Name: highly stable, functional hairy nanoparticles and biopolymers from wood fibers: towards sustainable nanotechnology
Uploaded: 2016-07-20T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 32 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Highly Stable, Functional Hairy Nanoparticles and Biopolymers from Wood Fibers: Towards Sustainable Nanotechnology at JoVE.com

Financial support from an Industrial Research Chair funded by FPInnovations and NSERC for a NSERC Discovery grant and from the NSERC Innovative Green Wood Fiber Products Network are acknowledged.

DİKKAT: onlara dokunmadan önce tüm kimyasalların malzeme güvenlik bilgi formuna (MSDS) okuyun. Bu çalışmada kullanılan kimyasalların pek çok ciddi sağlık hasarlarına neden olabilir. Böyle laboratuvar önlüğü, eldiven ve gözlük gibi kişisel korunma kullanarak bir zorunluluktur. güvenliği önce gelir unutmayın. sentez boyunca kullanılan su damıtılmış sudur. bir ara madde olarak kısmen oksitlenmiş Liflerin hazırlanması 1. <ol><li> Yaklaşık 2 x 2 cm2&#39;lik küçük parçalar halinde 4 g S-90 yumuşak tahta kağıt hamuru tabakaları Yırtılma. </li><li> en az bir gün boyunca su içinde parçalanmış hamur tabakalarına bekletin. </li><li> hemen hemen üniform bir dağılım elde etmek için mekanik bir parçalayıcı kullanılarak ıslak kağıt hamuru bozunur. </li><li> vakum filtresi monte etmek için, bir Buchner hunisi içinde naylon filtre güvence altına almak ve bir filtre şişesi içinde huni. Daha sonra, uygun bir boru ile bir vakum pompasına filtre şişesi bağlayın. Pompanın açın ve funn içinde parçalanmış hamuru çözüm dökünEl sıvıdan hamuru ayırmak için. </li><li> Islak kağıt hamuru (m 1) ağırlığını ölçmek ve kağıt hamuru tarafından emilen su miktarını hesaplamak: w m, 1 = m 1-4. </li><li> periodat oksitleme çözeltisinin hazırlanması <ol><li> SNCC / Damc sentezi için: ayrı ayrı a 200- m, 1 ml su içinde 2.64 g sodyum periodat (NAIO 4) ve 15.48 g sodyum klorür (NaCI) çözülür. </li><li> ENCC / DCC sentezi için: ayrı ayrı a 266- m, 1 ml su içinde 5.33 g sodyum periodat (NAIO 4) ve 15.6 g sodyum klorür (NaCl) çözülür. </li></ol></li><li> 1.6 hazırlanan çözümlere ayrı ıslak hamuru ekleyin. (Hamuru artı eklenen su tarafından absorbe) toplam su miktarı SNCC 200 ml ENCC sentezler için 266 ml&#39;ye eşit olduğundan emin olun. </li><li> t istenen bir miktarına, oda sıcaklığında hızı ~ 105 rpm karıştırılırken periodat devreden önlemek için iyice alüminyum folyo ile beher Kapakime Tablo 1 &#39;e göre bir tercih edilen aldehid içeriği elde etmek. Bir örnek olarak, ~ 6.5 mmol / g aldehid elde etmek için 96 saat için reaksiyona girmektedir. </li><li> Reaksiyon süresi geçtiğinde, alüminyum folyo açmak ve karışıma, etilen glikol (ENCC / DCC sentezi durumunda) ya da 3 ml (SNCC / Damc sentezi durumunda) 1 ml ilave edilir ve oksidasyon durdurmak için 10 dakika süre ile karıştırılmaya periyodat söndürülmesi ile reaksiyon. </li><li> Vakum filtrasyonu (1.4 uygun) ile oksitlenir hamuru toplayın, 500 ml suda yeniden disperse ve 30 dakika için karıştırın. periyodat iyice hamuru temizlemek için en az 5 kez bu adımı yineleyin. </li><li> Okside hamuru üzerinde 5. su yıkamadan sonra, vakumla süzülerek çözeltiden hamuru ayırmak ve soğuk (4 ° C) bir yerde saklayın. </li></ol> SNCC ve Damc 2. sentezi <ol><li> Dört tarafından, 1.11 elde kısmen oksitlenmiş ıslak hamuru (m 1), Divide: m 2 = m 1/4,- 1 2 w m = m 2: ve emilen su ağırlığını ölçmek. </li><li> (- 2, Wm 100), yuvarlak tabanlı bir şişe içinde g su (toplam su içeriği = 100 g) hamuru dağıtılır. </li><li> Bir yağ banyosu içinde yuvarlak tabanlı bir şişe yerleştirin ve yavaşça karıştırılarak 6 saat süreyle 80 ° C de kısmen oksitlenmiş hamuru ısıtın. Not: hamuru tam periodat ile oksitlenir (DS = 