第四和第五大趨勢。首先向學生介紹第四大趨勢即合成新分子和新材料仍是化學學科的主要任務,以滿足人類生活和高新技術發展的需要。之所以向學生重點介紹第五大趨勢即造成污染的傳統化學向綠色化學的轉變是必然的趨勢,是因為傳統的化工企業在滿足社會發展需要的過程中,也同時帶來很多嚴重的負面問題。此時應向學生明確指出,化學化工行業不是環境污染的罪魁禍首,化學是能夠治理環境、保護環境的。作為一名化工專業的學生,更加有責任學好化學、用好化學,以保護我們的生存環境。由此引出“走綠色化的道路是化學工業發展的唯一出路,也是必然趨勢”。此外,根據學生的反饋信息,大一新生已對今后的就業密切關注,所以我們在緒論課教學中對學生今后的就業前景進行了簡單介紹。通過以上有針對性的介紹,能夠使學生對本專業具有更加深刻的認識,同時使學生堅定了獻身化學化工事業的信念和決心。
(3)密切聯系實際,旁征博引,使教學內容具有時代性和趣味性。如果教學內容枯燥無味,僅僅是一些定義和原理的簡單堆積,就不可能吸引學生的注意力,收不到應有的教學效果。為了講好緒論課,我們充分利用期刊及網上資源,搜集了許多新資料,并利用多媒體向學生提供了大量與教學內容相關的自然、人文圖片以及動畫等資料,力求使教學內容具有時代性和趣味性。比如無機化學與分析化學的研究內涵就是通過具體實例(如某著名進口品牌化妝品檢測出禁用成分鉻和釹)引出的:通過介紹鉻與釹的特征與性質引出“無機化學是研究所有元素的單質和化合物的組成、結構、性質和反應的學科”;通過引用檢測機構對鉻和釹含量的測試結果指出“分析化學是研究物質組成成分及其含量的測定原理、測定方法和操作技術的學科”。資料的搜集和整理以及圖文并茂、生動有趣的多媒體課件的制作需要花費大量時間和精力,但為了提高緒論課教學質量,這個過程是必不可少的。
增設必要工科基礎課程,夯實工科基礎應用化學專業兼具理科和工科的特點,需要有堅實的化學基礎理論還需要兼具必要的化工基礎理論。原有的《化工基礎及實驗》是為非工科化學類專業開設的基礎課程,已遠遠不能適應目前應用化學專業的培養目標。因此,必須采用化工基礎理論課程———《化工原理及實驗》取代原有的化工基礎及實驗課程。《化工原理》是以四大化學為前修課程的一門化工基礎理論課程。開設學時設定為72+36學時,分別在第四學期和第五學期開課。《化工原理實驗》課程設置36學時,第五學期開課。此外,工科學生的培養,尤其是化工方向,離不開相應的電子電工學基礎以及工程制圖或化工制圖等方向的課程。在保證數學、物理等學科基礎平臺課程的基礎上,必須在專業基礎平臺課程中增設《電子電工學及實驗》和《工程制圖》課程及金工實習環節。《電子電工學及實驗》設置共72學時,其中36學時講授,36學時實驗,第三學期開課。《工程制圖》設置為54學時,第三學期完成課程教學。金工實習2周,第五學期進行。
開設“寬口徑”專業選修課程模塊應用化學還是一個包容性很強的學科。從全國重點高校的應用化學專業培養方案來看,各個高校的專業課程體系特色模塊差異較大,但是都體現自己的科研特色。例如北大,具有核藥物化學、輻射化學和輻射高分子、超分子化學與材料、新能源與材料和核環境化學5個特色研究方向,并開設應用輻射化學、應用放射化學等方面的選修課程。因此在專業課程設置中必須和學科科研特色結合起來,開設相關課程。根據自身學科科研特色以及師資力量,我們設置3類可供選擇的專業選修課程:偏向理學的應用化學方向模塊課程、偏向工科的專業方向模塊以及高分子材料方向模塊。此外,根據目前我院教師們的學術專長、特色研究方向和未來發展趨勢,開設了應用化學前沿講座、日用化學品、阻燃技術,農藥化學、高分子助劑及應用、染料化工與助劑、催化原理、精細化學品開發與設計等選修課程,開闊學生視野的同時,分享老師們研發產品的經驗、教訓以及研發思路。
以“大論文”為抓手,強化實踐教學環節
實踐教學是培養學生創新能力和應用型綜合人才的重要環節。在強化“基礎課程實驗—專業實驗—金工實習,工廠見習和頂崗實習—畢業論文”多層次課內實踐教學體系[2]的基礎上,我們采用以畢業論文環節為抓手,強化實踐教學環節。畢業論文是本科生人才培養鏈條中的一個重要綜合性實踐教學環節,對于保證人才質量、與人才市場對接是至關重要的。針對目前畢業論文環節設置不合理,時間短,任務重,監管不嚴的問題,我們采取“大論文”措施改革畢業論文環節,通過延長時間,注重過程,加強監管,使其真正成為“培養學生創新能力”的平臺。“大論文”之“大”主要體現在:思想意識上對畢業論文重視程度的提高;畢業論文要求的拔高;畢業論文時間的增加;畢業環節和專業課程的關聯與銜接更加密切;學生能力培養也更加綜合、立體等方面。首先,畢業論文開始時間提前到第五學期,在學生專業基礎課程學習完之后,即對學生開展畢業論文要求的教育,同時結合學院教師科研特色開展專業研究方向介紹,開闊學生視野,幫助學生了解相關研究領域、研究方向,并在此基礎上雙向選擇學生感興趣的課題和指導老師。然后根據課題,在指導老師的指導下,使學生有目的地選修必要的專業選修課程,為進入課題研究打下扎實的理論基礎。結合第五學期設置的文獻檢索課程和專業英語課程,在相關課程教師和課題指導老師的共同指導下,圍繞自選課題進行相關文獻信息的檢索,和專業文獻的閱讀與翻譯,相應考核成績分別記錄為文獻檢索及專業英語的課程成績。第六到第八學期,學生進入實驗室,在指導老師的指導下進行課題的初步探索。并在課題老師的指導下繼續選擇必要的專業課程進行學習。這個過程中,實施論文中期檢查回報和畢業答辯的監管。嚴格管理程序,設置必要的獎勵機制和淘汰機制,激發學生的主動性和創造熱情。
增加學生選課自由度,逐步實現自我規劃,自我培養
中圖分類號:TQ137.1+2 文獻標志碼:A
文章編號:0367-6358(2015)03-0184-03
MnO2納米晶是重要的Ⅱ~Ⅵ族寬禁帶直接帶隙的半導體材料,在催化、吸附、超級電容器、納米反應器、燃料電池、傳感器和生物技術等領域都展現出了巨大的潛力,受到國內外許多研究者的廣泛關注。近年來,形貌及尺寸規整可控的MnO2納米晶的合成是目前十分引人注目的研究領域,制備合成中的形貌調控及其功能化是這些納米材料能夠得到應用的關鍵問題。目前已能采用多種方法,通過調控合成條件,制備出不同形貌維數的MnO2納米微粒。本文歸納為四個主要大類:零維MnO2納米晶;一維MnO2納米晶;二維MnO2納米晶;三維MnO2納米晶。并提出了MnO2納米晶形貌維數控制的發展方向。
1 MnO2納米晶的不同形貌
1.1 零維MnO2納米晶
MnO2納米晶在空間三維尺度均受約束,如顆粒、團簇(指由幾個乃至上千個原子、分子或離子通過物理或化學結合力組成的相對穩定的微觀或亞微觀聚集體)、立方體、多面體等。
張學萍等利用超分子蛋白納米空腔結構作為反應模板礦化組裝納米材料,馬脾脫鐵蛋白作為限制性反應器控制金屬離子水解、氧化還原等反應,堿性條件下原位合成出直徑3~8nm左右,均一的球形顆粒狀MnO2納米晶,而超分子蛋白是合成納米無機材料限制性反應的一種理想生物模板。
中國科學院電工研究所將過硫酸鉀,硫酸錳,硝酸鋁加入到水熱反應釜中,加人去離子水充分攪拌后,在110~140℃水熱反應1~12h后自然冷卻至室溫,得到的產物是α-MnO2星型納米團簇,硝酸鋁的加入是改變MnO2納米形貌的主要影響因素。
