Name: preparation of biopolymer aerogels using green solvents
Uploaded: 2016-07-04T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 13 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Biopolymer Aerogels Using Green Solvents at JoVE.com

الدعم المالي من DFG (المشاريع SM 82 / 13-1) وامتنان.

1. إعداد Amidated البكتين محلول المخزون <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> خلط 20 غراما amidated البكتين مع 980 غ ماء (2.0٪ بالوزن). درجة amidation هي 25٪ بالوزن. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التجانس الحل مع النمام سرعة عالية (10،000 دورة في الدقيقة) لمدة 2 دقيقة للحصول على حل لزج متجانسة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> قياس الرقم الهيدروجيني باستخدام شرائح الأس الهيدروجيني أو درجة الحموضة متر. إذا كان الرقم الهيدروجيني أقل من 6.5، يعاير مع 0.5 M هيدروكسيد الصوديوم لتحييد الحل (لدرجة الحموضة 7.0). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة كربونات الكالسيوم في نسبة 0.1825 غ لكل غرام من البكتين amidated الجافة (ف = 1). &quot;س&quot; يدل على درجة من يشابك. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ل1 كغ 2.0٪ بالوزن حل البكتين amidated، إضافة 3،65 ز كربونات الكالسيوم (ف = 1) 7 في 20.0 غرام البكتين الجافة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لمزيد من يشابك، إضافة 0.3650 جم كربونات الكالسيوم للغرام الواحد من البكتين amidated الجافة (س = 2). </li></ol> 2. إنتاج الهلاميات المائية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التجانس amidated البكتين / كربونات الكالسيوم الخليط باستخدام الخالط سرعة عالية (10،000 دورة في الدقيقة) للحصول علىتشتت متجانسة الأبيض. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل تعليق في قوالب من مادة البولي بروبيلين مفتوحة أو أطباق بتري الزجاج. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضع القوالب في الأوتوكلاف الضغط العالي. ختم الأوتوكلاف. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الضغط على الأوتوكلاف مع ثاني أكسيد الكربون غاز 2 تصل إلى 5 ميجا باسكال في RT. الرجوع إلى Gurikov وآخرون. (7) لمزيد من المعلومات. الحفاظ على الضغط لمدة 24 ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ببطء أزال الضغط الأوتوكلاف في 0.2 ميجا باسكال / دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح الأوتوكلاف وإزالة قوالب. إزالة الهلاميات المائية من القوالب التي كتبها تسليمهم. إذا لزم الأمر، واستخدام الملعقة. </li></ol> 3. إجراء تبادل المذيبات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد 10 غرام من 10:90 (ث / ث) الإيثانول / المياه الخليط في كل غرام من هيدروجيل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزج الهلاميات المائية في 10:90 (ث / ث) خليط الايثانول / الماء لمدة 12 ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تستمر هذه العملية مع زيادة تركيزات الإيثانول، أي من 10:90 (ث / ث) خليط الايثانول / المياه إلى 30:70 (ث / ث) الإيثانول / المياه الخليط. بعد 12 ساعة، ونقل إلى 500:50 (ث / ث) خليط الايثانول / الماء، ثم إلى 70:30 (12 ساعة)، ثم 90:10 (12 ساعة) والحل الايثانول ثم إلى 100٪ (12 ساعة). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقع هلام أكثر في الإيثانول النقي بحيث التركيز النهائي داخل هلام أكثر من 98٪ (ث / ث). قياس تركيز باستخدام متر الكثافة. وalcogel هو الآن على استعداد لفوق الحرجة CO 2 التجفيف. </li></ol> 4. إنتاج Aerogels من فوق الحرجة CO 2 التجفيف <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وضع العينات في نفس الأوتوكلاف ارتفاع ضغط تستخدم لإعداد هيدروجيل (راجع الخطوة 2.3). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ملء الأوتوكلاف مع الايثانول إضافي (2-10٪ من حجم الأوتوكلاف) لمنع تبخر المذيبات من السابق لأوانه من المواد الهلامية. ليس مطلوبا الانغماس الكامل من هلام في المذيب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ختم الأوتوكلاف. تشغيل التدفئة الأوتوكلاف. ضبط درجة حرارة الأوتوكلاف إلى 323 ك الضغط على الأوتوكلاف مع ثاني أكسيد الكربون إلى 12 ميجا باسكال باستخدام ضاغط أو مضخة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استبدال دوري CO 2داخل الأوتوكلاف 10،11 مع ثاني أكسيد الكربون النقي 2 حفظ ثابت الضغط. ويلزم 6-7 أحجام الإقامة خلال فترة من 6 ساعات. الرجوع إلى Gurikov وآخرون. (7) لمزيد من المعلومات. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ببطء أزال الضغط الأوتوكلاف في 0.2 ميجا باسكال / دقيقة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فتح الأوتوكلاف وجمع ايروجيل. تخزين ايروجيل في exicator أو حاوية مغلقة. </li></ol>