2), örneğin, 3.87 g NaCl (8.64 mmol) ve 65 ml su, 6 karıştırılarak içeren bir çözelti içinde 1.85 g NAIO 4 (8.65 mmol) 1 g kağıt hamuru reaksiyona sokularak gün, su ısıtma durumu ve ikamet süresine bağlı olarak, dialdehid selüloz (DAC) mülkü (Tablo 2) değiştirilir. </li><li> RT çözüm serinleyin. </li><li> 10 dakika için 18,500 x g&#39;de santrifüjleyin çözeltisi. Çökelti unfibrillated selüloz (fraksiyon 1) &#39;dir. </li><li> dikkatle süpernatant ayırın ve (A) tartın. </li><li> 1.7 (a) ila g propanol eklemeSNCC&#39;nin çökeltmek için karıştırılırken 2.6 &#39;de elde edilen süpernatanta. Ayrılmış SNCC ve katma propanol ile ilgili detaylar, Şekil 1 &#39;de mevcuttur. </li><li> 10 dakika boyunca 3000 x g&#39;de iki fazlı çözelti santrifüj ve yeniden dağıtılır ve daha fazla arıtılmadan (bölüm 4) ve karakterizasyonu (Bölüm 5) diyaliz hazırdır dekantasyon ile sonuçlanmıştır jel benzeri bir çökelti (ikinci kısım, SNCC) ayrılır. </li><li> 2.8 &#39;de elde edilen üst sıvı için, beyaz bir çökelti (üçüncü fraksiyon Damc) elde etmek üzere 3,5 (a) ila g propanol ekleyin. </li><li> 10 dakika boyunca 3000 x g&#39;de 2.9 çözeltisi santrifüj ve hazır (Ayrı bir kabta süpernatant dökülerek) jel benzeri Damc çökeltiyi toplamak (bölüm 4 de ayrıntıları) dializ sureti ile saflaştırılarak, suda tekrar ve karakterize edici özelliği olan (bölüm 5). </li></ol> ENCC ve DCC 3. sentezi <ol><li> 100 ml içinde çözülmesi ile 0.5 M sodyum hidroksit (NaOH) çözeltisi hazırlayın ~ 2 g NaOHSu ve bir kenara saklayın. Bu aşama 3.7&#39;de kullanılacaktır. </li><li> M 3 = m 1/4 ve emilen su ağırlığı ölçmek: dört tarafından, 1.11 elde edilen ıslak okside hamuru, Böl w m, 3 = m 3-1. </li><li> (- 3 w m, 50) ihtiva eden, su ve çözünmesi için karıştırılmıştır Ayrı için 2.93 g sodyum klorid (NaCl) ile 1.41 sodyum klorit (NaClO 2) ekleyin. </li><li> Içinde M 3.3&#39;de elde edilen çözelti içinde (ihtiva ~ 1 gr kuru oksitlenmiş hamuru) ıslak okside hamuru 3 gram Askıya. Nihai hamuru konsantrasyonu 50 ml toplam kullanılabilir su içinde 1 gr olduğunu unutmayın (serbest ve su absorbe). </li><li> 3.4 çözeltisi içinde bir pH metre yerleştirin. </li><li> Aşama 3.4 damla damla karışıma 1.41 g hidrojen peroksit (H2O 2) ekleyin. </li><li> yavaş yavaş aşama 3.1&#39;de hazırlanan 0.5 M sodyum hidroksit (NaOH) eklenmesi ile pH ~ 5 tutulurken 105 rpm&#39;de, oda sıcaklığında 24 saat süre ile 3.6 süspansiyonu karıştırılır. pH reaksiyonunun başlangıcında hızla takip eden yaklaşık 15 dakika azaltılması başlar ve reaksiyonun en azından ilk 4 saat boyunca 5 ° C&#39;de sabit tutulmalıdır: edin. Kolaylık sağlamak için, reaksiyon, 1 de başlayan ve pH 5 pm kadar kontrol edilmesi tavsiye edilir, daha sonra reaksiyon bırakılır O / N ve erken pH yeniden 5&#39;e arttırılır sabah. gibi uzun bir süre sonra, pH düşüşü dönüşüm en elde edilir gösteren önemli olmayacaktır. Hemen hemen hemen hiç katı madde (büyük elyaf nanopartiküller ayrılır) çözelti içinde görülmektedir. Reaksiyon daha uzun bir süre bırakıldığında, kristalin parçası bozulduğu unutmayın. </li><li> 10 dakika süre ile 27,000 x g de eşit ağırlıklı santrifüj tüpleri ve santrifüj içine 3.7 elde edilen süspansiyon bölün ve mikro-elyaflı çökeltiden süpernatant (ENCC + DCC) ayrılır. </li><li> 3.8 elde edilen süpernatant tartılır ve çözüm kitle (B) diyoruz. </li><li> Yavaş yavaş 0.16 (B) g Ethan eklemekbeyaz bir çökelti (ikinci kısım, ENCC) oluşturmak için karıştırılırken 3,9 çözeltisine ol. </li><li> Santrifüj 10 dakika boyunca 3000 x g&#39;de 3.10 çözeltisi ve dekantasyon ile sonuçlanmıştır jel benzeri ENCC çökeltiyi ayırmak. ENCC diyaliz (bölüm 4 uygun bilgi) ile saflaştırılmıştır, suda tekrar ve (Bölüm 5) ile karakterize hazırdır. </li><li> 3.11 &#39;de elde edilen üst sıvı