選用Mn(CH3COO)2?4H2O為前驅體,以十八烯為溶劑,在表面活性劑油酸和油胺存在時,在高溫條件下通過“一鍋法”制得50~100nm左右類四角星形狀的MnO納米粒子,利用高錳酸鉀可將此納米粒子表面氧化為MnO2,并保持類四角星形狀,反應過程中表面活性劑的種類及濃度對產物的形貌和粒徑分布有重要的影響。
1.2 一維MnO2納米晶
MnO2納米晶在空間有兩維處于納米尺度并受到約束,例如線、帶、棒、管等。
王譯瑩以高錳酸鉀為錳源,在離子液體1-丁基-3甲基咪唑六氟磷酸鹽水溶液中通過微波加熱法制備了平均直徑為15nm、平均長度為2μm的α-MnO2納米線,發現反應時間和離子液體對產物的形貌和尺寸起著關鍵作用。
文獻在150℃水熱條件下,以CTAB作為模板導向劑,用HMnO4氧化Mn(CH3COO)2,制備出厚度約幾個納米,長約1μm左右的β-MnO2納米帶,模板劑CTAB是納米帶形成的決定因素。
以鋸屑為模板,結合溶膠一凝膠法成功地合成出形態規整、平均直徑約8nm、平均長度120nm左右的β-MnO2納米棒,天然多孔材料一鋸屑為MnO2納米棒的成型提供了骨架。
文獻分別以反應溫度100℃和150℃,用水熱法合成出兩種不同納米結構γ-MnOOH為前驅物,采用單模式微波加熱法在170℃下、反應20min分別制備了直徑在5~20nm之間,長度約幾微米的α-MnO2納米纖維及直徑在100~250nm之間、長度達數十微米β-MnO2納米棒,且γ-MnOOH納米棒前驅物起著模板作用。
采用化學沉積和500℃熱處理的方法在多孔氧化鋁(AAO)模板中成功地合成了超級電容器電極材料γ-MnO2納米管,管直徑約200nm,壁厚約40nm,孔徑約120nm,可以通過調節AAO模板孔徑大小來實現γ-MnO2納米管的可控生長。
1.3 二維MnO2納米晶
MnO2納米晶在三維空間中有一維在納米尺度,超薄膜狀、盤狀、片狀,這些納米結構與體材料相區別,統稱為低維納米結構。
危光明的碩士學位論文以金屬鈦片為金屬基底,以酸性高錳酸鉀為前驅體,采用水熱法在金屬Ti片表面制備出生長很均勻的MnO2納米片陣列材料,其片厚度10~20nm左右,納米片之間還有大量的空間。
目前,某團隊以硫酸錳和高錳酸鉀/聚乙烯吡咯烷酮為基本水熱研究體系,在水熱溫度150℃,水熱時間14h,控制pH為14時,得到層狀結構的δ-MnO2納米片,pH的變化是形貌主要影響因素,會改變了溶液中鉀離子和水分子的結合狀態,從而引起結構之間的轉變。
1.4 三維MnO2納米晶
MnO2納米晶由多個次級幾何單體結構通過設計、組裝構筑成更為復雜的建筑體,如四角體、花狀、核殼結構等。
通過在微酸性環境中高錳酸鉀自身分解反應,采用低溫水熱反應成功制得花狀層狀氧化錳,溫度對花狀形貌的影響較大,120℃為較均勻的花球形貌,140℃花球形貌聚集為花簇狀結構,當溫度升到160℃時,層狀結構發生坍塌,形成隱鉀錳礦型的納米線結構形貌。
劉延雨等采用操作簡單、經濟可行的界面合成法在H2O/CH2Cl2界面上成功制得平均孔徑為5.9nm、比表面積為322.5m2/g,孔容為0.451cm3/g,由中空的亞微米級的MnO2刺球堆積排列而成介孔MnO2材料。
文獻采用水熱法,調節原料高錳酸鉀和硫酸錳的物質的量配比為6:1時,制備出由納米片構成,形似海膽,直徑約為0.5~1μm的球形δ-MnO2,K+可被認為是形成MnO2隧道結構和層狀結構的模板。
中圖分類號:TSl02.52文獻標識碼:A
超細纖維通常分為兩大類,即長絲和短纖。長絲的除了絲密度相對較大的采用直接紡絲法,絕大部分是采用復合紡絲法。復合紡絲法中線密度較大的主要采用復合裂片剝離法,線密度很小的主要采用海島溶離法。
海島型復合纖維是由兩種不同溶離性能的聚合物分別作為"島"和"海"組分制成的。島組分一般選用聚酯(PET)或聚酰按(PA),海組分一般選用丙烯酸酯,聚苯乙烯,低密度聚乙烯和陽離子可染聚酯(COPET)等。剝離時,使復合原絲中的"海"組分溶離,留下"島"組分即海島型的超細纖維(稱海島絲)。通常線密度在0.11~0.01ldtex范圍內,一些特殊用途的纖維,線密度更低,最低可達0.0001dtex。通常島的數為16、36、37、5l和64,目前已經可以生產出島數超過100的超細纖維,最高可達1000左右。海和島的比例也有不同,早期為60:40左右,目前為30~20:70~80,甚至可以使海島組分減少至2%一10%,海島型復合超細纖維的染整加工過程為前處理(退漿,精練、松弛、預定形、堿減量開纖)、染色和后整理。
1前處理
1.1退漿與精練
海島絲線刻度大小,比表面積大,因此上漿量和上油量大,上漿量(約4%~6%)比常規纖維(約3%)多一倍左右,上油量(2.0%~4.0%)比常規纖維(0.5%~1.0%)多近三倍。在預定形前必須把漿料和油劑除盡(一般殘油率
1.2松弛與預定形
松弛處理可使海島型超細纖維織物有效收縮以獲得良好的蓬松感,松弛處理時織物完全處于無張力狀態下,經濕熱、干熱作用,纖維間產生收縮差異,從而提高織物的回彈性,平滑性和蓬松性。
預定形溫度一般控制在180℃~190℃。溫度太低,布面皺痕不易去盡,織物抗皺性差,易產生染色疵病,門幅穩定性不夠,并影響手感和風格;溫度過高,布面發硬,增加堿減量難度,還會產生色邊染疵。如果海島纖維是COPET,預定形溫度在155℃~165℃,否則開纖較難。
1.3堿減量開纖。
海島型超細纖維的開纖需要溶解或分解海組分,才能得到極細的島纖維。常用堿來溶離海組分,使其堿性水解為水溶性物質而達到開纖,而島纖維又很少受到損傷。不僅要光分去除海纖維,又要防止島纖維是受到損傷,還要注意高收縮纖維的損傷和收縮程度。
開纖好壞對后加工影響很大,特別是對染色和磨絨。完全開纖后,每根紗含有數量多達數千根的超細纖維,所以非常柔軟,透氣性也好,磨絨后可在織物表面形成濃密的絨毛。
不同的海島纖維,島與海的復合比例,紡絲溫度,冷卻成形條件和拉伸卷繞條件等都影響開纖維難易,因此開纖條件也是不同的。
用燒堿作為開纖劑雖然速度較快,但控制較難,在海組分不斷溶解的同時,島組分也遭到水解,特別是先被開纖出來的島纖維,會發生水解剝皮作用。這樣的產品不僅強力差,絨毛豐滿度、彈性也差,染色鮮艷度和染色牢度也差,而且加工穩定性和重現性也差。因此選用多種堿劑,添加適當的表面活性劑和控制溫度,時間對開纖都很重要。
通常都是采用測定失重率來控制,由于堿的作用,可能有多方面的失重,包括織物上的未去除的漿料和油劑(量很少),海組分的溶脫,島組分PET的水解剝皮、高收縮PET纖維比較容易水解失重,后兩種失重是應當防止的。失重度一般控制在20%~25%之間。
2染色
2.1染色工藝
影響纖維及紡織品染色性能的因素很多,包括纖維的化學結構(化學組成,聚合度等)和超分子結構(結晶度、聚向度、無定形區大小、分布等)。其次是形態結構(纖維粗細,截面形狀,皮芯結構等)。
纖維細小,比表面積大,當線密度小于ldtex時,其比表面積呈指數增大。因此吸附和擴散時間較短。在較低溫度下就有較快的上染速度,在高于50℃后就明顯上染(通常PET要高于90℃才較快上染);最高染色溫度也低,約為120℃一125℃(普通PET為130℃),染色對溫度的依存性也強。