<ol>
	<li>Kistler, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coherent+expanded-aerogels.">Coherent expanded-aerogels.</a> J. Phys. Chem. 36 (1), 52-64 (1932).</li><li>Aegerter, M. A., Leventis, N., Koebel, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Aerogels Handbook. , (2011).</li><li>Raman, S. P., Gurikov, P., Smirnova, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hybrid+alginate+based+aerogels+by+carbon+dioxide+induced+gelation:+Novel+technique+for+multiple+applications.">Hybrid alginate based aerogels by carbon dioxide induced gelation: Novel technique for multiple applications.</a> J. Supercrit. Fluids. 106, 23-33 (2015).</li><li>Draget, K. I., Skj&#229;k-Br&#230;k, G., Smidsr&#248;d, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Alginate+based+new+materials.">Alginate based new materials.</a> Int. J. Biol. Macromol. 21 (1), 47-55 (1997).</li><li>Garc&#237;a-Gonz&#225;lez, C. A., Alnaief, M., Smirnova, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polysaccharide-based+aerogels-Promising+biodegradable+carriers+for+drug+delivery+systems.">Polysaccharide-based aerogels-Promising biodegradable carriers for drug delivery systems.</a> Carbohydr. Polym. 86 (4), 1425-1438 (2011).</li><li>Alnaief, M., Alzaitoun, M. A., Garc&#237;a-Gonz&#225;lez, C. A., Smirnova, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+biodegradable+nanoporous+microspherical+aerogel+based+on+alginate.">Preparation of biodegradable nanoporous microspherical aerogel based on alginate.</a> Carbohydr. Polym. 84 (3), 1011-1018 (2011).</li><li>Gurikov, P., Raman, S. P., Weinrich, D., Fricke, M., Smirnova, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+approach+to+alginate+aerogels:+carbon+dioxide+induced+gelation.">A novel approach to alginate aerogels: carbon dioxide induced gelation.</a> RSC Adv. 5, 7812-7818 (2015).</li><li>Meyssami, B., Balaban, M. O., Teixeira, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prediction+of+pH+in+model+systems+pressurized+with+carbon+dioxide.">Prediction of pH in model systems pressurized with carbon dioxide.</a> Biotechnol. Prog. 8 (2), 149-154 (1992).</li><li>Subrahmanyam, R., Gurikov, P., Dieringer, P., Sun, M., Smirnova, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+Road+to+Biopolymer+Aerogels-Dealing+with+the+Solvent.">On the Road to Biopolymer Aerogels-Dealing with the Solvent.</a> Gels. 1 (2), 291-313 (2015).</li><li>Garc&#237;a-Gonz&#225;lez, C. A., Camino-Rey, M. C., Alnaief, M., Zetzl, C., Smirnova, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Supercritical+drying+of+aerogels+using+CO2:+Effect+of+extraction+time+on+the+end+material+textural+properties.">Supercritical drying of aerogels using CO2: Effect of extraction time on the end material textural properties.</a> J. Supercrit. Fluids. 66, 297-306 (2012).</li><li>&#214;zbak&#305;r, Y., Erkey, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+and+theoretical+investigation+of+supercritical+drying+of+silica+alcogels.">Experimental and theoretical investigation of supercritical drying of silica alcogels.</a> J. Supercrit. Fluids. 98, 153-166 (2015).</li><li>Rudaz, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aeropectin:+Fully+Biomass-Based+Mechanically+Strong+and+Thermal+Superinsulating+Aerogel.">Aeropectin: Fully Biomass-Based Mechanically Strong and Thermal Superinsulating Aerogel.</a> Biomacromolecules. 15 (6), 2188-2195 (2014).</li><li>Quraishi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+non-cytotoxic+alginate-lignin+hybrid+aerogels+as+scaffolds+for+tissue+engineering.">Novel non-cytotoxic alginate-lignin hybrid aerogels as scaffolds for tissue engineering.</a> J. Supercrit. Fluids. 105, 1-8 (2015).</li><li>Martins, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+macroporous+alginate-based+aerogels+for+biomedical+applications.">Preparation of macroporous alginate-based aerogels for biomedical applications.</a> J. Supercrit. Fluids. 106, 152-159 (2015).</li><li>Davidovich-Pinhas, M., Bianco-Peled, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+quantitative+analysis+of+alginate+swelling.">A quantitative analysis of alginate swelling.</a> Carbohydr. Polym. 79 (4), 1020-1027 (2010).</li><li>Mallepally, R. R., Bernard, I., Marin, M. A., Ward, K. R., McHugh, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Superabsorbent+alginate+aerogels.">Superabsorbent alginate aerogels.</a> J. Supercrit. Fluids. 79, 202-208 (2013).</li><li>Porta, G. D., Del Gaudio, P., De Cicco, F., Aquino, R. P., Reverchon, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Supercritical+Drying+of+Alginate+Beads+for+the+Development+of+Aerogel+Biomaterials:+Optimization+of+Process+Parameters+and+Exchange.">Supercritical Drying of Alginate Beads for the Development of Aerogel Biomaterials: Optimization of Process Parameters and Exchange.</a> Ind. Eng. Chem. Res. 52 (34), 12003-12009 (2013).</li><li>Brown, Z. K., Fryer, P. J., Norton, I. T., Bridson, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drying+of+agar+gels+using+supercritical+carbon+dioxide.">Drying of agar gels using supercritical carbon dioxide.</a> J. Supercrit. Fluids. 54 (1), 89-95 (2010).</li><li>Betz, M., Garc&#237;a-Gonz&#225;lez, C. A., Subrahmanyam, R. P., Smirnova, I., Kulozik, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+of+novel+whey+protein-based+aerogels+as+drug+carriers+for+life+science+applications.">Preparation of novel whey protein-based aerogels as drug carriers for life science applications.</a> J. Supercrit. Fluids. 72, 111-119 (2012).</li><li>Antonyuk, S., Heinrich, S., Gurikov, P., Raman, S., Smirnova, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+coating+and+wetting+on+the+mechanical+behaviour+of+highly+porous+cylindrical+aerogel+particles.">Influence of coating and wetting on the mechanical behaviour of highly porous cylindrical aerogel particles.</a> Powder Technol. 285, 34-43 (2015).</li></ol>

الكتاب تعلن أنه ليس لديهم مصالح مالية المتنافسة.