için, beyaz bir çökelti (üçüncü fraksiyon, DCC) vermek üzere çözelti, kütle olarak etanol eşit kütleli ekleyin. </li><li> 10 dakika boyunca 3000 x g&#39;de 3.12 çözeltisi santrifüj ve jel benzeri DCC (bölüm 4 de ayrıntıları) dializ sureti ile saflaştırılarak, suda tekrar ve karakterize edici özelliği hazır çökeltiyi ayırmak. </li></ol> 4. diyaliz prosedürü SNCC, Damc, ENCC veya DCC saflaştırmak için <ol><li> 1 saat süre ile şiddetli bir karıştırma ile 10 mi su içinde jel benzeri 2,8 (SNCC) herhangi bir adımda elde edilen çökelti, 2.10 (Damc), 3.11 (ENCC) ya da 3.13 (DCC) yeniden disperse. </li><li> Yeri incie diyaliz tüp dağılım (MW Kesim = 12-14 kDa, Uzunluk ~ 30 cm, genişliği ~ 4.5 cm) ve kırpma yoluyla alt ve üst sabitleyin. </li><li> damıtılmış su ~ 4 L doldurulur diyaliz torbası yerleştirilir ve tuzlan çıkarmak için 24 saat daha karıştırıldı. </li><li> soğuk (4 ° C) bir yerde, bir kap ve mağaza diyaliz solüsyonu toplayın. </li></ol> 5. Post-arıtma Karakterizasyonu: Katı Faz ve Şarj Konsantrasyonları Ölçüm <ol><li> konsantrasyon ölçümü <ol><li> bir ağırlık çanak istenen dağılım 3 ml (Alüminyum fincan, 57 mm) tartılır. </li><li> bir fırında (50 ° C) göre O / N dağılmayı içeren tartım tabağına yerleştirin. </li><li> kuru filmi tartılır ve dağılım içinde nanopartiküller veya polimer konsantrasyonu hesaplamak: Konsantrasyon = kuru film / 3 x 100 kütle, ya da (v / ağ%) Konsantrasyon (% ağırlık / ağırlık) = dispersiyonun kuru film / kütle x 100 kütle </li></ol></li><li> Kondüktometrik ufalamanın </strong&gt; <ol><li> Aldehid içeriğini belirlemek için SNCC ya Damc Kondüktometrik ufalamanın <ol><li> 100 ml son hacim ayarlama ardından 25 mi su, 0.82 ml HCI eklenerek 0.1 M hidroklorik asit (HCI) hazırlayın. </li><li> Ayrıca, son çözelti 100 ml elde etmek için, damıtılmış suya 0.4 g sodyum hidroksit eklenerek NaOH, 0.1 M hazırlar. </li><li> Hidroksilamin hidroklorür yöntemi 24 sonra, su istenen bir miktarına karşılık arzu edilen bir dispersiyon bilinen miktarda bir ilave (örneğin, 50 0,02 g mi H2O). </li><li> HCI (0.1 M) inceltilmiş 3.5&#39;e pH ayarlayın. </li><li> 10 ml dispersiyon, hidroksilamin hidroklorid solüsyonu (ağ / ağ% 5) eklenir. </li><li> pH&#39;ı Monitör ve pH 3.5 stabil hale gelinceye kadar 0.1 M NaOH eklenerek 3.5 olarak tutmak. </li><li> NaOH tüketilen hacmi kullanılarak aldehid grupları ve OH, NH2 HCI reaksiyonundan serbest H + nötralize aldehid konsantrasyonunun ölçülmesition (reaksiyon esnasında üretilen HCI tüketilen NaOH = mol mol = SNCC ile aldehid gruplarının mol) eklenmiştir. </li></ol></li><li> Karboksil içeriğini belirlemek için ENCC veya DCC Kondüktometrik ufalamanın <ol><li> Literatürde 25 takiben, distile su, katı 140 ml 0,02 g olması istenen bir dağılım yeterli miktarda ekleyebilirsiniz. </li><li> Ayrıca, son çözelti 100 ml elde etmek için damıtılmış su içinde 0.117 g NaCl çözülmesiyle 20 mM NaCI hazırlar. 5.2.2.1 20 mM NaCI 2 ml ilave edilir. </li><li> 3 HCI (0.1 M) inceltilmiş pH azaltır. </li><li> pH ~ 11 için 0.1 ml / dakika aralıklarla standart sodyum hidroksit (NaOH, 10 mM) eklenerek Kondüktometrik ufalamanın gerçekleştirin. </li><li> , Yüklü gruplar (Şekil 2&#39;de ayrıntıları) nötralize yüzey yükü konsantrasyonunu ölçmek için NaOH tüketilen hacimli (tüketilen baz 1 mol partikül yüzeyi üzerinde bir mol COOH eşittir). </li></ol></li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Habibi, Y., Lucia, L. A., Rojas, O. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellulose+nanocrystals:+Chemistry+,+self-Assembly+,+and+applications.">Cellulose nanocrystals: Chemistry , self-Assembly , and applications.</a> Chem. Rev. 110 (6), 3479-3500 (2010).