由于上染速度快,勻染性也差,當然勻染性也與纖維線密度不均勻和開纖不充分和不均勻有關。后者較難解決,前者需控制起始染色溫度后的升溫速度。在50℃~85℃(接近纖維玻璃化溫度Tg)階段,保持1℃/min升溫速度,85℃~90℃保溫一定時間(5~lOmin)使染料在未大量擴散進纖維內部之間,表面染料充分移染,因為比表面積大有利表面染料的移染,可以大大提高勻染性。在90℃~110℃之間,升溫速度進一步放慢至0.5℃/min,在110℃再保溫一段時間,因為在110℃~115℃范圍,是染料擴散最快的階段。然后再緩慢升溫(1℃/min)左右達到最高染色溫度,然后適當保溫時間。對于不同的海島型超細纖維,溫度控制條件也不同。最后降溫到70℃以下放液,可改善織物手感,減少皺折,也有利于聚酯纖維中少量低聚物,落入染液中再沾粘著在織物表面,產生染疵。
海島型超細纖維的顯色性比普通滌綸纖維低,主要原因是纖維細,比表面積大,對光的反射和散射強。超細纖維比相同染料濃度的粗旦纖維的色澤淺得多,為了獲得相同顏色深度,超細纖維的染料濃度要比普通纖維高得多。而且顏色鮮艷度也較低。同樣原因使超細紡織品的染色牢度,包括耐曬、耐洗和耐升華牢度也低。因為比表積大而使纖維表面吸附的染料量多,總曝光量也增加,而且光容易透入纖維內部,使內部染料也易褪色。通常染料濃度高,耐曬牢度高,超細纖維則相反。由于同樣原因,纖維受熱后容易發生熱遷移,染料從纖維內部向表面遷移比普通纖維明顯,因而引起熱定形后的染色牢度下降。上述兩種情況的出現主要要選用合適的分散染料來提高深色性和染色牢度。
2.2染料選用
海島型滌綸超細纖維染色用分散染料的基本要求。勻染性和重現性優良;得色量和提升力高,易染成深濃色;淺、中色的曬牢度和中、深色濕牢度優良。衡量分散染料在海島型滌綸超細纖維的勻染性,可以從初染率,移染性和勻染度sr值來考核。
上染速率的提高,突出表現在初染率高,染料如在較低溫度時(低于嗚)就開始大量上染,不利于勻染。同一分散染料在海島型超細纖維上的初染率要比常規纖維高l~3倍,不同分散染料在海島超細纖維上的初染率也有很大的差異。因此,要取得良好的勻染性,除了采用合適的染色工藝和選用優良的勻染劑外,更重要的是選用初染率較低,而最終上染率高的分散染料。
3結束語
對于海島型絳綸超細纖維用分散染料能染成深濃色的大部分是利用超分子化學復配增效作用,根據復配原理拼混而成。
分散染料染色是在弱酸性介質中進行的,但其前處理工序均在堿性介質中進行。若前處理后纖維上的堿劑未洗干凈會給染色帶來色相波動,也會影響染深性。
參考文獻
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【關鍵詞】 頭孢曲松鈉; 晶體結構; 晶習; X-射線衍射
ABSTRACT Studies of differential scanning calorimetry (DSC), Fourier transform infrared (FT-IR) spectroscopy, and X-ray powder diffraction (XRPD) on ceftriaxone sodium purified in laboratory indicate that the ceftriaxone sodium crystal belongs to monoclinic crystal system and space group of P21/c. The crystal structure of ceftriaxone sodium was determined on workstation SGI IRIX of Cerius2 based on the minimizing energy law; the crystal habit was predicted by BFDH law and AE law, respectively, of which the crystal habit predic-ted by AE law was plate, close to the practical habit grown from solution. The effects of crystal growth conditions on crystal habit of ceftriaxone sodium were qualitatively studied by experiments.
KEY WORDS Ceftriaxone sodium; Crystal structure; Crystal habit; X-ray powder diffraction
晶體的微觀結構與物質的宏觀物理、化學性質密切相關,決定著物質的晶形、密度、熔點等。對物質晶體結構的了解,將有助于在原子尺度上闡明物質各種性能的機制,對研究物質結構與性能之間的關系和規律具有重要意義[1]。晶習是表征晶體外部整體形態的量[2]。晶態有機固體的外形是其固液分離體系設計和操作的一個重要參數,影響下游操作過程(如過濾、洗滌、干燥)的效率和物質的性能(如堆密度、機械應力、潤濕性)[2~4]。晶體內部結構特性以及外部生長環境都能影響晶習[5],如何利用這些信息去預測和控制真實條件下生長晶體的晶習在精細化工領域,尤其是制藥業,越來越受到關注和重視[6~8]。 頭孢曲松鈉(ceftriaxone sodium,C18H16N8Na2O7S3·3.5H2O),曾譯頭孢三嗪,是新型、長效、廣譜的第三代半合成頭孢菌素,屬于β-內酰胺類抗生素,結構式如Fig.1所示[9],1978年由瑞士Roche公司研發成功,1982年首次在瑞士上市,1984年12月21日獲得FDA認證,1996年專利到期。自上市以來,產品暢銷全世界,2000年頭孢曲松鈉在世界前200個暢銷藥中列第43位,在國內的銷售額居各抗感染藥物之首[10,11]。目前頭孢曲松鈉的研究熱點集中于合成以及藥理,鮮有報道其晶體結構和晶習方面的研究。由于頭孢曲松鈉難以培養出滿足測試要求的單晶,本文通過X-射線粉末衍射分析,應用分子設計軟件Cerius2(4.6
Fig.1
Structure of ceftriaxone sodium
版本)根據能量最小化方法得到了頭孢曲松鈉分子空間結構,并在此基礎上預測了產品晶習,為頭孢曲松鈉工業結晶過程的設計、優化提供了理論指導。
1 實驗部分
1.1 實驗原料
頭孢曲松鈉粗品由山東瑞陽制藥有限公司提供,實驗室精制后產品純度經高壓液相色譜(HPLC)檢測不小于99.5%。試樣再經研磨、篩分,選取粒度范圍在38~45μm之間的細晶用于X-射線粉末衍射測試。
1.2 DSC分析
差示掃描量熱儀(NETZSCH Thermal Analysis DSC204):樣品置于封口的Al2O3坩鍋中,參比物為空的α-Al2O3坩鍋;升溫速率為5℃/min,升溫范圍從室溫到330℃;載氣為N2,流量50ml/min。儀器的熱焓采用銦作為標準物校正。
1.3 TG分析
本文采用NETZSCH TG209熱重分析儀測試頭孢曲松鈉的TG曲線,升溫速率為10℃/min,載氣為N2,流量為18ml/min。樣品用量為5.08mg,升溫范圍從室溫到200℃。
1.4 紅外分析
本文采用KBr壓片法在NICOLET 560型傅立葉變換紅外光譜儀(FT-IR)上對頭孢曲松鈉進行紅外光譜分析。
1.5 掃描電鏡(SEM)
本文采用Hitachi X650掃描電鏡(SEM)表征實驗樣品的晶習,操作電壓15kV,樣品放在黏著雙面膠的金屬片上,在觀察前需在氬氣保護下間歇噴金。
1.6 X-射線粉末衍射分析