باستخدام تقنية يسببها دبق CO 2، يمكن للمرء أن تلغي الحاجة إلى البدائل الكيميائية (على سبيل المثال حمض الخليك أو glucono دلتا لاكتون (GDL)) المطلوبة لإحداث يشابك من البوليمر الحيوي. المناطق السطحية من aerogels البكتين amidated هي في نطاقات أعلى من قيم الأدب 5، إلا أن أحجام المسام هي أعلى بكثير من تلك التي عرضت في الأدب 5. وقد لوحظت أحجام المسام أعلى أيضا لaerogels الجينات التي CO 2 يسببها دبق 7 إعداد. ومع ذلك، فإنه لا يزال يتعين التحقق ما إذا كان السبب في ذلك كميات عالية المسامية (4-150 نانومتر مسام نطاق حجم) ويرجع ذلك إلى تقنية دبق أو خاصية متأصلة من البوليمرات الحيوية سابقا لم تعالج في الأدب. وقد تم الإبلاغ عن aerogels البكتين في الأدب لامتلاك superinsulating خصائص 12 و aerogels الجينات بواسطة هذه التقنية التي أعدت أيضا نمتلك التوصيلات الحرارية في نطاق superinsulating3،7. لذلك، يمكن أيضا توخي aerogels البكتين amidated التي تنتجها هذه التقنية لتمتلك خصائص superinsulating. معدل تخفيض الضغط في القسم بروتوكول 2 هو خطوة هامة في إعداد هيدروجيل. تخفيض الضغط سريع يمكن أن يؤدي إلى زيادة macroporosity من المواد الهلامية. هذه الظاهرة يمكن تطبيقها لتطبيقات هندسة الأنسجة حيث macroporosity من المواد مع الترابط هو سمة هامة لنمو وتكاثر الخلايا 13،14. وبالإضافة إلى ذلك، فإن درجة يشابك في بروتوكول القسم 1 تلعب دورا هاما في تساحب وتورم ملكا للالهلاميات المائية البكتين amidated. هذا هو مماثل لالهلاميات المائية الجينات التي يتأثر تركيز crosslinker كذلك 15 السلوك تورم. وبالتالي aerogels التي البكتين amidated كما يمكن ضبطها لامتلاك الممتلكات superabsorbent مماثلة لتلك التي ذكرت عن aerogels الجينات 16. &lt;ص الطبقة = &quot;jove_content&quot;&gt; باستخدام ثاني أكسيد الكربون الناجم عن 2 دبق النظر البكتين amidated (أو الجينات) كنظام أساسي، مزيد من التنوع يمكن أن تدرج في aerogels عن طريق إدخال عبر مختلف وكلاء ومجموعات البوليمر الحيوي الذي يربط. عدة كربونات المعادن (مثل الزنك والنيكل والكوبالت والنحاس والسترونتيوم والباريوم) يمكن أن تستخدم لربط عبر 3، حيث يمكن أن تنطلق الكاتيونات التي كتبها الرقم الهيدروجيني خفض في الوسط المائي مع ثاني أكسيد الكربون المضغوط 2 (3-5 ميجا باسكال). ومع ذلك، أملاح غير قابلة للذوبان بعض هذه الكاتيونات قد لا تشكل التفرق مستقرة للتركيز البوليمر الحيوي أقل ويمكن أن يستقر في القاع مما أدى إلى المواد الهلامية غير متجانسة. هذه قضية عامة مع طريقة الإعداد دبق الداخلي بما في ذلك CO 2 يسببها دبق 3 وبالتالي، ينبغي تقييم قابليتها للاستخدام تقنية للتطبيق على حالة على أساس كل حالة. أعدت التوليفات المختلفة باستخدام المياه الحيوي للذوبانالبوليمرات مثل النشا، الكاراجينان، الميثيل والسليلوز الميثيل كربوكسي، الصمغ جيلان، اللجنين، والجيلاتين وغيرها؛ المياه البوليمرات الاصطناعية القابلة للذوبان مثل البولي ايثيلين جلايكول (PEG)، البولي فينيل الكحول (PVA)، Pluronic P-123 وغيرها؛ وللذوبان في الماء السلائف غير العضوية مثل سيليكات الصوديوم يمكن أن تكون مختلطة أيضا مع البكتين amidated لإنتاج aerogels الهجينة مشابهة لالجيني 2 مع خصائص الانضباطي. كما فوق الحرجة CO 2 التجفيف (scCO 2 التجفيف) هو خطوة جوهرية في ايروجيل الإنتاج، أي مزيج من الخطوات ما قبل المعالجة مثل تبادل المذيبات والتجفيف باستخدام ثاني أكسيد الكربون 2 17،18 أو دبق، وتبادل المذيبات والتجفيف باستخدام ثاني أكسيد الكربون 2 7 يمكن أن توفر ميزة المعالجة واضحة. وتصور ويمتاز بانه عملية متكاملة لإعداد وعاء واحد: حيث التفرق البوليمر الحيوي يمكن تحويلها إلى aerogels البوليمر الحيوي باستخدام ثاني أكسيد الكربون 2 باعتبارها وسيلة المعالجة الرئيسية في الأوتوكلاف واحد. إلىبعض التطبيقات الصيدلانية، يمكن للمرء أيضا نتصور أداء خطوة أربعة: دبق، وتبادل المذيبات، والتجفيف فوق الحرجة ونشطة عملية عنصر تحميل 5،19 في الأوتوكلاف واحد باستخدام ثاني أكسيد الكربون 2 باعتبارها وسيلة المعالجة. بعد العلاج مثل طلاء واقية من aerogels المخدرات التي تم تحميلها في حالات معينة ضرورية لاستهداف الافراج عن المخدرات 20. وختاما، فإن العمل الحالي يوضح استخدام ثاني أكسيد الكربون المضغوط 2 للدبق أنظمة البكتين أساس amidated. وبالإضافة إلى ذلك، كان من المنتظر استخدام ثاني أكسيد الكربون المضغوط 2 كوسيط مشترك للتمهيدا لتحويل المنتج للحصول على التطبيقات المستهدفة في الأوتوكلاف واحد.

