CN114276560A - 一种β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法及自支撑材料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种β‑甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法及自支撑材料,包括从鱿鱼软骨中分离出纯化的β‑甲壳素;将β‑甲壳素分散在水中,超声粉碎处理得到β‑甲壳素纳米纤维悬浮液;调节所述β‑甲壳素纳米纤维悬浮液的pH值范围为3~10,加入多酚类物质,得到多酚改性的β‑甲壳素纳米纤维悬浮液;对所述多酚改性的β‑甲壳素纳米纤维悬浮液进行离心,收集沉淀物得浓缩的β‑甲壳素纳米纤维。本发明的技术方案从鱿鱼软骨中提取β‑甲壳素制成β‑甲壳素纳米纤维悬浮液,并进行多酚改性,可以起到屏蔽β‑甲壳素纳米纤维之间的氢键和静电斥力的作用,实现β‑甲壳素纳米纤维悬浮液的高效浓缩。
Description
技术领域
本发明涉及生物材料制备领域,特别涉及一种β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法以及自支撑材料。
背景技术
甲壳素是地球上最丰富的氨基多糖,主要存在于节肢动物的外骨骼、软体动物的骨髓和真菌的细胞壁中。甲壳素及其衍生物具有良好的生物相容性、可生物降解性以及独特的生物活性,在生物医学材料领域引起了广泛的关注。然而,由于甲壳素具有较强的分子间和分子内氢键相互作用,使其难以溶解于一般溶剂,极大地限制了甲壳素的进一步应用。
甲壳素纳米纤维是从甲壳素中提取的一种天然生物质纤维,不仅继承了甲壳素的生物相容性、抗菌活性和创面愈合作用等固有特性,而且具有超高的比表面积、高的长径比和纵向模量等诸多特性,在生物医用、化妆业等领域具有潜在的应用价值。目前常用的甲壳素纳米纤维,主要来源于虾蟹壳,其晶型为α-型,而对来源于鱿鱼软骨的β-型甲壳素纳米纤维的研究有限。鱿鱼软骨是一种渔业废料,其甲壳素含量约为20%,是一种天然的可再生资源,通过碱溶液和酸溶液进行脱蛋白、脱无机盐处理可获得纯化β-甲壳素,然后通过机械粉碎可获得β-甲壳素纳米纤维。
α-晶型由两条反向平行的分子链组成,同时存在分子间及分子内氢键,因此在水中溶胀性能较差。而β-晶型由两条平行的分子链组成,分子间氢键作用弱,具有更强的吸液性能。β-甲壳素纳米纤维比α-甲壳素纳米纤维具有更高的长径比,浓度为0.2%的悬浮液即可形成缠结的三维网络结构,表现出凝胶的性质。此外,鱿鱼软骨中的β-甲壳素纯度较高,重金属含量较少。这些优势使得β-甲壳素纳米纤维成为一种更有潜力的生物材料,可制备成凝胶或支架等形式应用于伤口敷料、干细胞支架等领域。
然而,β-甲壳素纳米纤维悬浮液由于存在较大的氢键相互作用和静电排斥作用,存在固含量低、力学性能差等缺陷,难以制备成自支撑的水凝胶或支架材料,需要靠进一步浓缩实现高强度支架的制备。目前常采用抽滤的方式进行浓缩,但是该过程耗时较长,只能形成薄片状凝胶,且均匀性欠佳。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法及自支撑材料,旨在屏蔽β-甲壳素纳米纤维之间的氢键和静电斥力的作用,实现β-甲壳素纳米纤维悬浮液的高效浓缩。
为实现上述目的,本发明提出一种β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法,所述β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法,包括:从鱿鱼软骨中分离出纯化的β-甲壳素;
将β-甲壳素分散在水中,超声粉碎处理得到β-甲壳素纳米纤维悬浮液;
调节所述β-甲壳素纳米纤维悬浮液的pH值范围为3~10,加入多酚类物质,得到多酚改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液;
对所述多酚改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液进行离心,收集沉淀物得浓缩的β-甲壳素纳米纤维。
可选地,将β-甲壳素分散在水中,超声粉碎处理得到β-甲壳素纳米纤维悬浮液的步骤中,超声粉碎处理的时间为12~14分钟。
可选地,调节所述β-甲壳素纳米纤维悬浮液的pH值范围为3~10,加入多酚类物质,得到多酚改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液的步骤中,加入多酚类物质后,搅拌6~48h,得到多酚改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液。
可选地,调节所述β-甲壳素纳米纤维悬浮液的pH值范围为3~10,加入多酚类物质,得到多酚改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液的步骤中,β-甲壳素纳米纤维与多酚类物质的质量比为1∶(0.5~10)。
可选地,所述β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓度为0.5mg/ml~2mg/ml。