</li><li>Samir, M. A. S. A., Alloin, F., Dufresne, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+recent+research+into+cellulosic+whisker,+their+Properties+and+their+application+in+nanocomposites+field.">Review of recent research into cellulosic whisker, their Properties and their application in nanocomposites field.</a> Biomacromolecules. 6 (2), 612-626 (2005).</li><li>Sj&#246;str&#246;m, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Wood chemistry: Fundamentals and applications. , (1993).</li><li>Nageli, C., Schwendener, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Das Mikroskop, Theorie und Anwendung desselben. 2. Verbesserte auflage. , (1877).</li><li>Moon, R. J., Martini, A., Nairn, J., Simonsen, J., Youngblood, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellulose+nanomaterials+review:+structure,+properties+and+nanocomposites.">Cellulose nanomaterials review: structure, properties and nanocomposites.</a> Chem. Soc. Rev. 40 (7), 3941-3994 (2011).</li><li>Klemm, D., Kramer, F., 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=Nanocelluloses:+A+new+family+of+nature-based+materials.">Nanocelluloses: A new family of nature-based materials.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 50 (24), 5438-5466 (2011).</li><li>Wang, N., Ding, E., Cheng, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+modification+of+cellulose+nanocrystals.">Surface modification of cellulose nanocrystals.</a> Front. Chem. Eng. China. 1 (3), 228-232 (2007).</li><li>Siqueira, G., Bras, J., Dufresne, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellulosic+bionanocomposites:+A+review+of+preparation,+properties+and+applications.">Cellulosic bionanocomposites: A review of preparation, properties and applications.</a> Polymers. 2 (4), 728-765 (2010).</li><li>Siaueira, G., Bras, J., Dufresne, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellulose+whiskers+versus+microfibrils:+Influence+of+the+nature+of+the+nanoparticle+and+its+surface+functionalization+on+the+thermal+and+mechanical+properties+of+nanocomposites.">Cellulose whiskers versus microfibrils: Influence of the nature of the nanoparticle and its surface functionalization on the thermal and mechanical properties of nanocomposites.</a> Biomacromolecules. 10 (2), 425-432 (2009).</li><li>Peng, B. L., Dhar, N., Liu, H. L., Tam, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemistry+and+applications+of+nanocrystalline+cellulose+and+its+derivatives:+A+nanotechnology+perspective.">Chemistry and applications of nanocrystalline cellulose and its derivatives: A nanotechnology perspective.</a> Can. J. Chem. Eng. 89 (5), 1191-1206 (2011).</li><li>Lu, P., Hsieh, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lo+Preparation+and+properties+of+cellulose+nanocrystals:+Rods,+spheres,+and+network.">Lo Preparation and properties of cellulose nanocrystals: Rods, spheres, and network.</a> Carbohydr. Polym. 82 (2), 329-336 (2010).</li><li>Liu, D., Chen, X., Yue, Y., Chen, M., Wu, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+and+rheology+of+nanocrystalline+cellulose.">Structure and rheology of nanocrystalline cellulose.</a> Carbohydr. Polym. 84 (1), 316-322 (2011).</li><li>Lam, E., Male, K. B., Chong, J. H., Leung, A. C. W., Luong, J. H. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Applications+of+functionalized+and+nanoparticle-modified+nanocrystalline+cellulose.">Applications of functionalized and nanoparticle-modified nanocrystalline cellulose.</a> Trends Biotechnol. 30 (5), 283-290 (2012).</li><li>Kalia, S., Dufresne, A., 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=Cellulose-based+bio-+and+nanocomposites:+A+review.">Cellulose-based bio- and nanocomposites: A review.</a> Int. J. Polym. Sci. 2011, 1-35 (2011).