Aerogels هي فئة من المواد المسامية التي يمكن إعدادها باستخدام مجموعة متنوعة من السلائف تتراوح من غير العضوية (مثل السيليكا، تيتانيا، زركونيا وغيرها)، الاصطناعية (مثل الفورمالديهايد الريسورسنول والبولي يوريثين وغيرها) أو البوليمرات الحيوية (السكريات والبروتينات وغيرها ) 2. ما يفرقهم من مواد مسامية التقليدية هو قدرتها على امتلاك وقت واحد كل الخصائص الثلاث؛ وهي مساحة عالية، كثافة منخفضة للغاية وتوزيع حجم المسام mesoporous (أي أحجام المسام 2-50 نانومتر). مع الخصائص المذكورة أعلاه، يتم تطبيق aerogels نطاق واسع في مجالات العزل، والطب الحيوي، الحفز، والامتزاز والامتصاص التطبيقات والصناعات الدوائية وneutraceuticals 2. مع الأخذ بعين الاعتبار الاحتمالات المذكورة أعلاه، وإنتاج أنظمة هلام البوليمر الحيوي وتحول لاحقا إلى aerogels يفتح العديد من الفرص من أجل القيمة المضافة العالية الحيوي المستخرجالمواد. يؤخذ مثل هذا المسعى حتى في هذه الدراسة استخدام البكتين amidated كمثال على ذلك. وعادة ما يتم إنتاجها Aerogels بواسطة تقنية سول هلام. المواد الهلامية هي أنظمة تتألف من السوائل المحبوسة في مصفوفة ويمكن عن طريق التساهمية، الأيونية، ودرجة الحموضة الناجمة أعدت، الحراري أو البرد عبر ربط 3. لهذا النظام معين، فإننا نستخدم يشابك الأيونية، أي كاتيون ثنائي التكافؤ (على سبيل المثال، الكالسيوم) لتشعبي سلاسل biopolymeric معا. لأداء يشابك الأيونية يمكن السيطرة عليها من البوليمرات الحيوية مثل البكتين amidated أو الجينات، يمكن للمرء أن استخدام طريقة نشر أو طريقة الإعداد الداخلي 4. في طريقة نشرها، يحدث دبق في البداية في الطبقة الخارجية تليها نشر نشرها، كما تنتشر الكاتيونات من الحل الخارجي إلى البكتين amidated أو قطرة الجينات أو طبقة 4. في طريقة الإعداد الداخلي، تتوزع على شكل غير قابل للذوبان في crosslinker متجانس في محلول البوليمر الحيوييتم الافراج ن والكاتيونات التي كتبها بدء 4،5،6 تغيير درجة الحموضة. ومع ذلك، تواجه كل من التقنيات مسألة تتعلق تجانس هلام النهائي عندما أنتجت في لوح أو شكل متجانسة. يوضح هذا العمل استخدام ارتفاع ضغط CO 2 (5 ميجا باسكال) لإنتاج الهلاميات المائية البكتين amidated بناء المزيد من الأعمال السابقة على المواد الهلامية الجينات 3،7. وباختصار، هو وضع تقنية دبق الداخلية التي تستخدم الضغط CO 2 للحد من درجة الحموضة بدلا من الأحماض الضعيفة لإنتاج المواد الهلامية متجانسة. مع زيادة في الضغط، وذوبان ثاني أكسيد الكربون في الماء يزيد يرافقه انخفاض الرقم الهيدروجيني إلى 3.0 8. هذا يسبب كربونات الكالسيوم لإذابة، والإفراج عن أيونات الكالسيوم. أيونات الكالسيوم تشعبي مع البوليمر الحيوي البكتين amidated لانتاج الهلاميات المائية. يمكن أن تنتج المواد الهلامية متجانسة مستقرة وصولا الى تركيز البوليمر الحيوي منخفضة جدا (0.05٪ بالوزن) باستخدام هذه التقنية (7). كما gelatأيون يقام في وسط مائي، مطلوب صرف المذيبات إلى المذيبات العضوية وذلك بسبب وجود فجوة الامتزاج في نظام CO 2 / المياه. منخفضة عادة الكحول الوزن الجزيئي (الميثانول / الإيثانول / الأيسوبروبانول) والكيتونات (الأسيتون) يمكن استخدامها لعملية التبادل المذيبات. ومع ذلك، تمرغ المباشر في حمام مع الإيثانول النقي أو المذيبات العضوية الأخرى يؤدي إلى انكماش كبير لا رجعة فيه. لتجنب هذا العيب، يتم تنفيذ صرف المذيبات تدريجي 5،9. عندما يصل تركيز المذيب داخل هلام&gt; 98٪، وجفت المذيبات العضوية مع ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج 2 (12 ميجا باسكال) مخلفا وراءه ايروجيل.

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;Equipment&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ultraturrax homogenizer</td><td>IKA, Germany</td><td>T 25 Digital</td><td></td></tr><tr><td>Polypropylene molds</td><td>TH. Geyer, Germany</td><td>9,033,201</td><td></td></tr><tr><td>High pressure autoclave&amp;nbsp;</td><td>Ernst Haage, Germany</td><td>custom made</td><td>Setup constuction done in-house</td></tr><tr><td>Compressor</td><td>Andreas Hofer</td><td>MKZ 185-40</td><td>Setup constuction done in-house</td></tr><tr><td>Nitrogen adsorption</td><td>Quantachrome</td><td>Nova 4000e</td><td></td></tr><tr><td>Density meter</td><td>Anton Paar</td><td>DMA 4000</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Chemicals&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Amidated pectin</td><td>Herbstreith and Fox, Germany</td><td>CU 025</td><td>CAS # 56645-02-4; provided by company for research purposes</td></tr><tr><td>Sodium Hydroxide</td><td>Sigma Aldrich, Germany</td><td>S8045</td><td>CAS # 1310-73-2; required only in case the pectin solution needs to be neutralized to pH 6.5-7.5</td></tr><tr><td>Calcium carbonate</td><td>Magnesia GmbH, Germany</td><td>4421 Calcium carbonat, leicht, pr&amp;auml;zipitiert, EP, E170</td><td>CAS # 471-34-1</td></tr><tr><td>Ethanol, 99.8%</td><td>Sigma Aldrich, Germany</td><td>32205</td><td>CAS # 64-17-5</td></tr><tr><td>Carbon dioxide, 99.9%</td><td>AGA Gas GmbH, Germany</td><td></td><td>CAS # 124-38-9; in-house tank available (3 ton)</td></tr><tr><td>Deionised Water</td><td></td><td></td><td>CAS # 7732-18-5;&amp;nbsp; available in-house (6.4-7.0 pH)</td></tr></tbody></table>