可选地,所述多酚类物质包括邻苯二酚、3,4-二羟苯基丙酸、咖啡酸、多巴胺、单宁酸、鞣花酸以及槲皮素中的任意一种。
可选地,从鱿鱼软骨中分离出纯化的β-甲壳素的步骤包括:
将所述鱿鱼软骨置于氢氧化钠溶液中,在65℃~75℃的环境下加热25~35分钟后用去离子水清洗得呈中性的混合物;
将所述混合物浸泡在盐酸溶液中,在室温环境下放置后用去离子水清洗至中性,得纯化的β-甲壳素。
可选地,对所述多酚改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液进行离心,收集沉淀物得浓缩的β-甲壳素纳米纤维的步骤包括:
将所述多酚改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液以6000-10000转/分离心8~12分钟后,去除上层液体,得到第一混合物;
向所述第一混合物中加入去离子水进行清洗,清洗后去除上层液体,得第二混合物;
将所述第二混合物以6000-10000转/分离心8~12分钟,收集沉淀物得浓缩的β-甲壳素纳米纤维。
可选地,将所述鱿鱼软骨置于氢氧化钠溶液中,在65℃~75℃的环境下加热25~35分钟后用去离子水清洗得呈中性的混合物的步骤之前,还包括:
去除所述鱿鱼软骨表面残余的杂质,将所述鱿鱼软骨剪切成2cm~3cm左右的小段并在30℃~50℃的环境下干燥处理12小时。
本发明还提供了一种自支撑材料,所述自支撑材料包括如上所述的β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法制得的浓缩的β-甲壳素纳米纤维。
本发明提供的β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法,本发明选用鱿鱼软骨为原料,从鱿鱼软骨中分离出纯化的β-甲壳素,制备β-甲壳素纳米纤维悬浮液,然后采用多酚类物质对其表面进行修饰,可以起到屏蔽β-甲壳素纳米纤维之间的氢键和静电斥力的作用,实现β-甲壳素纳米纤维悬浮液的高效浓缩,该浓缩液可进一步制备成自支撑的水凝胶或支架材料,可用于创面敷料或干细胞培养等领域。解决了现有技术中β-甲壳素纳米纤维固含量较低难以直接利用的缺点,拓展此类生物质来源材料在生物医用领域的应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅为本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的一种β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法的一实施例的流程图;
图2为本发明实施例1中单宁酸改性浓缩后的β-甲壳素纳米纤维;
图3为本发明实施例2单宁酸改性浓缩前后β-甲壳素纳米纤维悬浮液的黏度测试结果;
图4为本发明实施例5盐酸多巴胺改性后的β-甲壳素纳米纤维支架实物图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。
需要说明的是,实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。另外,全文中出现的“和/或”的含义,包括三个并列的方案,以“A和/或B”为例,包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。此外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
β-甲壳素纳米纤维悬浮液由于存在较大的氢键相互作用和静电排斥作用,存在固含量低、力学性能差等缺陷,难以制备成自支撑的水凝胶或支架材料,需要靠进一步浓缩实现高强度支架的制备。目前常采用抽滤的方式进行浓缩,但是该过程耗时较长,只能形成薄片状凝胶,且均匀性欠佳。鉴于此,本发明提出一种β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法,旨在屏蔽β-甲壳素纳米纤维之间的氢键和静电斥力的作用,实现β-甲壳素纳米纤维悬浮液的高效浓缩。
本发明提出一种β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法,所述β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法,包括:
步骤S10、从鱿鱼软骨中分离出纯化的β-甲壳素;
在本实施例中,所述鱿鱼软骨为一种渔业废料,具有可再生性,利用鱿鱼软骨提取β-甲壳素,能够以提高其附加值,拓展其在生物医用领域的应用。进一步地,从鱿鱼软骨中分离出纯化的β-甲壳素的步骤包括:
步骤S11、去除所述鱿鱼软骨表面残余的杂质,将所述鱿鱼软骨剪切成2cm~3cm左右的小段并在30℃~50℃的环境下干燥处理12小时。
在本实施例中,将所述鱿鱼软骨剪成2cm~3cm的小段方便后续反应的进行,能够加快反应速度,所述干燥处理的温度优选为40℃。
步骤S12、将所述鱿鱼软骨置于氢氧化钠溶液中,在65℃~75℃的环境下加热25~35分钟后用去离子水清洗得呈中性的混合物;