</li><li>Bai, W., Holbery, J., Li, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+technique+for+production+of+nanocrystalline+cellulose+with+a+narrow+size+distribution.">A technique for production of nanocrystalline cellulose with a narrow size distribution.</a> Cellulose. 16 (3), 455-465 (2009).</li><li>Eichhorn, S. J., Dufresne, A., 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=Review:+Current+international+research+into+cellulose+nanofibres+and+nanocomposites.">Review: Current international research into cellulose nanofibres and nanocomposites.</a> J. Mater. Sci. 45 (1), 1-33 (2010).</li><li>Safari, S., Sheikhi, A., van de Ven, T. G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electroacoustic+characterization+of+conventional+and+electrosterically+stabilized+nanocrystalline+celluloses.">Electroacoustic characterization of conventional and electrosterically stabilized nanocrystalline celluloses.</a> J. Colloid Interface Sci. 432, 151-157 (2014).</li><li>Yang, H., Tejado, A., Alam, N., Antal, M., Van De Ven, T. G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Films+prepared+from+electrosterically+stabilized+nanocrystalline+cellulose.">Films prepared from electrosterically stabilized nanocrystalline cellulose.</a> Langmuir. 28 (20), 7834-7842 (2012).</li><li>Guthrie, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+&amp;#34;dialdehydes&amp;#34;+from+the+periodate+oxidation+of+carbohydrates.">The &amp;#34;dialdehydes&amp;#34; from the periodate oxidation of carbohydrates.</a> Adv Carbohydr Chem. 16, 105-158 (1961).</li><li>van de Ven, T. G. M., Tejado, A., Alam, M. N., Antal, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+highly+charged+non-water+soluble+cellulose+products,+includes+all+types+of+cellulose+nanostructures+especially+cellulose+nanofibers,+and+method+of+making+them.">Novel highly charged non-water soluble cellulose products, includes all types of cellulose nanostructures especially cellulose nanofibers, and method of making them.</a> U.S. Provisional Patent Application. , (2011).</li><li>Yang, H., Chen, D., van de Ven, T. G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preparation+and+characterization+of+sterically+stabilized+nanocrystalline+cellulose+obtained+by+periodate+oxidation+of+cellulose+fibers.">Preparation and characterization of sterically stabilized nanocrystalline cellulose obtained by periodate oxidation of cellulose fibers.</a> Cellulose. 22 (3), 1743-1752 (2015).</li><li>Sheikhi, A., Safari, S., Yang, H., van de Ven, T. G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Copper+removal+using+electrosterically+stabilized+nanocrystalline+cellulose.">Copper removal using electrosterically stabilized nanocrystalline cellulose.</a> ACS Appl. Mater. Interfaces. 7 (21), 11301-11308 (2015).</li><li>Yang, H., Alam, M. N., van de Ven, T. G. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Highly+charged+nanocrystalline+cellulose+and+dicarboxylated+cellulose+from+periodate+and+chlorite+oxidized+cellulose+fibers.">Highly charged nanocrystalline cellulose and dicarboxylated cellulose from periodate and chlorite oxidized cellulose fibers.</a> Cellulose. 20 (4), 1865-1875 (2013).</li><li>Kim, U. J., Kuga, S., Wada, M., Okano, T., Kondo, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Periodate+oxidation+of+crystalline+cellulose.">Periodate oxidation of crystalline cellulose.</a> Biomacromolecules. 1 (3), 488-492 (2000).</li><li>Araki, J., Wada, M., Kuga, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Steric+stabilization+of+a+cellulose+microcrystal+suspension+by+poly+(ethylene+glycol)+grafting.">Steric stabilization of a cellulose microcrystal suspension by poly (ethylene glycol) grafting.</a> Cellulose. 17 (1), 21-27 (2001).</li></ol>