preparation of biopolymer aerogels using green solvents

Although the first reports on aerogels made by Kistler1 in the 1930s dealt with aerogels from both inorganic oxides (silica and others) and biopolymers (gelatin, agar, cellulose), only recently have biomasses been recognized as an abundant source of chemically diverse macromolecules for functional aerogel materials. Biopolymer aerogels (pectin, alginate, chitosan, cellulose, etc.) exhibit both specific inheritable functions of starting biopolymers and distinctive features of aerogels (80-99% porosity and specific surface up to 800 m2/g). This synergy of properties makes biopolymer aerogels promising candidates for a wide gamut of applications such as thermal insulation, tissue engineering and regenerative medicine, drug delivery systems, functional foods, catalysts, adsorbents and sensors. This work demonstrates the use of pressurized carbon dioxide (5 MPa) for the ionic cross linking of amidated pectin into hydrogels. Initially a biopolymer/salt dispersion is prepared in water. Under pressurized CO2 conditions, the pH of the biopolymer solution is lowered to 3 which releases the crosslinking cations from the salt to bind with the biopolymer yielding hydrogels. Solvent exchange to ethanol and further supercritical CO2 drying (10 - 12 MPa) yield aerogels. Obtained aerogels are ultra-porous with low density (as low as 0.02 g/cm3), high specific surface area (350 - 500 m2/g) and pore volume (3 - 7 cm3/g for pore sizes less than 150 nm).

الهلاميات المائية النموذجية التي تم الحصول عليها بعد خطوة دبق مع ارتفاع درجة يشابك (ف = 2) (وفقا للتعليمات في قسم البروتوكول 2) في الشكل 1. العينات على اليسار (عينة A و B) هي 2٪ بالوزن و1 بالوزن و٪ المواد الهلامية البكتين التي حصلت عليها CO 2 دبق التي يسببها. من خلال خفض تركيز البوليمر الحيوي (0.5٪ بالوزن أو أقل)، تصبح المواد الهلامية الشفافة (عينة C). مزيد من الانخفاض في تركيز البوليمر الحيوي (0.25٪ بالوزن) أيضا ينتج الهلاميات المائية مستقرة (عينة D) ولكن هذه المواد الهلامية هشة جدا ويمكن كسر عند التعامل مع. يتم إنشاء فقاعات وحظ داخل الهلاميات المائية خلال تخفيض الضغط عندما يغادر حل CO 2 نظام المياه هلام بسبب تراجع في CO 2 الذوبان. يتم عرض خصائص البكتين ايروجيل amidated في الجدول 1. وaerogels تم الحصول عليها هي فائقة يسهل اختراقها مع دن منخفضة<html> SITY (ما يصل الى 0.013 جم / سم 3) قياس النسبة بين كتلة ايروجيل وحجمه. يتم قياس مساحة السطح من امتصاص النيتروجين. لaerogels البكتين، انها اسفرت عن مساحة محددة بين 350-500 م 2 / ز. يتم قياس حجم المسام لأحجام المسام في نطاق 4-150 نانومتر نموذج كلفن من ملء المسام باستخدام النيتروجين (طريقة BJH). بلغ حجم المسام للaerogels البكتين amidated بين 3-7 سم 3 / ز لأحجام المسام بين 4 و 150 نانومتر. <img alt="شكل 1" src="/files/ftp_upload/54116/54116fig1.jpg" /> الشكل 1. الهلاميات المائية Amidated البكتين مع ارتفاع درجة يشابك (ف = 2) أعلى اليسار: 2٪ بالوزن (نموذج A)،. أعلى اليمين: 1٪ بالوزن (عينة B)؛ أسفل اليسار: 0.5٪ بالوزن (نموذج C)؛ أسفل اليمين: 0.25٪ بالوزن (نموذج د). تصبح المواد الهلامية الشفافة مع تناقص تركيز البوليمر الحيوي. وتنتج فقاعات خلال CO 2 تخفيض الضغط.https://www.jove.com/files/ftp_upload/54116/54116fig1large.jpg &quot;الهدف =&quot; _ فارغة &quot;&gt; الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم. <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> تركيز البكتين [٪ بالوزن] </td><td> درجة ف عبر ربط </td><td> الكثافة [جم / سم 3] </td><td> مساحة محددة [م 2 / ز] </td><td> حجم المسام محددة [سم 3 / ز] </td><td> حجم متوسط ​​المسام (قطر) [نانومتر] </td></tr><tr><td> 2.00 </td><td> 1 </td><td> 0.081 </td><td> 502 </td><td> 4.1 </td><td> 14 </td></tr><tr><td> 1.00 </td><td> 1 </td><td> 0.044 </td><td> 491 </td><td> 7.1 </td><td> 27 </td></tr><tr><td> 0.50 </td><td> 1 </td><td> 0.035 </td><td> 357 </td><td> 3.8 </td><td> 27 </td></tr><tr><td> 0.25 </td><td> 1 </tد&gt; <td> 0.013 </td><td> 335 </td><td> 4.9 </td><td> 41 </td></tr><tr><td> 2.00 </td><td> 2 </td><td> 0.069 </td><td> 447 </td><td> 3.1 </td><td> 13 </td></tr><tr><td> 1.00 </td><td> 2 </td><td> 0.048 </td><td> 441 </td><td> 3.6 </td><td> 26 </td></tr><tr><td> 0.50 </td><td> 2 </td><td> 0.030 </td><td> 429 </td><td> 5.8 </td><td> 25 </td></tr><tr><td> 0.25 </td><td> 2 </td><td> 0.017 </td><td> 347 </td><td> 5.0 </td><td> 24 </td></tr></tbody></table> الجدول 1. خصائص aerogels البكتين amidated.