在本实施例中,所述氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L,优选在70℃的温度下加热30分钟后用去离子水清洗,此步骤为对所述鱿鱼软骨进行脱蛋白处理。
步骤S13、将所述混合物浸泡在盐酸溶液中,在室温环境下放置后用去离子水清洗至中性,得纯化的β-甲壳素。
在本实施例中,所述盐酸溶液的浓度为0.6mol/L,在室温环境下放置60分钟后,用去离子水清洗至中性,此步骤为对所述混合物进行脱无机盐处理。在得到纯化的β-甲壳素的步骤之后,还包括:
步骤S20、将β-甲壳素分散在水中,超声粉碎处理得到β-甲壳素纳米纤维悬浮液;
在本实施例中,β-甲壳素纳米纤维具有高的长径比,浓度为0.2%的悬浮液即可形成缠结的三维网络结构,表现出凝胶的性质。需要说明的是,所述超声粉碎的处理时间为12~14分钟,优选为12分钟。
因为β-甲壳素纳米纤维悬浮液由于存在较大的氢键相互作用和静电排斥作用,存在固含量低、力学性能差等缺陷,因此采用多酚类物质对其表面进行修饰,可以起到屏蔽β-甲壳素纳米纤维之间的氢键和静电斥力的作用。具体使用多酚类物质进行修饰的方法如下步骤:
步骤S30、调节所述β-甲壳素纳米纤维悬浮液的pH值范围为3~10,加入多酚类物质,得到多酚改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液;
在本实施例中,所述多酚类物质的质量在0.2~1g,所述多酚类物质包括但不限于邻苯二酚、3,4-二羟苯基丙酸、咖啡酸、多巴胺、单宁酸、鞣花酸以及槲皮素,所述β-甲壳素纳米纤维与多酚类物质的质量比为1∶(0.5~10)。值得说明的是,步骤S30中,加入多酚类物质后,进行搅拌后得多酚改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液,所述搅拌的时间为6-48h,所述搅拌的方式优选为磁力搅拌,磁力搅拌方式既可以使反应物混合均匀,使温度均匀,也可以加快反应速度或者蒸发速度,节省时间。进一步地,在步骤S30之后还包括:
步骤S40、对所述多酚改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液进行离心,收集沉淀物得浓缩的β-甲壳素纳米纤维。
具体地,所述步骤S40包括:
步骤S41、将所述多酚改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液以6000-10000转/分离心8~12分钟后,去除上层液体,得到第一混合物;
在本实施例中,步骤S41中的离心时间优选为10分钟。
步骤S42、向所述第一混合物中加入去离子水进行清洗,清洗后去除上层液体,得第二混合物;
在本实施例中,向所述第一混合物中加入去离子水进行清洗,清洗后去除上层液体的步骤重复3次,以能够得到更纯净的第二混合物。
步骤S43、将所述第二混合物以6000-10000转/分离心8~12分钟,收集沉淀物得浓缩的β-甲壳素纳米纤维。
在本实施例中,步骤S43中的离心时间优选为10分钟。
本发明还提供了一种自支撑材料,所述自支撑材料包括如前所述的β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法制得的浓缩的β-甲壳素纳米纤维。浓缩后的β-甲壳素纳米纤维可通过简单的冷冻干燥、盐析、化学交联等方式制备成自支撑材料,所述自支撑材料包括自支撑凝胶或多孔支架材料,且多酚改性可以有效提高所述自支撑材料的亲水性和生物活性。
以下结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明,应当理解,以下实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
(1)从鱿鱼软骨中分离出纯化的β-甲壳素;
(2)将0.2g纯化后的β-甲壳素分散在100mL去离子水中,用超声粉碎机处理12分钟,得到β-甲壳素纳米纤维悬浮液,浓度为2mg/ml。
(3)取100mL甲壳素纳米纤维,用1mol/L的NaOH溶液调节pH至8,加入0.4g单宁酸,室温条件下磁力搅拌6h,得到单宁酸改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液。
(4)将所得产物6000转/分离心10分钟,去除上清,并用去离子水清洗3次,8000转/分离心10分钟,收集沉淀,得浓缩的β-甲壳素纳米纤维,经称重法测量其固含量为1.0%。
实施例2
(1)从鱿鱼软骨中分离出纯化的β-甲壳素;
(2)将0.2g纯化后的β-甲壳素分散在100mL去离子水中,用超声粉碎机处理12分钟,得到β-甲壳素纳米纤维悬浮液,浓度为2mg/ml。
(3)取100mL甲壳素纳米纤维,用1mol/L的NaOH溶液调节pH至8,加入0.6g单宁酸,室温条件下磁力搅拌6h,得到单宁酸改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液。
(4)将所得产物8000转/分离心10分钟,去除上清,并用去离子水清洗3次,10000转/分离心10分钟,收集沉淀,得浓缩的β-甲壳素纳米纤维,经称重法测量其固含量为1.5%。
