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1、何经纬 Email: msjwhe Mobile Phone: 13538913767 微博：H2Organic QQ:55208314,新型聚合物材料学,成绩评定,两篇综述作业。 20% 考勤。 10% 期末考试（开卷）。 70%,什么是聚合物(Polymer)？,由许多重复单元（小分子）组成的大分子。,聚合物的种类,线性聚合物,星型聚合物,梳妆聚合物,刷妆聚合物,超支化聚合物,支化聚合物,交联聚合物,交联点,超支化聚合物,Zhang B, Wepf R, Fisher K, Schmidt M, Besse S, Lindner P, et al. The largest syntheti
2、c structure with molecular precision: Towards a molecular object. Angew Chem Int Ed 2011;50:737-740.,共聚物和均聚物,均聚物,交替共聚物,嵌段共聚物,无规共聚物,聚合物从哪里来？,自然界：植物，动物和人。,实验室：人造。,基于天然的改造,聚合物在哪儿？,医疗,环境,能源,国防,航天,Polymer,天然聚合物,纤维素,自然界中分布最广，含量最的多糖。,虽然不能被人体消化，但却被称为“第七营养素”。,天然聚合物,纤维素,治疗糖尿病：提高胰岛素受体敏感性，包覆食物的糖分。,2. 预防和治疗冠心病：与
3、胆酸和胆固醇结合，使其排除体外。,3. 降血压：吸附离子，降低血液中Na，K离子的含量。,4. 抗癌作用：有利于肠道中致癌和致突变物质排除，肠道中的益生菌可以利用纤维素产生短链脂肪酸抑制细菌和癌细胞的生长。,5. 减肥，治疗肥胖症。,6. 清楚外源有害物质：阳离子，重金属离子等。,天然聚合物,纤维素,纺丝，织布，制衣,造纸,800万吨,天然聚合物,淀粉,光合作用的产物，植 物储能的方式。,天然聚合物,淀粉,提供能量,食品包装,浆糊,药丸辅料,天然聚合物,纤维素,淀粉,葡萄糖,-葡萄糖 (A),-葡萄糖 (B),A+B,A,天然聚合物,纤维素衍生物,硝基纤维素,1832年，法国化学家，药学家 H
4、enri Braconnot 首先制得，命名为xylodine,1846年，德国化学家 Christian Friedrich Schnbein 使用硫酸-硝酸处理棉花制得，并对其进行研究,硝基纤维素,枪棉（Guncotton),黑火药,硝基纤维素,赛璐珞,最古老的热塑性树脂。,1862年，Alexander Parkes，England. Parkesine 成分：硝基纤维素，樟脑，染料等。,1869年，John Wesley Hyatt，American. 台球 1870年，赛璐珞。 玩具，台球，兵乓球，Pick。,2006 欧盟,烷基纤维素,甲基纤维素，乙基纤维素,甲基纤维素,甲基的存在
5、，氢键 减少，使甲基纤维素可以溶于冷水。,具有优良的润湿性、分散性、粘接性、增稠性、乳化性、保水性和成膜性，以及对油脂的不透性。所成膜具有优良的韧性、柔曲性和透明度。,甲基纤维素,增稠剂，分散剂,甲基纤维素,医学用处,1.治疗便秘。,2.润滑作用，治疗眼干,3.制作药物胶囊。,甲基纤维素,建筑材料，胶水，粘合剂，纺织， 造纸，研究病毒复制，细菌活力抑 制剂，干细胞分化等,乙基纤维素,不溶于水（与其分子量有关），溶于芳烃和醇混合溶剂； 无毒，理化稳定性，生物降解性； 能生成坚韧薄膜。,制造载药微胶囊,制造薄膜，也可应用于涂料，油墨等,其他衍生物,Roy D, Knapp JS, Guthrie
6、JT, Perrier S. Antibacterial cellulose fiber via RAFT surface graft polymerization. Biomacromolecules 2008;9:91-99.,抗菌效果,其他衍生物,温度敏感,温度和PH值敏感,其他衍生物,其他衍生物,Yuan W, Zhang J, Zou H, Shen T, Ren J. Amphiphilic ethyl cellulose brush polymers with mono and dual side chains: Facile synthesis, self-assembly,
7、And tunable temperature-PH responsivities. Polymer 2012;53:956-966.,刺激响应性聚合物,刺激响应型聚合物,聚合物,外部刺激,聚合物,外部刺激,温度,PH值,光,电,酶,形状,表面的特性,溶解性,自组装的形态,溶胶-凝胶转变,刺激响应型聚合物,抗癌药物,刺激响应型聚合物,肠道药物,天然聚合物,甲壳素,甲壳素的发现,1811年，处理蘑菇时得到纤维状白色残渣，当时以为是纤维素，并命名为Fungine.,Henri Braconnot,1823年， 法国科学家Antoine Odier 从甲壳类昆虫的翅鞘中分离出同样的物质，他认为此物质
8、是一种新型的纤维素，并把它命名为Chitin.,1843年，法国科学家A. Payen发现Chitin与纤维素不同，同年，法国人J.L. Lassaigne发现Chitin中含有氮元素。,甲壳素的发现,1930 ，Albert Hofmann,1878年，德国人 G. Ledderhose从Chitin的水解反应液中检出了氨基葡萄糖和乙酸。,1894年，E.Gilson进步一证明了Chitin中含有氨基葡萄糖。,确认了甲壳素(Chitin) 的结构。,甲壳素的发现,1811, Henri Braconnot,1930 ，Albert Hofmann,119年,天然聚合物,甲壳素,壳聚糖,天然聚