Watch this Scientific Journal Video about Preparation of Biopolymer Aerogels Using Green Solvents at JoVE.com

Preparation of Biopolymer Aerogels Using Green Solvents

A new way for the production of biopolymer-based aerogels by carbon dioxide (CO2) induced gelation is shown. The technique utilizes pressurized carbon dioxide (5 MPa) for the production of biopolymer hydrogels and supercritical CO2 (12 MPa) to convert gels into aerogels. The only solvents needed besides CO2 are water and ethanol.

إعداد BIOPOLYMER Aerogels عن طريق المذيبات الخضراء

Although the first reports on aerogels made by Kistler1 in the 1930s dealt with aerogels from both inorganic oxides (silica and others) and biopolymers ...

preparation-of-biopolymer-aerogels-using-green-solvents

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Chemistry

17.6K Views.  Hamburg University of Technology. A new way for the production of biopolymer-based aerogels by carbon dioxide (CO2) induced gelation is shown. The technique utilizes pressurized carbon dioxide (5 MPa) for the production of biopolymer hydrogels and supercritical CO2 (12 MPa) to convert gels into aerogels. The only solvents needed besides CO2 are water and ethanol.

Video: Preparation of Biopolymer Aerogels Using Green Solvents

Preparing Silica Aerogel Monoliths via a Rapid Supercritical Extraction Method

A procedure for the fabrication of monolithic silica aerogels in eight hours or less via a rapid supercritical extraction process is described. The procedure requires 15-20 min of preparation time, during which a liquid precursor mixture is prepared and poured into wells of a metal mold that is placed between the platens of a hydraulic hot press, followed by several hours of processing within the hot press. The precursor solution consists of a 1.0:12.0:3.6:3.5 x 10-3 molar ratio of tetramethylorthosilicate (TMOS):methanol:water:ammonia. In each well of the mold, a porous silica sol-gel matrix forms. As the temperature of the mold and its contents is increased, the pressure within the mold rises. After the temperature/pressure conditions surpass the supercritical point for the solvent within the pores of the matrix (in this case, a methanol/water mixture), the supercritical fluid is released, and monolithic aerogel remains within the wells of the mold. With the mold used in this procedure, cylindrical monoliths of 2.2 cm diameter and 1.9 cm height are produced. Aerogels formed by this rapid method have comparable properties (low bulk and skeletal density, high surface area, mesoporous morphology) to those prepared by other methods that involve either additional reaction steps or solvent extractions (lengthier processes that generate more chemical waste).The rapid supercritical extraction method can also be applied to the fabrication of aerogels based on other precursor recipes.

This article describes a rapid supercritical extraction method for fabricating silica aerogels. By utilizing a confined mold and hydraulic hot press, monolithic aerogels can be made in eight hours or less.

إعداد السيليكا Aerogel كتل عن طريق استخراج الطريقة السريعة فوق الحرجة

A procedure for the fabrication of monolithic silica aerogels in eight hours or less via a rapid supercritical extraction process is described. The ...

Synthesis and Functionalization of 3D Nano-graphene Materials: Graphene Aerogels and Graphene Macro Assemblies

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. Additionally, most reported graphene assemblies are held together through physical interactions (e.g., van der Waals forces) rather than chemical bonds, which limit their mechanical strength and conductivity. This video method details recently developed strategies to fabricate mass-producible, graphene-based bulk materials derived from either polymer foams or single layer graphene oxide. These materials consist primarily of individual graphene sheets connected through covalently bound carbon linkers. They maintain the favorable properties of graphene such as high surface area and high electrical and thermal conductivity, combined with tunable pore morphology and exceptional mechanical strength and elasticity. This flexible synthetic method can be extended to the fabrication of polymer/carbon nanotube (CNT) and polymer/graphene oxide (GO) composite materials. Furthermore, additional post-synthetic functionalization with anthraquinone is described, which enables a dramatic increase in charge storage performance in supercapacitor applications.

This video method describes the synthesis of high surface area, monolithic 3D graphene-based materials derived from polymer precursors as well as single layer graphene oxide.

التوليف وFunctionalization من 3D مواد النانو الجرافين: الجرافين Aerogels والجرافين جمعيات الكلية

Efforts to assemble graphene into three-dimensional monolithic structures have been hampered by the high cost and poor processability of graphene. ...

Engineering

Fabrication and Testing of Catalytic Aerogels Prepared Via Rapid Supercritical Extraction

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three preparation methods are described: (a) the incorporation of metal salts into silica or alumina wet gels using an impregnation method; (b) the incorporation of metal salts into alumina wet gels using a co-precursor method; and (c) the addition of metal nanoparticles directly into a silica aerogel precursor mixture. The methods utilize a hydraulic hot press, which allows for rapid (&#60;6 h) supercritical extraction and results in aerogels of low density (0.10 g/mL) and high surface area (200-800 m2/g). While the work presented here focuses on the use of copper salts and copper nanoparticles, the approach can be implemented using other metal salts and nanoparticles. A protocol for testing the three-way catalytic ability of these aerogels for automotive pollution mitigation is also presented. This technique uses custom-built equipment, the Union Catalytic Testbed (UCAT), in which a simulated exhaust mixture is passed over an aerogel sample at a controlled temperature and flow rate. The system is capable of measuring the ability of the catalytic aerogels, under both oxidizing and reducing conditions, to convert CO, NO and unburned hydrocarbons (HCs) to less harmful species (CO2, H2O and N2). Example catalytic results are presented for the aerogels described.