The authors have nothing to disclose.

Bu görsel yazıda tartışılan kimya ardından, kristal ve amorf hem aşamaları (tüylü nanokristal selüloz) taşıyan akort ücret ile son derece kararlı selüloz bazlı nanopartiküller bir spektrum üretilir. Tablo 1 &#39;de gösterildiği gibi, periodat oksitleme süresine bağlı olarak, çeşitli ürün elde edilmiştir: okside elyaflar (fraksiyon 1), SNCC (fraksiyon 2) ve Damc (fraksiyon 3), bu tür her bir tanımlı bir boyut gibi benzersiz özellikler sağlayan, morfoloji kristalleşme ve...

Selüloz, dünyanın en bol biyopolimerleri olarak, 1 (aynı zamanda selüloz nanokristallerinin CNC olarak bilinen KKK) nanokristal selüloz adlı kristal nanopartiküller elde etmek için önemli bir hammadde olarak son zamanlarda görev olmuştur. KKK sentez mekanizmasını anlamak için, selüloz liflerinin yapısı araştırılması gerekmektedir. Selüloz, bir doğrusal ve poli-beta (1,4) -D-glükoz artıkları 2 içeren polydispersed polimerdir. Her monomer şeker halkaları (1-1.5) zincirleri oluşturmak için glikozidik oksijen ile bağlı ilk Nägeli ve Schwendener 2,4 rapor kristal parçaları ve düzensiz, amorf bölgeleri, alternatif tanıtan 10 4 glukopiranoz birimlerinin 2,3 x edilir. Kaynağına bağlı olarak, selüloz kristalin parçaları çeşitli polimorflann 5 alabilir. Bir selüloz elyaf kuvvetli bir asit ile muamele edilirse, örneğin sülfürik asit gibi amorf faz, bütünüyle hidrolize awa olabilirY polimer bozabilir ve kaynağına bağlı olarak değişik boy oranı kristalin partiküllerinin (üretilmesi için, örneğin, genişlik ahşap ve pamuk verimi% 90 daha fazla kristalin nanorods ~ 5-10 nm ve uzunluğu ~ 100-300 nm, tunicin ise, bakteri, ve yosun) birçok mikrometre uzunluğunda UKM için 5-60 nm çapında ve 100 nm üretim 6. Okuyucular bu Nanomalzemelerin 2,5,7-16 bilimsel ve mühendislik yönleri üzerinde mevcut literatürün büyük miktarda adlandırılır. Bu nanopartiküller çok sayıda ilginç özelliklerine rağmen, onların kolloidal kararlılık nedeniyle her zaman nispeten düşük yüzey yükü içeriği (en az 1 mg / g) 17 yüksek tuz konsantrasyonlarında ve yüksek / düşük pH değerlerinde bir konu olmuştur. Bunun yerine güçlü asit hidroliz, selüloz lifleri önemli bir yan reaksiyonların 18,1 2,3-dialdehid birimlerin oluşturulması için, anhidro, D-glukopiranoz artıkları C2-C3 bağının yarılmasına, bir oksitleyici madde (periodat) ile muamele edilebilir9. Bu kısmen oksitlenmiş elyafların mekanik kesme ya da ultrasonikasyon 20 olmaksızın yalnızca kimyasal reaksiyonlar kullanılarak hem amorf ve kristal bölgeleri (tüylü nanokristal selülozlar) taşıyan nanopartiküller üretmek için değerli ara madde olarak kullanılabilir. Kısmi oksidasyon derecesi DS &lt;2, ısıtma sterik açıdan stabilize nanokristal selüloz (SNCC) olarak adlandırılan ürünler, yani elyaflı selüloz, suda dağılabilen dialdehid selüloz Nanowhiskers o üç seri lifler sonuçlar oksitlenmiş ve izole edilebilir dialdehid modifiye selüloz (Damc) çözündürüldü zaman ko-solvent ilave üzerinde hassas kontrol ve aralıklı santrifüj 21 ile. Kısmen oksitlenmiş elyafların kontrollü klorit oksidasyonu gerçekleştirme aldehit içeriği 18 bağlı nanokristal selüloz gramı başına yüksek mmol 7 olarak COOH grupları tanıtabilirsiniz birimleri, karboksil hemen hemen tüm aldehit grupları dönüştürür </sup&gt; dengeleyiciler olarak hareket. Bu nanopartiküller electrosterically stabilize nanokristal selüloz (ENCC) olarak adlandırılır. Ayrıca, ücret kıl gibi çıkıntılı zincirlerinin yumuşak tabakalar ENCC 17 mevcut olduğu teyit edilmiştir. Bu malzeme, ağır metal iyonlarını 22 temizlemek için yüksek verimli adsorban olarak kullanılmıştır. Bu nanopartiküller şarj hassas periodat reaksiyon süresi 23 kontrol edilmesi suretiyle kontrol edilebilir. selüloz, bilinen oksidasyon reaksiyonları rağmen SNCC ve ENCC üretimi başka araştırma grubu tarafından muhtemelen ile ayırma zorluklara hiç bildirilmemiştir. Biz başarıyla sentezlemek ve hassas reaksiyon ve ayırma adımlarını tasarlayarak nanoproducts çeşitli fraksiyonları izole etmek mümkün olmuştur. Bu görsel makale tekrarlanabilir amorf ve kristalin bir parçası hem de taşıyan yukarıda belirtilen yeni Nanowhiskers o hazırlamak ve karakterize etmek nasıl tam detay gösteriyorağaç liflerinden s. Bu eğitimde yumuşak malzeme, biyolojik ve tıbbi bilimler, nanoteknoloji ve nanofotonik, çevre bilimi ve mühendisliği ve fizik alanlarında aktif araştırmacılar için bir varlık olabilir.