9、合物,壳聚糖,化学性质：1. 富含可反应的羟基和氨基； 2. 具有离子交换，吸附和螯合作用。,天然聚合物,壳聚糖,生物性质：1.生物相容性（在人体内可降解、安全无毒） 2. 使结缔组织和牙龈组织再生。 3. 加速成骨细胞的形成-有助于骨再生。 4. 止血功能。 5. 抑菌作用。 6. 杀精。,天然聚合物,壳聚糖,7. 抑制肿瘤。 8. 降低血液中胆固醇浓度。 9. 中枢神经系统抑制。 10. 免疫佐剂。,壳聚糖的应用工业,化妆品。抗菌，美白， 保湿，刺激细胞再生。头 发护理，皮肤护理和口腔 护理。,壳聚糖在化妆品中的应用,定型剂,优点：1. 壳聚糖在头发表面形成薄膜，硬度适中不发黏。 2. 壳
10、聚糖有抗静电作用，因此可以避免头发梳理或揉擦时因静电作用而难以长时间保持发型。 3. 壳聚糖是天然高分子，无异味，并且壳聚糖上的羟基和氨基可以固定染料。 4. 对皮肤无刺激，无毒，不会引起皮肤过敏。 5. 壳聚糖定型剂有很好的梳理性，在发型上无呆板或不自然感觉。,壳聚糖在化妆品中的应用,定型剂配方 配方1 （质量百分数）：壳聚糖（脱乙酰度90%） 0.6、10%甲酸 1.56、异丙醇 25.0、去离子水 72.84 配方2 （质量百分数）：壳聚糖（脱乙酰度90%） 1.5、10%乳酸 7.4、山梨酸 0.1、去离子水 91.0,壳聚糖在化妆品中的应用,洗发香波：加入壳聚糖可以明显改善头发梳 理
11、性，使头发有光泽。,配方（质量百分数）：35%二甲基羧亚甲基丙烯酰胺硬脂酸甜菜碱 50.0、壳聚糖（脱乙酰度90%）2.0、90%乳酸2.2、去离子水45.8。,壳聚糖在化妆品中的应用,护肤剂：壳聚糖有保湿，抗皱，增强皮肤活 性，使肌肤拥有充足水分并保持富有光滑感 和柔软感，对皮肤起保护作用并且不具有任 何损害。,配方（质量百分数）：壳聚糖10、柠檬酸10、聚氧乙烯油烯醚0.2、香料适量、蒸馏水加至100.,壳聚糖的应用工业,2. 水处理。,通过螯合作用，除去重金属离子。,(II) 使污水中的阴离子凝聚产生沉淀。,(III) 除去水中的石油及其相关产物。,壳聚糖的应用工业,3. 造纸：壳聚糖可
12、以增强再生纸的强 度，并可以赋予纸张抗菌性。 制备绝缘纸和可降解的食品包装材 料。,4. 纺织业：壳聚糖可纺丝织布，可 制成抗菌的纤维和布料，应用广泛。,壳聚糖的应用工业,制备织物处理剂,壳聚糖的应用工业,腈纶纤维,壳聚糖的应用工业,Escherichia coli：大肠杆菌；Bacillus substilis：枯草芽孢杆菌 Pseudomonas aeruginosa：铜绿假单胞菌 Staphylococcus aureus：金黄色葡萄球菌,El-sayed AA, et al. Application of prepared waterborne polyurethane extende
13、d with chitosan to impart antibacterial properties to acrylic fabrics. J Mater Sci: Mater Med 2010;21:507-514.,壳聚糖的应用工业,壳聚糖还可以用于食品添加剂、生物农药、种 子保护、饲料添加剂等。,含有不同颜料的壳聚糖凝胶可以用于制备LED 装置。,壳聚糖的应用生物医用材料,作为生物材料抗菌剂直接添加,壳聚糖晶须,牙科粘结材料,牙科粘结剂,含有壳聚糖晶须的牙科粘结剂,壳聚糖的应用生物医用材料,抑菌环,Mahapoka E, et al. Chitosan whiskers from sh
14、rimp shells incorporated into dimethacrylate-based dental resin sealant. Dental Materials Journal 2012;31:273-279.,壳聚糖的应用生物医用材料,作为生物材料抗菌剂抗菌膜,壳聚糖,壳聚糖的应用生物医用材料,壳聚糖的应用生物医用材料,壳聚糖的应用生物医用材料,Li P, et al. A polycationic antimicrobila and biocompatible hydrogel with microbe membrane suctioning ability. Natur
15、e Materials 2011;10:149-156.,主要表皮角质形成细胞,P. Aeruginosa：铜绿假单胞菌；E. coli：大肠杆菌 S. Aureus：金黄色葡萄球菌；F. solani：茄病镰刀菌,壳聚糖的应用生物医用材料,载药微胶囊乳液交联法,壳聚糖和药物溶液,有机相或油相,乳液,交联剂,载药胶囊,壳聚糖的应用生物医用材料,载药微胶囊刺激响应材料,聚N-异丙基丙烯酰胺,聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯,壳聚糖的应用生物医用材料,壳聚糖的应用生物医用材料,Bao H, et al. Thermo- and pH-responsive association behavior of dual hydrophilic graft Chitosan terpolymer synthesized via ATRP and Click Chemistry. Macromolecules 2010;43:5679-5687.,壳聚糖的应用生物医用材料,载药微胶囊靶向微胶囊,载药胶囊,靶向蛋白,患病组织,壳聚糖的应用生物医用材料,可降解手术缝合线,人工肾膜,人工皮肤,骨骼修复,参考资料,