頭孢曲松鈉的X-射線粉末衍射數據在日本理學(Rigaku)D/max-2500型單色X-射線衍射儀上收集,CuKα射線(λ=1.5405),石墨單色器,掃描速率1s/step,工作電壓40kV,工作電流100mA,測試溫度(25±1)℃。為保證樣品表面與測角儀軸心平行共面,裝樣采用鋁板背壓法。
2 實驗結果與討論
2.1 DSC曲線
頭孢曲松鈉的DSC譜圖如Fig.2所示,樣品在260℃附近存在一個尖銳的放熱峰,在放熱峰前還存在兩個小的吸熱峰。頭孢曲松鈉DSC曲線260℃附近的放熱峰是樣品熱分解放熱所致[12,13],實驗測定的熱分解峰頂溫度TP為262.30℃,接近文獻值240~265℃[12,13]。與其他大多數頭孢菌素一樣[13],頭孢曲松鈉的DSC曲線也沒有熔點峰,表明頭孢曲松鈉在熔化前已發生熱分解,故無法用量熱法來測定其純度。
2.2 TG-DTG分析
頭孢曲松鈉的TG-DTG譜圖如Fig.3所示,雖然TG曲線沒有表現出明顯的直角臺階狀,但DTG曲線的雙峰卻說明了頭孢曲松鈉在室溫至200℃之間的失重是分兩步完成的。根據TG線的失重百分率計算結果可知,第一步失重約6.30%,第二步失重約3.31%。頭孢曲松鈉分子中結晶水的理論百分含量是9.53%,參照中國藥典(CP2005)附錄M水分測定法中的費休氏法測得頭孢曲松鈉水分含量為9.5%,而實驗測得TG失重為9.61%,與理論結晶水含量基本相符。因此可推斷頭孢曲松鈉在室溫至200℃之間的TG失重是脫除結晶水所致[14],Fig.2中DSC曲線熱降解放熱峰前出現的兩個小峰正是頭孢曲松鈉分兩步脫水而產生的吸熱峰。而且,頭孢曲松鈉的DSC曲線并未再出現脫溶劑峰,結合Fig.3所示的TG-DTG譜圖,可以初步判定實驗精制頭孢曲松鈉過程中未見形成溶劑化合物。
2.3 紅外分析
實驗室制備的頭孢曲松鈉與市售國外產品的紅外譜圖如Fig.4所示。β-內酰胺與雜環并接產生的特征峰出現在1740cm-1處,在3440~3260cm-1處出現的強而寬的峰是-OH和-NH伸縮振動引起的譜帶,-OH和-NH的伸縮振動頻率在此區域相互重疊而不易區分,由于分子內氫鍵,吸收頻率向低頻方向還存在一定的平移。1610cm-1附近處的強峰是芳核骨架振動的特征峰,1000cm-1附近的特征峰是芳環C-H面向彎曲振動引起的強吸收峰,但Ar-H在3030cm-1附近的特征峰由于-OH和-NH的存在而不明顯。1740cm-1處的強峰是羰基伸縮振動的特征峰,而1650cm-1處的強峰則是酰胺的羰基伸縮振動引起的。
2.4 X-射線粉末衍射分析
測試中發現當2θ>50°后,頭孢曲松鈉的XPRD譜圖不再出現明顯的衍射峰,因此在Rigaku D/max-2500X射線衍射儀上收集5°
2.5 頭孢曲松鈉晶體結構的確定
分子的空間結構信息對于確定晶體結構,研究晶體所屬空間群和原子位置具有重要作用。因此,在研究晶體結構之前研究分子的空間結構是必要的。分子的空間結構一般可以由兩種方法得到:一是通過實驗的方法,主要包括X-射線單晶衍射和2D-NMR技術;另一個是通過計算機輔助分子設計的理論計算方法,目前主要包括“原始”機制、半經驗機制以及分子機制模型,其中分子機制模型又有能量最小化、網格搜索、蒙特卡羅(Monte Carlo)以及分子動力學模擬等方法[15]。雖然單晶結構分析是諸多固態物質結構分析方法中提供信息最多、最常用的研究方法,已經成為合成化學及其相關學科、晶體工程和超分子化學等研究領域中必不可少的研究手段[16],但目前X-射線單晶衍射儀對測試晶體的三維尺度(最小維的空間尺度不小于0.01mm)和質地(晶體不能出現缺陷)有嚴格的要求,由于頭孢曲松鈉晶體是薄片狀晶習,難以培養出合乎單晶測試要求的晶體,有一維的空間尺度小于0.01mm。頭孢曲松鈉是一種大分子有機鹽類,具有離子化合物的特性。因此本論文應用分子設計軟件Cerius2(4.6版本)中的3D-sketcher環境畫出分子結構圖,再通過電荷分配,選擇Dreading 2.21力場,最后根據能量最小化方法得到可能的頭孢曲松鈉分子空間結構如Fig.6所示。
頭孢曲松鈉晶體的晶胞投影如Fig.7所示,晶胞中每2個頭孢曲松鈉分子和7個水分子按Fig.6所示組成一個不對稱單元。由Fig.1可知,頭孢曲松鈉是一種大分子有機羧酸鈉鹽,存在鈉離子(Na+)與頭孢曲松酸根離子(C18H16N8O7S3)2-之間強的離子鍵;除此之外,每個晶胞中還存在眾多既是質子受體又能提供質子的水分子,而且每個(C18H16N8O7S3)2-中還含有2個-NH(與電負性大的N原子形成強極性鍵的氫原子)和6個-CO-(電負性大且又能提供孤對電子的氧原子),易與水分子或其它頭孢曲松鈉分子之間的-CO-和-NH形成氫鍵,如Fig.7中虛線所示。
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2.6 頭孢曲松鈉晶習預測
在獲得頭孢曲松鈉晶體結構以及晶胞參數等數據以后,應用分子設計軟件Cerius2(4.6版本)中的morphology模塊,分別選取BFDH模型、AE模型對頭孢曲松鈉進行晶習預測,結果如Fig.8、Fig.9所示。由于完全基于晶體幾何結構理論的BFDH模型沒有考慮原子、鍵型、局部電荷、生長環境等對晶習的影響,當晶體中分子間的鍵能越大,各向異性越明顯時,模型預測的晶習與實際晶習的一致性也就越差[8]。頭孢曲松鈉是一種大分子有機鈉鹽,金屬鈉離子以及分子間氫鍵的存在,以及生長環境中溶劑極性、雜質的影響,使得采用BFDH模型預測的頭孢曲松鈉晶習(呈短棒狀)與在水-丙酮體系中生長的頭孢曲松鈉實際晶習(呈薄片狀)相差較大(Fig.10)。
較之BFDH模型,AE模型考慮了晶體的內部結構單元以及相互作用對晶習的影響,因而采用AE模型預測的晶習與實際晶習更相近,也呈薄片狀(如Fig.10所示), 這也表明晶體內部結構基元以及相互作用鍵能對晶體的形態有重要的影響。AE模型預測的頭孢曲松鈉晶習由10個晶面包圍構成,101、101、002、011、011及其對應的等價晶面101、101、002、011、011。應用分子設計軟件Cerius2(4.6版本)中的surface builder模塊中的cleave crystal surface命令,可以展現出頭孢曲松鈉晶體不同晶面上的分子排列方式和密度,如Fig.11所示。
由Fig.11可見,不同晶面顯露出的原子或基團及其排列密度是不一樣的,圖中小球代表氧原子。雖然晶面氨基和羰基交替顯露,但羰基上的甲基基團增加了空間位阻,不利于頭孢曲松鈉分子之間或頭孢曲松鈉分子與極性溶劑分子之間形成氫鍵。101晶面上的氨基以一定角度顯露,羰基沿法線方向顯露,較101晶面更易形成分子間氫鍵。002、011、011晶面也都有羰基、氨基顯露,而沒有甲基顯露增加空間位阻,更有利于氫鍵的形成。因此101及其等價對稱晶面101具有較慢的生長速率,表現出較大的顯露面,而101、002、011、011晶面較101有更快的生長速率,表現出較小的顯露面,導致頭孢曲松鈉晶體呈片狀晶習。
2.7 生長環境對頭孢曲松鈉晶習的影響
影響晶習的主要因素除了晶體內部結構外,還有晶體生長過程中所處的外部環境, 例如溫度、 溶劑體系、雜質等[2~4]。本文定性考察了不同結晶操作條件以及含鈉離子添加劑對頭孢曲松鈉溶析結晶產品晶習的影響。
由于頭孢曲松鈉的熱敏性以及溶解度特性[9,11,14,17~20],一般采用溶析結晶法分離、提純頭孢曲松鈉[11,21]。相同實驗條件下分別采用乙醇和丙酮作溶析劑得到的頭孢曲松鈉結晶產品的電鏡照片如Fig.12所示,晶習都呈薄片狀。這表明在實驗范圍內選用不同的溶析劑并未從宏觀上改變頭孢曲松鈉結晶產品的晶習。