<table><tbody><tr><td>Q-90 softwood pulp</td><td>FPInnovations</td><td>-</td><td>-</td></tr><tr><td>Sodium periodate</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S1878-500G/CAS7790-28-5</td><td>Light sensitive, strong oxidizer, must be kept away from flammable materials</td></tr><tr><td>Sodium chloride</td><td>ACP Chemicals</td><td>S2830-3kg/7647-14-5</td><td>-</td></tr><tr><td>2-Propanol</td><td>Fisher</td><td>L-13597/67-63-0</td><td>Flammable</td></tr><tr><td>Ethylene glycol</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>102466-1L/107-21-1</td><td>-</td></tr><tr><td>Sodium hydroxide</td><td>Fisher</td><td>L-19234/1310-73-2</td><td>Strong base, causes serious health effects</td></tr><tr><td>Sodium chlorite</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>71388-250G/7758-19-2</td><td>Reactive with reducing agents and combustible materials</td></tr><tr><td>Hydrogen peroxide</td><td>Fisher</td><td>H325-500/7722-84-1</td><td>Corrosive and oxidizing agent, keep in a cool and dark place</td></tr><tr><td>Ethanol</td><td>Commercial alcohols</td><td>P016EAAN</td><td>Flammable</td></tr><tr><td>Hydrochloric acid</td><td>ACP Chemicals</td><td>H-6100-500mL/7647-01-0</td><td>Strong acid, causes serious health effects</td></tr><tr><td>Hydroxylamine hydrochloride</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>159417-100G/5470-11-1</td><td>Unstable at high temperature and humidity, mutagenic</td></tr><tr><td>Centrifuge</td><td>Beckman Coulter</td><td>J2</td><td>High rotary speed</td></tr><tr><td>Fixed angle rotor</td><td>Beckman Coulter</td><td>JA-25.50</td><td>Tighten the lid carefully</td></tr><tr><td>Dialysis tubing</td><td>Spectrum Labs</td><td>Spectra (Part No. 132676)</td><td>Cutoff Mw = 12-14 kD, Length ~ 30 cm, width ~ 4.5 cm</td></tr><tr><td>Aluminum cup</td><td>VWR</td><td>611-1371</td><td>57 mm</td></tr><tr><td>Titrator</td><td>Metrohm</td><td>836 Titrando</td><td>-</td></tr></tbody></table>