Here we present protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms. Methods for preparing materials using copper salts and copper-containing nanoparticles are featured. Catalytic testing protocols demonstrate the effectiveness of these aerogels for three-way catalysis applications.

تصنيع واختبار أيروجيلس الحفاز أعدت عن طريق استخراج فوق الحرجة السريع

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three ...

A Rapid Synthesis Method for Au, Pd, and Pt Aerogels Via Direct Solution-Based Reduction

Here, a method to synthesize gold, palladium, and platinum aerogels via a rapid, direct solution-based reduction is presented. The combination of various precursor noble metal ions with reducing agents in a 1:1 (v/v) ratio results in the formation of metal gels within seconds to minutes compared to much longer synthesis times for other techniques such as sol-gel. Conducting the reduction step in a microcentrifuge tube or small volume conical tube facilitates a proposed nucleation, growth, densification, fusion, equilibration model for gel formation, with final gel geometry smaller than the initial reaction volume. This method takes advantage of the vigorous hydrogen gas evolution as a by-product of the reduction step, and as a consequence of reagent concentrations. The solvent accessible specific surface area is determined with both electrochemical impedance spectroscopy and cyclic voltammetry. After rinsing and freeze drying, the resulting aerogel structure is examined with scanning electron microscopy, X-ray diffractometry, and nitrogen gas adsorption. The synthesis method and characterization techniques result in a close correspondence of aerogel ligament sizes. This synthesis method for noble metal aerogels demonstrates that high specific surface area monoliths may be achieved with a rapid and direct reduction approach.

A rapid, direct solution-based reduction synthesis method to obtain Au, Pd, and Pt aerogels is presented.

أسلوب توليف سريع للاتحاد الأفريقي و Pd أيروجيلس حزب العمال عن طريق الاختزال المباشر القائم على الحل

Here, a method to synthesize gold, palladium, and platinum aerogels via a rapid, direct solution-based reduction is presented. The combination of various ...

Synthesis Method for Cellulose Nanofiber Biotemplated Palladium Composite Aerogels

Here, a method to synthesize cellulose nanofiber biotemplated palladium composite aerogels is presented. Noble metal aerogel synthesis methods often result in fragile aerogels with poor shape control. The use of carboxymethylated cellulose nanofibers (CNFs) to form a covalently bonded hydrogel allows for the reduction of metal ions such as palladium on the CNFs with control over both nanostructure and macroscopic aerogel monolith shape after supercritical drying. Crosslinking the carboxymethylated cellulose nanofibers is achieved using 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC) in the presence of ethylenediamine. The CNF hydrogels maintain their shape throughout synthesis steps including covalent crosslinking, equilibration with precursor ions, metal reduction with high concentration reducing agent, rinsing in water, ethanol solvent exchange, and CO2 supercritical drying. Varying the precursor palladium ion concentration allows for control over the metal content in the final aerogel composite through a direct ion chemical reduction rather than relying on the relatively slow coalescence of pre-formed nanoparticles used in other sol-gel techniques. With diffusion as the basis to introduce and remove chemical species into and out of the hydrogel, this method is suitable for smaller bulk geometries and thin films. Characterization of the cellulose nanofiber-palladium composite aerogels with scanning electron microscopy, X-ray diffractometry, thermal gravimetric analysis, nitrogen gas adsorption, electrochemical impedance spectroscopy, and cyclic voltammetry indicates a high surface area, metallized palladium porous structure.

A synthesis method for cellulose nanofiber biotemplated palladium composite aerogels is presented.The resulting composite aerogel materials offer potential for catalysis, sensing, and hydrogen gas storage applications.

طريقة التوليف للسليلوز نانوفيبر Biotemplated البلاديوم مركب Aerogels

Here, a method to synthesize cellulose nanofiber biotemplated palladium composite aerogels is presented. Noble metal aerogel synthesis methods often ...

Encapsulating Cytochrome c in Silica Aerogel Nanoarchitectures without Metal Nanoparticles while Retaining Gas-phase Bioactivity

Applications such as sensors, batteries, and fuel cells have been improved through the use of highly porous aerogels when functional compounds are encapsulated within the aerogels. However, few reports on encapsulating proteins within sol&#8211;gels that are processed to form aerogels exist. A procedure for encapsulating cytochrome c (cyt. c) in silica (SiO2) sol-gels that are supercritically processed to form bioaerogels with gas-phase activity for nitric oxide (NO) is presented. Cyt. c is added to a mixed silica sol under controlled protein concentration and buffer strength conditions. The sol mixture is then gelled and the liquid filling the gel pores is replaced through a series of solvent exchanges with liquid carbon dioxide. The carbon dioxide is brought to its critical point and vented off to form dry aerogels with cyt. c encapsulated inside. These bioaerogels are characterized with UV-visible spectroscopy and circular dichroism spectroscopy and can be used to detect the presence of gas-phase nitric oxide. The success of this procedure depends on regulating the cyt. c concentration and the buffer concentration and does not require other components such as metal nanoparticles. It may be possible to encapsulate other proteins using a similar approach making this procedure important for potential future bioanalytical device development.

Encapsulating Cytochrome c in Silica Aerogel Nanoarchitectures without Metal Nanoparticles while Retaining Gas-phase Bioactivity

This procedure describes how to encapsulate cytochrome c (cyt. c) in silica (SiO2) sol-gels, process these gels to form bioaerogels, and use these bioaerogels to rapidly recognize nitric oxide (NO) through a gas-phase reaction. This type of protocol may aid in the future development of biosensors or other bioanalytical devices.