实施例3
(1)从鱿鱼软骨中分离出纯化的β-甲壳素;
(2)将0.2g纯化后的β-甲壳素分散在100mL去离子水中,用超声粉碎机处理12分钟,得到β-甲壳素纳米纤维悬浮液,浓度为2mg/ml。
(3)取100mL甲壳素纳米纤维,用1mol/L的NaOH溶液调节pH至8.5,加入0.4g邻苯二酚,室温条件下磁力搅拌24h,得到邻苯二酚改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液。
(4)将所得产物8000转/分离心10分钟,去除上清,并用去离子水清洗3次,10000转/分离心10分钟,收集沉淀,得浓缩的β-甲壳素纳米纤维,经称重法测量其固含量为0.9%。
实施例4
(1)从鱿鱼软骨中分离出纯化的β-甲壳素;
(2)将0.2g纯化后的β-甲壳素分散在100mL去离子水中,用超声粉碎机处理12分钟,得到β-甲壳素纳米纤维悬浮液,浓度为2mg/ml。
(3)取100mL甲壳素纳米纤维,用1mol/L的HCL溶液调节pH至4,加入0.2g3,4-二羟基苯基丙酸和0.16g 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺,室温条件下磁力搅拌12h,得到3,4-二羟基苯基丙酸改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液。
(4)将所得产物6000转/分离心10分钟,去除上清,并用去离子水清洗3次,8000转/分离心10分钟,收集沉淀,得浓缩的β-甲壳素纳米纤维,经称重法测量其固含量为1.6%。
实施例5
(1)从鱿鱼软骨中分离出纯化的β-甲壳素;
(2)将0.2g纯化后的β-甲壳素分散在100mL去离子水中,用超声粉碎机处理12分钟,得到β-甲壳素纳米纤维悬浮液,浓度为2mg/ml。
(3)取100mL甲壳素纳米纤维,用1mol/L的NaOH溶液调节pH至8.5,加入0.6g盐酸多巴胺,室温条件下磁力搅拌12h,得到多巴胺改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液。
(4)将所得产物8000转/分离心10分钟,去除上清,并用去离子水清洗3次,10000转/分离心10分钟,收集沉淀,得浓缩的β-甲壳素纳米纤维,经称重法测量其固含量为0.8%。
(5)取1.5mL浓缩后的β-甲壳素纳米纤维置于24孔板中,在-20℃的环境下冷冻24h,然后冷冻干燥48h,得自支撑甲壳素纳米纤维多孔支架材料(如图4所示)。
实施例6
(1)从鱿鱼软骨中分离出纯化的β-甲壳素;
(2)将0.2g纯化后的β-甲壳素分散在100mL去离子水中,用超声粉碎机处理14分钟,得到β-甲壳素纳米纤维悬浮液,浓度为2mg/ml。
(3)取100mL甲壳素纳米纤维,用1mol/L的NaOH溶液调节pH至10,加入0.1g咖啡酸,室温条件下磁力搅拌6h,得到咖啡酸改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液。
(4)将所得产物10000转/分离心8分钟,去除上清,并用去离子水清洗3次,10000转/分离心8分钟,收集沉淀,得浓缩的β-甲壳素纳米纤维。
实施例7
(1)从鱿鱼软骨中分离出纯化的β-甲壳素;
(2)将0.2g纯化后的β-甲壳素分散在300mL去离子水中,用超声粉碎机处理13分钟,得到β-甲壳素纳米纤维悬浮液,浓度为0.5mg/ml。
(3)取100mL甲壳素纳米纤维,用1mol/L的HCL溶液调节pH至3,加入2g鞣花酸,室温条件下磁力搅拌48h,得到鞣花酸改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液。
(4)将所得产物60000转/分离心12分钟,去除上清,并用去离子水清洗3次,10000转/分离心12分钟,收集沉淀,得浓缩的β-甲壳素纳米纤维。结果分析:
将实施例2所得单宁酸改性浓缩前后的β-甲壳素纳米纤维悬浮液进行黏度测试,采用旋转流变仪连续扫描模式,结果请参阅图3,可以发现二者均具有剪切变稀的性能,而改性浓缩后悬浮液的黏度显著增加,表明多酚改性可以有效屏蔽β-甲壳素纳米纤维之间的氢键相互作用和静电排斥作用,实现β-甲壳素纳米纤维的富集,可以为后续自支撑材料的制备提供基础。
以上仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法,其特征在于,包括以下步骤:
从鱿鱼软骨中分离出纯化的β-甲壳素;
将β-甲壳素分散在水中,超声粉碎处理得到β-甲壳素纳米纤维悬浮液;
调节所述β-甲壳素纳米纤维悬浮液的pH值范围为3~10,加入多酚类物质,得到多酚改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液;
对所述多酚改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液进行离心,收集沉淀物得浓缩的β-甲壳素纳米纤维。
2.如权利要求1所述的β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法,其特征在于,将β-甲壳素分散在水中,超声粉碎处理得到β-甲壳素纳米纤维悬浮液的步骤中,超声粉碎处理的时间为12~14分钟。