相同溶析劑不同溶析結晶溫度得到的頭孢曲松鈉產品晶習的電鏡照片如Fig.13所示,在實驗選定溫度范圍內,雖然溫度升高會導致晶面生長速率增大,但各晶面的相對生長速率并沒有明顯變化,所以溫度并沒有對頭孢曲松鈉溶析結晶產品的晶習造成明顯的影響,只是使得溫度較高時得到的產品的平均粒度有所增大。
相同操作條件下,考察了氯化鈉、碳酸氫鈉、陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉對頭孢曲松鈉溶析結晶產品晶習的影響,結果如Fig.14所示。含鈉離子添加劑的加入,頭孢曲松鈉溶析結晶產品的晶習并沒有什么明顯的變化,還是呈薄片狀,這說明在實驗條件下氯化鈉、碳酸氫鈉、陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉對頭孢曲松鈉晶體各晶面的相對生長速率沒有明顯的影響。
3 結論
(1)頭孢曲松鈉溶析結晶產品的DSC、TG、FT-IR和XRPD分析測試結果表明,在實驗條件下得到的頭孢曲松鈉晶體具有相同的晶體結構。
(2)采用JADE 4.0軟件對XRPD數據進行指標化、精修,得到頭孢曲松鈉晶胞參數為a=9.2493,b=15.779,c=20.619,α=γ=90°,β=121.34°,屬于單斜晶系,空間群為P21/c。
(3)在Cerius2工作站SGI IRIX上應用能量最小化法確定了頭孢曲松鈉的晶體結構;基于BFDH、AE模型預測了頭孢曲松鈉晶體的晶習,其中AE模型預測的晶習與實際生長晶習相近,呈薄片狀。
(4)定性實驗研究范圍內,溶析劑種類、結晶溫度、含鈉粒子添加劑對頭孢曲松鈉溶析結晶過程產品的晶習沒產生明顯的影響。
(5)為獲得片狀晶習的頭孢曲松鈉晶體產品,工業上可以采用乙醇或丙酮作為溶析劑,但氯化鈉、碳酸氫鈉、陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉不宜選作頭孢曲松鈉結晶產品晶習的改進劑。
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專業碩士與學術型碩士不同,其目的是培養具有扎實理論基礎,并適應特定行業或職業實際工作需要的應用型高層次專業人才。教育部、人力資源和社會保障部于2013年11月公布了《關于深入推進專業學位研究生培養模式改革的意見》,強化了專業碩士應以實踐為導向,重視理論水平與實踐的綜合應用[1]。江南大學輕化工程專業碩士培養側重于染整方向,即以紡織纖維制品為原料,探討、研究與纖維制品相關的前處理、染色、印花及功能化整理新方法與新技術,以培養染整專業知識和實踐技能兼備的人才。
1培養學科交叉復合型人才的必要性
染整作為紡織產業鏈中的重要環節之一,對提升紡織產品質量和附加值有重要影響,但近年來在發展中也暴露出不少問題,并日益成為制約本行業發展的瓶頸[2]。這主要包括:(1)染整企業生產中水、電、汽能耗高,導致能源緊張和生產成本不斷上升,企業凈利潤下降,影響了可持續發展;(2)染整廢水排放量大(占紡織行業污水排放量的60%),且廢水處理成本較高;(3)部分企業仍以粗放型和低水平方式生產,產品多為常規中低檔產品,附加值不高。因此盡管國內染整行業產能水平不低,但從纖維制品前處理到染整廢水處理各環節成本不斷上升,導致多數染整企業利潤走低。為解決上述問題,有必要將相關學科的新技術與傳統染整生產技術相融合,借助于信息技術、數字技術、應用化學技術、生物技術等來改造和提升傳統的染整生產,通過新技術、新工藝、新設備和新助劑的應用,促使染整行業向著高效率、低能耗、少污染的方向發展[3]。近年來江南大學發揮學科門類較齊全的優勢,在輕化工程專業碩士教學中推行了基于學科交叉互融的教改研究。目前通過與機械工程、顏色技術、應用化學、生物技術等學科交叉,培育出了包括新型染整裝備、納米印染技術、紡織生物技術等多個輕化工程專業碩士的教學和研究方向。其共同點在于培養具有復合技能的應用型專業碩士人才,立足于從紡織纖維制品前處理、染色、印花及功能化整理環節,最大程度地減少生產過程中水、電、汽等資源的消耗,降低生產排放,實現紡織品的清潔化生產。
2輕化工程與生物技術交叉復合型專業碩士的培養策略
生物技術是利用生物體制,以生物工程技術加工底物為原料來提供所需的各種產品或達到某種目的的新型跨學科技術。生物技術與紡織纖維制品的染整加工具有相關性,尤其在最近30年得到了快速發展。輕化工程與生物技術交叉研究的思路是借助于生物酶進行纖維前處理、染色后處理和功能整理。與傳統紡織品化學加工相比,生物技術與輕化工程相結合后能降低染整生產排放,實現溫和條件下高效節能加工。江南大學在生物工程、生物技術學科方面具有教學與科研優勢,其中生物工程為國家級一類特色專業、江蘇省首批品牌專業。為順應生態染整的發展要求,我校結合這一優勢將輕化工程與生物技術相交叉,形成了紡織生物技術研究方向,并構建了應用型輕化工程專業碩士人才培養體系。具體包括下述四個方面。
2.1導師隊伍建設
由于生物技術在染整中的應用以酶技術為主,因此對導師隊伍組成也提出了較高要求。一方面要求導師熟悉纖維的原料特點,染整加工原理,工藝和設備,纖維制品質量評價;另一方面也要求導師對生物技術的相關專業知識(如生物酶種類、酶學特性、應用效果評價方法等)有相當的了解,力求同時擁有兩個學科的知識結構。通過近10年的建設,我校紡織生物技術研究方向已建成了符合上述要求的導師隊伍。目前紡織生物技術方向的導師隊伍由10人組成,其中教授4人,副教授6人,具有輕化工程專業背景的博士4人、具有生物技術相關發酵工程專業的博士3人。在與生物技術交叉的纖維制品染整加工研究中,能從生物酶的菌種篩選、酶作用機理與酶學特性等方面,與纖維制品酶法加工很好地結合起來。在專業碩士培養過程中為提高人才培養質量和企業課題實施效果,鼓勵專業碩士導師走進染整企業,與學生一起分析和解決企業遇到的現場技術難題。另一方面依托企業設立的省企業研究生工作站、博士后流動站,聘請企業內碩士生導師共同參與到課題實施中,以充實師資隊伍。
2.2課程體系和平臺建設
培養與生物技術交叉的輕化工程專業碩士,課程體系和研究平臺建設是基礎工作。為體現專業碩士課程的實用性和學科交叉性,教學改革中對原有課程組成、學時分配、課程考核方式進行了優化。除了與紡織化學相關的專業課程外,增加了纖維素與蛋白質化學、紡織生物技術基礎、儀器分析等,其中纖維素與蛋白質化學區別于一般的紡織材料學,更多從分子和超分子結構層面分析其結構組成與其化學加工、生物酶處理的相關性;紡織生物技術基礎是專業知識交叉的主要課程,闡述生物酶種類、酶學特性、酶對纖維的作用機制、纖維結構與酶整理效率相關性、紡織品生物酶應用等內容;儀器分析課程除介紹常見的高分子及纖維材料分析方法外,還補充介紹了與生物技術相關的測試手段如凝膠電泳、氨基酸分析等。通過上述理論課程學習,為后續纖維制品化學和生物酶加工研究奠定了理論基礎。在平臺建設方面,依托我校生態紡織教育部重點實驗室,建立了紡織生物技術研究室,為基于生物技術交叉的輕化工程專業碩士培養提供了保證。紡織生物技術研究室不僅擁有常規的纖維材料相關實驗設備與儀器,還建立了與生物技術相關的檢測與評價手段,滿足了常規從菌種篩選到纖維制品酶處理應用研究的大部分實驗需求。以紡織生物技術研究室為基礎,我校還聯合葡萄牙米尼奧大學成立了生態染整國際聯合實驗室,通過定期召開纖維生物加工技術學術會議,拓展了輕化工程專業碩士生的研究視野。