التغليف السيتوكروم<em&gt; ج</em&gt; في السيليكا هلام هوائي Nanoarchitectures دون المعادن النانوية مع الحفاظ على الغاز مرحلة النشاط الحيوي

Applications such as sensors, batteries, and fuel cells have been improved through the use of highly porous aerogels when functional compounds are ...

Bioengineering

Forming Giant-sized Polymersomes Using Gel-assisted Rehydration

Polymer vesicles, or polymersomes, are being widely explored as synthetic analogs of lipid vesicles based on their stability, robustness, barrier properties, chemical versatility and tunable physical characteristics. Typical methods used to prepare giant-sized (&gt; 4 &#181;m) vesicles, however, are both time and labor intensive, yielding low numbers of intact polymersomes. Here, we present for the first time the use of gel-assisted rehydration for the rapid and high-yielding formation of giant (&gt;4 &#181;m) polymer vesicles (polymersomes). Using this method, polymersomes can be formed from a wide array of rehydration solutions including several different physiologically-compatible buffers and full cell culture media, making them readily useful for biomimicry studies. This technique is also capable of reliably producing polymersomes from different polymer compositions with far better yields and much less difficulty than traditional methods. Polymersome size is readily tunable by altering temperature during rehydration or adding membrane fluidizers to the polymer membrane, generating giant-sized polymersomes (&gt;100 &#181;m).

We present a protocol to rapidly form giant polymer vesicles (pGVs). Briefly, polymer solutions are dehydrated on dried agarose films adhered to coverslips. Rehydration of the polymer films results in rapid formation of pGVs. This method greatly advances the preparation of synthetic giant vesicles for direct applications in biomimetic studies.

تشكيل عملاق الحجم Polymersomes عن طريق الإماهة بمساعدة جل

Polymer vesicles, or polymersomes, are being widely explored as synthetic analogs of lipid vesicles based on their stability, robustness, barrier ...

Aesthetically Enhanced Silica Aerogel Via Incorporation of Laser Etching and Dyes

A procedure for aesthetically enhancing silica aerogel monoliths by laser etching and incorporation of dyes is described in this manuscript. Using a rapid supercritical extraction method, large silica aerogel monolith (10 cm x 11 cm x 1.5 cm) can be fabricated in about 10 h. Dyes incorporated into the precursor mixture result in yellow-, pink- and orange-tinged aerogels. Text, patterns, and images can be etched onto the surface (or surfaces) of the aerogel monolith without damaging the bulk structure. The laser engraver can be used to cut shapes from the aerogel and form colorful mosaics.

This protocol describes a method for etching text, patterns, and images onto the surface of silica aerogel monoliths in native and dyed form and assembling the aerogels into mosaic designs.

جماليا تعزيز السيليكا Aerogel عن طريق دمج الليزر النقش والأصباغ

A procedure for aesthetically enhancing silica aerogel monoliths by laser etching and incorporation of dyes is described in this manuscript. Using a rapid ...

Designed for Molecular Recycling: A Lignin-Derived Semi-aromatic Biobased Polymer

The development of chemically recyclable biopolymers offers opportunities within the pursuit of a circular economy. Chemically recyclable biopolymers make a positive effort to solve the issue of polymer materials in the disposal phase after the use phase. In this paper, the production of biobased semi-aromatic polyesters, which can be extracted entirely from biomass such as lignin, is described and visualized. The polymer poly-S described in this paper has thermal properties similar to certain commonly used plastics, such as PET. We developed a Green Knoevenagel reaction, which can efficiently produce monomers from aromatic aldehydes and malonic acid. This reaction has been proven to be scalable and has a remarkably low calculated E-factor. These polyesters with ligno-phytochemicals as a starting point show an efficient molecular recycling with minimal losses. The polyester poly(dihydrosinapinic acid) (poly-S) is presented as an example of these semi-aromatic polyesters, and the polymerization, depolymerization, and re-polymerization are described.

An example of a closed-loop approach towards a circular materials economy is described here. A whole sustainable cycle is presented where biobased semi-aromatic polyesters are designed by polymerization, depolymerization, and then re-polymerized with only slight changes in their yields or final properties.

مصممة لإعادة التدوير الجزيئي: بوليمر شبه عطري شبه عطري مشتق من الليجنين

The development of chemically recyclable biopolymers offers opportunities within the pursuit of a circular economy. Chemically recyclable biopolymers make ...

Synthesis of Hydrogels with Antifouling Properties As Membranes for Water Purification

Hydrogels have been widely utilized to enhance the surface hydrophilicity of membranes for water purification, increasing the antifouling properties and thus achieving stable water permeability through membranes over time. Here, we report a facile method to prepare hydrogels based on zwitterions for membrane applications. Freestanding films can be prepared from sulfobetaine methacrylate (SBMA) with a crosslinker of poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) via photopolymerization. The hydrogels can also be prepared by impregnation into hydrophobic porous supports to enhance the mechanical strength. These films can be characterized by attenuated total reflection Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR) to determine the degree of conversion of the (meth)acrylate groups, using goniometers for hydrophilicity and differential scanning calorimetry (DSC) for polymer chain dynamics. We also report protocols to determine the water permeability in dead-end filtration systems and the effect of foulants (bovine serum albumin, BSA) on membrane performance.

This paper reports practical methods to prepare hydrogels in freestanding films and impregnated membranes and to characterize their physical properties, including water transport properties.

توليف الهلاميات المائية مع خصائص المضادة للحشف والأغشية لتنقية المياه

Hydrogels have been widely utilized to enhance the surface hydrophilicity of membranes for water purification, increasing the antifouling properties and ...