3.如权利要求1所述的β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法,其特征在于,调节所述β-甲壳素纳米纤维悬浮液的pH值范围为3~10,加入多酚类物质,得到多酚改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液的步骤中,加入多酚类物质后,搅拌6~48h,得到多酚改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液。
4.如权利要求1所述的β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法,其特征在于,调节所述β-甲壳素纳米纤维悬浮液的pH值范围为3~10,加入多酚类物质,得到多酚改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液的步骤中,β-甲壳素纳米纤维与多酚类物质的质量比为1∶(0.5~10)。
5.如权利要求1所述的β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法,其特征在于,所述β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓度范围为0.5mg/ml~2mg/ml。
6.如权利要求1所述的β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法,其特征在于,所述多酚类物质包括邻苯二酚、3,4-二羟苯基丙酸、咖啡酸、多巴胺、单宁酸、鞣花酸以及槲皮素中的任意一种。
7.如权利要求1所述的β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法,其特征在于,从鱿鱼软骨中分离出纯化的β-甲壳素的步骤包括:
将所述鱿鱼软骨置于氢氧化钠溶液中,在65℃~75℃的环境下加热25~35分钟后用去离子水清洗得呈中性的混合物;
将所述混合物浸泡在盐酸溶液中,在室温环境下放置后用去离子水清洗至中性,得纯化的β-甲壳素。
8.如权利要求1所述的β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法,其特征在于,对所述多酚改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液进行离心,收集沉淀物得浓缩的β-甲壳素纳米纤维的步骤包括:
将所述多酚改性的β-甲壳素纳米纤维悬浮液以6000~10000转/分离心8~12分钟后,去除上层液体,得到第一混合物;
向所述第一混合物中加入去离子水进行清洗,清洗后去除上层液体,得第二混合物;
将所述第二混合物以6000~10000转/分离心8~12分钟,收集沉淀物得浓缩的β-甲壳素纳米纤维。
9.如权利要求7所述的β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法,其特征在于,将所述鱿鱼软骨置于氢氧化钠溶液中,在65℃~75℃的环境下加热25~35分钟后用去离子水清洗得呈中性的混合物的步骤之前,还包括:
去除所述鱿鱼软骨表面残余的杂质,将所述鱿鱼软骨剪切成2cm~3cm左右的小段并在30℃~50℃的环境下干燥处理12小时。
10.一种自支撑材料,其特征在于,包括如权利要求1-9任意一项所述的β-甲壳素纳米纤维悬浮液的浓缩方法制得的浓缩的β-甲壳素纳米纤维。
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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---|---|---|---|---|
US20170072091A1 (en) * | 2014-05-15 | 2017-03-16 | Postech Academy-Industry Foundation | Hydrogel including surface-treated nanofiber and preparation method thereof |
CN112106975A (zh) * | 2020-09-30 | 2020-12-22 | 郑州轻工业大学 | 甲壳素单宁酸复合胶体颗粒乳化剂及其制备方法和应用 |
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Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
石楚桐;宋彬;辜海彬;: "连苯三酚改性的天然大分子和单宁酸配位交联水凝胶的研究进展", 皮革科学与工程, no. 01 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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