2.3構建以染整企業需求為導向的論文選題策略
由于輕化工程專業碩士不同于學術型碩士,論文選題應強化理論與應用實踐技能的結合,優先考慮源于工程實際且對節能、減排和降耗有促進和引領作用的課題。我校論文選題立足于企業需求的酶法纖維制品染整加工研究,確立了紡織生物技術研究三個子方向:生物酶前處理;生物酶染色后處理;酶促功能化改性加工。(1)生物酶前處理包括纖維制品的酶退漿、酶煮練和漂白脫氧加工等。其中酶退漿是指采用商品淀粉酶和自主菌種篩選得到的PVA降解酶,取代燒堿法或氧化法進行棉型織物退漿,通過酶制劑水解布面淀粉或PVA漿料來降低前處理廢水的COD值。酶煮練應用于棉麻織物和彩棉織物,不僅可達到用堿法精煉的果膠去除效果,而且還避免了傳統堿煮練易造成的纖維損傷,對彩棉織物還可減少堿法易造成的色素流失和布面色變現象。在真絲織物加工中,生物酶前處理主要是借助于蛋白酶去除桑蠶絲表面的絲膠。(2)生物酶染色后處理旨在去除深色織物表明的浮色,提高織物的濕處理牢度。與傳統高溫皂煮相比,采用漆酶與較少用量的凈洗劑復配,不僅能有效去除織物表明未固色或結合力較弱的浮色染料,而且生物酶能有效對水洗液進行脫色,在一定程度上降低了染色水洗殘液的色度值,降低了染色廢水處理的負擔。(3)生物酶功能化改性是借助生物酶進行纖維制品的功能化加工,以提高產品的附加值。酶法纖維制品功能化改性的內容較廣泛,包括以纖維素酶改善棉麻織物外觀光潔度和織物仿舊整理;以蛋白酶提高羊毛纖維制品的防氈縮性能,以谷氨酰胺轉移酶催化接枝氨基整理劑進行羊毛抗菌阻燃整理加工;以酪氨酸酶進行真絲織物抗菌防皺整理等。相較纖維制品的化學法功能化加工如高溫焙烘(如阻燃整理)、含氯整理劑(如羊毛防縮)、含醛樹脂(如防皺整理),盡管酶法加工成本略高,但在賦予纖維功能性的同時,能減輕化學法整理易造成的纖維損傷和環境不友好性。在上述子方向論文選題和實施前,專業碩士要先制定課題初步實施方案,探究酶法纖維制品染整加工工藝的可行性并開展預研工作。在此基礎上再制定詳細的工作計劃,并定期匯報課題進展情況。在研究中既要考慮纖維制品酶法加工的效果,同時也要兼顧在企業應用中工藝設備、生產成本和加工效率的匹配性。
2.4構建學科交叉復合型輕化專業碩士質量評價體系
傳統上對碩士質量與水平高低的評價主要是參照論文,包括完成的碩士論文、發表的期刊論文(SCI、EI、CSCD)的數量與等級。而輕化工程專業碩士是要培養掌握染整專業堅實的理論基礎和寬闊專業知識、擁有較強解決實際問題的能力,滿足實際工作需要的應用型高層次專門人才。因此專業碩士在培養質量評價方面要與學術型碩士有所不同,不能簡單照搬其評價體系[4]。參照既有部分高校實踐經驗[5-6],結合本專業實際情況,我校主要從專業知識能力、實踐動手能力、學術研究能力和創新應用能力四方面進行綜合評價。專業知識能力是指在研究生階段專業理論課程的學習成績,在實驗工作中表現出的對染整、生物技術知識的掌握與運用能力;實踐動手能力是指在實驗室或生產現場,對纖維制品酶處理加工過程合理安排和現場操作的技能,此方面企業導師的評價也是重要組成部分。學術研究能力評價側重于兩個方面:一方面評價學位論文階段性進展和完成情況,從開題報告、中期檢查結果、預答辯和答辯情況四階段,結合平時例會課題匯報來綜合評判課題工作量與論文水平;另一方面考察是否有與課題相關的學術或發明專利申請。由于多數論文課題與染整生產的相關度較高,因此專業碩士是否可公開或專利需與課題合作企業商榷確定。創新應用能力是指專業碩士在課題研究、實驗實踐中表現出來的個人綜合拓展能力。在纖維酶處理研究和實踐中,對能提出新方法、新工藝并有突出業績表現的創新型專業碩士,紡織生物技術研究室會給予適當的激勵與表彰。
中圖分類號:TQ 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)07-0054-01
1.主要內容
1.1 本論文緊緊抓住當前超支化聚合物發展的新動向,摒棄傳統思維的束縛,從分子設計的角度出發,提出了合成超支化聚合物的幾種全新方法,由已商品化且價格便宜的單體制備了一系列具有廣泛應用前景的超支化聚合物,解決了當前超支化聚合物研究中合成工藝復雜、價格昂貴、結構可控性差等一些重要問題,為深入考察其結構一性能關系、進行功能材料設計及開發應用研究提供了可能。進而采用在線皿、、等表征手段對聚合反應機理進行了詳細考察,提出了聚合反應初期體系分子增長的一般歷程。在此基礎上,采用封端法,將合成的部分超支化聚合物進行了功能化,制得了水溶性熒光超支化聚礬胺及熒光超支化聚醚,考察了濃度、酸堿度、金屬離子等因素對熒光行為的影響,發現了超支化聚醚分子內的激基締合物現象。本論文還合成了兩親性超支化聚礬胺,并用花熒光標記和探針法研究了該兩親性超支化聚合物在水溶液中的憎水自聚集作用。論文利用花熒光探針技術,首次發現了高度支化聚合物在水溶液中的自聚集行為,并研究了該行為與支化度的關系,得到了一些具有原創性的重要結論,為研究超支化聚合物自組裝行為打下了良好的基礎。用封端法制得了水溶性熒光超支化聚礬胺及熒光超支化聚醚。花標記兩親性超支化聚合物的合成、熒光行為研究及利用花熒光探針研究高度支化聚合物水溶液的自聚集作用。
1.2 由于超支化聚合物所具有的三維球狀結構,良好的溶解性,大量末端基因等獨特的物理、化學特性而成為近年來高分子科學研究的一個熱點,這可從近年來不斷增長的文獻及綜述得到印證。由多,、為可反應基因型單體縮合聚合制備超支化聚合物是合成超支化聚合物的常用方法。通過這種途徑,已制得包括聚苯、聚醚、聚酞胺、聚硅烷、聚醚醚酮、聚碳酸等在內的多種超支化聚合物。然而,絕大多數型單體不能直接購買,需由實驗者自己合成,既費時又費力,極大程度地限制了超支化聚合物的功能化研究、大規模生成及商業化應用。因而,合成方法及思維的革新勢在必行。年,己等人發明了一種“自縮合乙烯基聚合法”,并由間氯甲基苯乙烯合成了超支化聚合物。通過“開環聚合”一田一合成超支化聚合物業已成為可能。最近,。匹、己等〔例分別用和型單體合成了超支化聚酞胺及超支化聚醚。但和單體的縮聚反應通常會導致凝膠,使得聚合工藝難以控制。即使在特殊的催化劑作用下,也只有在極稀的反應濃度時才有可能得到可溶性超支化聚合物。當單體濃度達到幾時,即發生了交聯。而且,對于相同基因配比甩一的反應,一內即發生了凝膠化。圖式一合成超支化聚合物的新方法設計為了尋求原料易得且工藝可控性好的方法,本章從分子設計的角度提出了一種合成超支化聚合物的新思維,即由商品化的和'型單體合成超支化聚合物。花在不同濃度一水溶液中的發射光譜,一圖一一時花單體和發射峰與聚合物濃度的關系曲線對聚合物自聚集作用的影響如圖一所示,酸堿度對高度支化聚合物自聚集作用亦有影響。隨著值增大,花的單體發射強度在以下變化不大,在以上則逐漸增大而皿發射則隨逐漸增大工班的變化更為復雜,在以下逐漸增大,在附近無顯著變化,在以上則逐漸下降。這些數據再次證明,的形成并不是因為叔氨的碎滅引起的,否則工和工都將會隨增大而逐漸減小。由于在堿性條件下聚合物的溶解性有所下降,故花更容易形成,也就是說聚合物的自聚集作用更明顯。圖一不同值下花在一水溶液中的發射光譜圖一花在一水溶液中的發射強度比與值的關系溶劑對高度支化聚合物自聚集作用的影響.如圖一所示,甲醇對花的熒光有一定的影響,但不顯著。隨著甲醇含量的增加,花的單體發射光譜緩慢增大,達到后則迅速下降同時峰強開始略有增大,在后,有所減小習玩開始隨甲醇含量增加亦呈下降的趨勢,后,轉為上升的趨勢。這說明少量的甲醇將使花的熒光增強當甲醇含量太高時,花的熒光會被部分碎滅,由于對單體發射碎滅更強,因而工創玩反而增大了。總的說來,甲醇對高度支化聚合物的聚集行為影響不大。與甲醇不同,二甲基亞礬對高度支化聚合物的聚集行為影響很明顯。如圖一所示,隨著二甲基亞礬含量的增加,花單體的熒光強度呈單調上升的趨勢,而的強度則呈單調下降的趨勢,習玩隨二甲基亞礬比例的加大而迅速減小。這些數據表明在有存在的情況下,高度支化聚合物的由于自聚集產生的膠束會遭到破壞。這種現象應主要歸因于的強極性及親脂肪鏈的特性。第七章花標記或探針法研究超支化聚合物水溶液的自聚集行為圖一不同水甲醇混合溶劑中花的熒光發射光譜,圖中數據指甲醇的體積百分含量的濃度為圖一花在不同水甲醇混合溶劑中的含量。與甲醇含量的關系不同,二甲基亞礬混合溶劑中花的熒光發射光譜,圖中數據指二甲基亞礬的體積百分含量濃度為花在不同水二甲基亞礬混合溶劑中的含量。與二甲基亞礬含量的關系其它聚合物體系自聚集行為的花熒光探針研究在實驗中,還用花探針的辦法對兩親性超支化聚合物一的自聚集行為進行了研究,得到了與用標記法研究一相一致的結論。
結論
用封端法制備了兩親性超支化聚合物,并用花標記的方法對其在水溶液中的自聚集行為進行了研究。兩親性超支化聚合物的自聚集作用隨憎水基團在聚合物中的含量增大而增強,當時,其產生膠束的濃度約為一幾,沒有憎水基團的超支化聚礬胺在一定濃度的水溶液中可發生自聚集作用,其產生膠束的濃度約為兩親性超支化聚合物的一倍。當時,超支化聚合物在相對低的濃度下就可發生自聚集作用,此時,兩親性超支化聚合物的自聚集的突變點為一幾,一的突變點為一幾。在一一之間,兩親性超支化聚合物的自聚集行為會發生突變,而在低濃度下沒有憎水基團的超支化聚礬胺受酸堿度的影響要小得多。由于甲醇對兩親性超支化聚合物的溶解性及環境的極性產生影響,因而對其自聚集行為亦有影響。通過花探針的方法研究了不同支化度的高度支化聚合物在水溶液中的自聚集行為,支化度越大越容易發生自聚集作用,支化度越高的聚合物l生自聚集作用的轉化點越低,當支化度很小巧時,聚礬胺難以產生自聚集作用。在堿性條件下,高度支化聚合物在水溶液中的自聚集更顯著,形成的膠束更緊密。相對于甲醇,二甲基亞礬對高度支化聚合物的聚集行為影響更明顯,隨二甲基亞礬含量的增加,聚合物的自聚集作用迅速減弱。超支化聚合物支化度與自聚集作用的這一關系可反過來用于支化度的測定。
2突破傳統的教學理念與方法,夯實理論基礎
講授法教學仍然是目前多數課程所用的最基本的教學方式,具有一定的優勢,即教師能連貫地向學生傳授基礎知識,并配合其它方法,可將基本概念、基本原理及相關課程知識傳授給學生。教授法運用得當,不僅能將講授內容系統、科學而準確地傳遞給學生,而且還能很好地突顯講授內容的重點和難點。然而,實際教學過程中若自始至終均采用這一方法,學生極易疲勞,產生厭倦甚至煩躁的心理。事實上,有些教師一直喜歡滿堂灌和填鴨式教學,教師在課堂上洋洋灑灑、痛痛快快地大講特講,卻完全忽略了學生作為教學主體的作用。這種教學,只是教師知識的傾瀉,而不是傳授,其結果是教師教得非常累,學生聽得更累,因而教學效果往往顯得特別差。在近幾年材料化學專業的學生對《大學化學》課程的授課評價中我們可以清楚地看到,學生對那些采取滿堂灌式教學的教師微詞頗多,普遍要求采用靈活多樣的教學方法,要充分激發學生學習的積極性。在我系《大學化學》課程教學團隊中,我們都十分重視教學理念的轉變、更新和教學方法的改革。我們都視其為課程能否鮮活生動的源泉。首先,我們確立了以學生學習為中心的教學觀念,以學生最大程度掌握好專業基礎知識為目標。如果把教師作為工程師或技術工人,那么學生將可看成為其加工的“產品”。“產品”質量的優劣,能否贏得市場,是檢驗作為教師教學質量是否合格的標準。要做到這一點,必須對學生進行科學合理地訓練和培養。因此,在課堂教學上,教師要積極引導,在十分融洽的環境下合理有序地向學生傳授知識,并能激起學生的求知欲,使其在課后有進一步跟蹤并深入研究的渴望。其次,為更好地傳授知識,改革教學方法,要采用靈活多樣、切實可行的教學方法,使學生以最直接、最有效的方式獲得知識。比如,在課前,教師要布置任務,設置問題,引導學生進行預習,通過多種途徑了解有關課題的成就以及最新發展動態,以吸引學生的注意力,讓其對所學內容產生濃厚的興趣。在課堂上,以多媒體教學為主,必需的板書為輔;以探討和學生參與教學作為主線,以教師補充和更正作為輔線;以經典基礎知識的教學和實際應用為主要教學內容,以相關科學前沿知識的穿插為輔助內容。課后,學生以完成經典題目作業為主要鞏固課程內容的方式,以查閱相關知識,進行實驗和撰寫課程小論文來擴大視野,等等。《大學化學》課程理論眾多,在有限的課時里讓學生牢固掌握眾多理論,難度較大。我們主要通過精選教學內容,采用精講、精練的方式,理論與實際相結合,科學前沿介紹與教師的科研課題相結合,深入簡出,形象生動地向學生進行傳授。通過具體的材料合成與應用示例,夯實基礎理論,加深《大學化學》與材料化學之間的聯系,使學生產生強烈的欲望和濃厚的興趣。
3轉變課程的管理機制
課程管理機制的建立與課程改革相適應,課程管理機制的優劣將直接關系到課程教學質量。課程改革的深入開展應是課程教學管理的核心內容,我們應積極探索新的教學理念,大力開展創新教育,逐步推進教學新模式的轉變,確保教學質量的提高。第一,我們要求《大學化學》課程教師都要進行教學研究,特別注重課堂教學、教學內容、教學模式以及教學細節方面的探索與研究。通過對課堂教學過程、特別是教學細節等方面的研究,讓教師更加重視教學規律。第二,加強課堂教學的誠信教育和情感交流,培養師生感情,幫助學生正確掌握求知觀,不僅要培養學生的道德情操和知識品德,還要增進學生服務于社會的意識和責任感。第三,不斷轉變教學方式,由封閉式教學向開放式教學轉變,由單向式教學向雙向式教學轉變。第四,教師要轉變自己的角色,盡快由“教書匠”轉變為“研究者”,由知識的“儲備者”向知識的“傳播者”轉變。教師要經常進行反思,逐步實現深層次創新,使自己成為一個教學理念、教學實踐的開拓者和研究者,崇尚科學,崇尚學術。第五,加強課堂教學的監督機制。我們主要通過教學督導、教研室聽課與評教、院領導隨機聽課以及學生期中進行教學評價等方式來提高課堂教學的管理與監督機制。第六,加強課程學習的獎懲機制。對本課程學習比較優秀的學生應及時進行表揚、鼓勵甚至獎勵,樹立模范。對那些不愛學習、偷懶疲沓的學生要及時教育、激勵以及必要的課程懲罰,如閱讀幾篇科學論文,撰寫小論文等。
4加大學生實踐與創新能力的培養
創新是關乎國家和民族昌盛興旺的靈魂和永不衰竭的動力源泉。創新人才的培養是大學教育義不容辭的責任。當代大學生創新人才的培養可以分為創新能力和創業素質的訓練兩個部分。《大學化學》作為專業基礎學科,在大學生創新能力培養方面具有更重要的基礎性作用,是其他學科無可替代的。因此,結合我系材料化學專業近幾年的發展,通過《大學化學》課程的教學與實踐,主要在以下幾個方面實施對大學生創新能力大力進行培養。(1)教師首先要有創新意識和創新實踐活動。通過教師教研和科研課題的申報與立項,教學改革的實施,教學方法的改進,教師進行各種形式的進修,通過指導學生申報課題項目,引導學生參與科學研究。帶領大學生參與各種競賽,領導學生直接服務于社會等,切實提高教師的創新意識和實踐活動。(2)精選并優化教學內容,使教學內容更加系統化、科學化。將大學化學課程中無機化學與化學分析中的相關知識緊密結合起來,盡量節省課時。(3)加大基礎實驗的權重,增設綜合性、設計性實驗和開放性實驗。(4)教師進行課題講座,通過專題研究,加強《大學化學》課程與專業學習的聯系。同時,挑選一些能力較強的學生在課堂上進行小專題報告,培養和鍛煉學生進行理論交流的能力。(5)積極邀請學生參與教師課題組或科研課題中來。讓學生參與教師的課題研究,不僅使學生了解科研的一般途徑,更重的是培養了學生的科研意識和素質,能使學生在進行課程學習時不自覺地提高了科學分辯和吸收的能力。
[中圖分類號] R944 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-4721(2014)07(a)-0195-03
靶向給藥系統(targeting drug delivery system,TDDS)是現代藥劑學研究的重點和要點,如何通過各種給藥系統實現靶向給藥,已成為廣泛關注的問題[1]。本文就包合物脂質體組合新技術及其在改善藥物功效中的優勢作簡要總結。
1 包合物和脂質體
包合物系指一種特殊類型的、由一種分子被全部或部分以范德華力及所謂的Allinger構型能量締合而成[2]并被包合于另一種分子的空穴結構內而形成的一種絡合物,最常見的就是以環糊精為包合主體來容納包合客體的環糊精包合物,通常以物質的量的比為1∶1的比例[3],使用微膠囊化技術尤其是噴霧干燥技術制得包合物[4],又稱“分子膠囊”[5]。近年來,許多藥物通過與環糊精包合后其理化性質及生物學性質都得到了極大的改善。嚴春臨等[6]將吳茱萸次堿制備成吳茱萸次堿環糊精包合物,以提高吳茱萸次堿的水溶性和生物利用度。婁杰等[7]將羥丙基環糊精包合物與凝膠制劑結合,制得了既具有高生物利用度又具有原位凝膠的溫度敏感性能的溫敏凝膠材料,進入眼部后,由于溫度的變化,制劑發生相轉變形成黏度較大的半固體凝膠,有效提高了藥物的生物利用度以及在制劑中的溶出度,具有良好的應用前景,也可通過制備包合物制劑來改變其毒性,如用超聲方法合成的具有葉酸受體靶向性的γ-環糊精――葉酸包合物修飾的CdSe/ZnS量子點納米粒,不但具有好的單分散性、較小的尺寸,還有較高的量子產率和較長的熒光壽命,還具有較低的細胞毒性,可選擇性進入FR高表達的癌細胞內[8]。宋哲[9]將天然結構的β-CD引入1,4-丁烷磺內酯,再與尼美舒利制成包合物,大大減小了腎毒性和刺激性。
脂質體是由磷脂和膽固醇分散在水中形成的類球狀并具有類似生物膜的雙分子結構的閉合囊泡。它由英國學者Bangham博士等人提出,于1968年化學家Sessa和Weissmann等人正式命名為脂質體并做出明確的定義,指出脂質體是由一層或多層類脂質雙層膜構成的微型囊泡,具有自行密合的特點,其結構如圖1所示,結構中含有疏水基團和親水基團,而膽固醇則鑲嵌在磷脂形成的雙分子層中。這樣的結構既適合作為難溶性藥物的載體,也適合作為水溶性藥物的載體。另外,脂質體還具有組織相容性、緩釋性和靶向性等特點,并且易于在生物體內降解,能有效降低藥物毒性、無免疫原性[10]。李素珍[11]采用周療法紫杉醇脂質體聯合方案和普通紫杉醇聯合方案在治療胃癌方面的臨床療效研究中顯示,紫杉醇脂質體較普通紫杉醇而言,在制作過程中去除了有毒性的的聚氧乙基代蓖麻油 ,減少了對患者神經和腎功能的損害,因此能夠明顯降低由此引起的各類毒副作用。Berginc等[12]將姜黃素制備成具有生物黏性的脂質體作為新的制劑通過外陰道靶向給藥,得到良好的包封效果,并發揮了其藥物的潛在優勢。曹玉桃等[13]通過優化脂質體與質粒載體的比例濃度,從而獲得在形態學水平與分子學水平表達目的基因TLR4的細胞克隆。
圖1 脂質體結構示意圖
2 包合物脂質體
2.1 包合物脂質體及其制備
包合物脂質體(圖2)即將脂質體技術和環糊精包合技術結合起來[14],首先將環糊精技術應用在脂質體中是英國學者McCormack等[15]于1994年提出來的,但當時環糊精如何修飾并局部給藥的機制尚未完全明確[16],與包合物相比較,它在肝中的分布增多,滯留時間延長[17]。
圖2 包合物脂質體結構示意圖
目前已有的報道中,包合物脂質體的制備方法歸納起來有兩種,一種是直接制備藥物環糊精包合物脂質體,常見方法為噴霧干燥法[18],Skalko-Basnet等[18]曾使用噴霧干燥法將甲硝唑和鹽酸維拉帕米直接與包合材料混勻后加工成包合物脂質體,并得到了很好的包封率。另一種是兩步法,即先制備包合物部分,再制備藥物包合物脂質體。郭秋實[10]首先將穿心蓮內酯制備成超分子包合物,改善其溶解性,再使其進入脂質體的親水結構區,使形成包合物脂質體系統來達到預期的效果。其優點在于包裹于脂質體內水相的藥物是以包合物的形式存在,而直接將藥物制備于脂質體中,部分疏水性藥物可能會對脂質雙分子層產生干擾,影響脂質體穩定性,容易發生泄漏,避免了藥物的重新分配過程[19]。
2.2 包合物脂質體給藥系統的優勢
腫瘤目前已成為嚴重威脅人們生命健康的多發病,其發病率僅次于位居首位的心血管疾病,對腫瘤藥物的研究也變得更加迫切,而抗腫瘤藥物多為脂質體或脂質體衍生物,但目前應用的抗腫瘤藥物因為存在諸多的問題(水溶性差、易產生毒副作用和耐藥性等),不能滿足臨床的應用。包合物脂質體給藥系統將環糊精作為包封材料的優點和脂質體作為優良載體的緩釋靶向優點結合起來,使其各取所長,改善脂質體給藥系統存在著的諸多問題。
包合物脂質體解決了很多藥物溶解性差的這一缺點,某些親脂性藥物會與脂質雙分子層產生干擾,限制了很多有價值藥物的應用。通過使其形成水溶性的絡合物,脂質體將允許其鑲嵌于囊泡的內水相[20],減少了化學降解,增加了微粒系統的穩定性、溶解性、包封率和載藥量,增加了兼容性[21],同時防止了包合物的解離和腎排泄[22],改變了體內分布和藥代動力學行為。Loukas等[23]研究表明,抗炎藥物吲哚美辛由于在堿性介質中會迅速水解,當用羥丙基-β-環糊精制成包合物脂質體,其穩定性提高了75倍,而加工成包合物、脂質體,則只分別提高了3.5倍和22倍[24]。
包合物脂質體給藥系統還可以改善藥物在體內的釋放,目前已有研究證實包合物脂質體給藥系統對紅細胞也沒有溶血現象,可安全地用于注射。包合物脂質體不僅保留了脂質體載藥系統靶向和長效的優勢,加之其特定的優點,還可作為新型的難溶性藥物的給藥載體。
包合物脂質體給藥系統由于其良好的靶向遞送性質,還可將其運用到其他的疾病領域,例如局部麻醉,通過改善后,可增加透皮給藥量,而且起效快,可有效延長藥理作用[25],在癌癥及接種方面也有研究。還可將相應的配體修飾在脂質體的表面,陳永鵬等[26]將攜帶半乳糖基的乳糖白蛋白修飾脂質體,而修飾的物質能夠引導脂質體找到肝細胞靶點,使體內的IFN增多而發揮更好的抗病毒效應。
3 小結
本文綜合介紹了包合物脂質體給藥系統在改善藥物遞送方面的優勢及應用,脂質體作為藥物分子載體方面的研究也日益升溫,由于囊泡技術的可調控性,使其可以用作多種藥物的載體(從常見的抗腫瘤藥物到分子多肽類),還可以用于治療多種疾病。在眾多研究領域中,人們對細胞區域傳遞的興趣日益濃厚,相信在不久的將來,將會涌現更多更安全、有效的包合物脂質體,該技術將會繼續推動抗腫瘤研究的進展,帶來一場全新的革命。
[參考文獻]