highly stable, functional hairy nanoparticles and biopolymers from wood fibers: towards sustainable nanotechnology

Nanopartiküller, nanoteknoloji ve nanotıpta kilit malzemelerden biri olarak, son on yılda büyük önem kazanmıştır. metal bazlı nanopartiküller sentetik ve çevre sorunlarını ile ilişkili iken, selüloz nanoparçacık sentezi için yeşil, sürdürülebilir bir alternatif sunuyor. Burada ağaç lifleri göre kıllı (amorf ve kristalli hem taşıyan bölgeler) nanopartiküller ve biyopolimerlerin yeni sınıflar oluşturmak için kimyasal sentez ve ayırma işlemleri sunmaktadır. Yumuşak odun hamuru periodat oksidasyon sayesinde, selülozun glukoz halkası 2,3-dialdehid grupları oluşturmak için C2-C3 bağ açılır. Kısmen oksitlenmiş elyafların daha fazla ısıtma (örneğin, T = 80 ° C) de kesikli santrifüj ile ayrılmış üç ürünleri, yani elyaflı oksitlenmiş selüloz, steril olarak stabilize edilmiş nano-kristal selüloz (SNCC) ve çözündürüldü dialdehid modifiye selüloz (Damc) ile sonuçlanır ve birlikte-çözücü eklenmesi.kısmen oksitlenmiş elyaf (ısıtılmadan) karboksil gruplarına hemen hemen tüm aldehid dönüştürmek için klorit ile reaksiyona ara ürün son derece reaktif olarak kullanılmıştır. Eş-çözücü çöktürme ve santrifüj electrosterically stabilize nanokristal selüloz (ENCC) ve dikarboksillenmiş selüloz (DCC) ile sonuçlanmıştır. Geleneksel NCC kıyasla SNCC ve ENCC (karboksil içeriği) tam olarak, örneğin nano partiküller (gramı başına en fazla 7 mmol fonksiyonel gruplarını taşıyan son derece kararlı nanopartiküller sonuçlanan periodat oksidasyon reaksiyonu süresi kontrol edilmesi suretiyle kontrol edildi dolayısıyla yüzey yükünün aldehit muhteviyatım yatağı &lt;&lt; 1 mmol fonksiyonel grup / g). Atomik kuvvet mikroskobu (AFM), transmisyon elektron mikroskobu (TEM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) çubuk benzeri morfoloji tanıklık. Kondüktometrik ufalamanın Fourier kızılötesi spektroskopi (FTIR), nükleer manyetik rezonans (NMR), dinamik ışık saçılımı (DLS), elektrokinetik-S dönüşümüBu Nanomalzemelerin üstün özelliklerine onic-genlik (ESA) ve akustik zayıflama spektroskopisi döken ışık.

Kağıt hamuru periodat ve klorit oksidasyon sırasında, her bölüm kütle bölümü ve şarj içeriği reaksiyon süresi (Tablo 1) bağlıdır. Ayrıca, DAC molekül ağırlığı ısıtma durumu ve ikamet süresi (Tablo 2) bağlıdır. SNCC ve Damc yapıldıktan sonra, bunlar propanol (Şekil 1) eklenerek çökelirler. ENCC yük içeriğini ölçmek için, kondüktometrik ufalama (Şekil 2) gerçekleştirilir. NCC ve...

Watch this Scientific Journal Video about Highly Stable, Functional Hairy Nanoparticles and Biopolymers from Wood Fibers: Towards Sustainable Nanotechnology at JoVE.com

Highly Stable, Functional Hairy Nanoparticles and Biopolymers from Wood Fibers: Towards Sustainable Nanotechnology

Synthesis schemes to prepare highly stable wood fiber-based hairy nanoparticles and functional cellulose-based biopolymers have been detailed.

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

Nanoparticles, as one of the key materials in nanotechnology and nanomedicine, have gained significant importance during the past decade. While ...

highly-stable-functional-hairy-nanoparticles-biopolymers-from-wood

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Chemistry

11.9K Görüntüleme.  McGill University. Synthesis schemes to prepare highly stable wood fiber-based hairy nanoparticles and functional cellulose-based biopolymers have been detailed. 

Video: Highly Stable, Functional Hairy Nanoparticles and Biopolymers from Wood Fibers: Towards Sustainable Nanotechnology

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

Woody materials are comprised of plant cell walls that contain a layered secondary cell wall composed of structural polymers of polysaccharides and lignin. Layer-by-layer (LbL) assembly process which relies on the assembly of oppositely charged molecules from aqueous solutions was used to build a freestanding composite film of isolated wood polymers of lignin and oxidized nanofibril cellulose (NFC). To facilitate the assembly of these negatively charged polymers, a positively charged polyelectrolyte, poly(diallyldimethylammomium chloride) (PDDA), was used as a linking layer to create this simplified model cell wall. The layered adsorption process was studied quantitatively using quartz crystal microbalance with dissipation monitoring (QCM-D) and ellipsometry. The results showed that layer mass/thickness per adsorbed layer increased as a function of total number of layers. The surface coverage of the adsorbed layers was studied with atomic force microscopy (AFM). Complete coverage of the surface with lignin in all the deposition cycles was found for the system, however, surface coverage by NFC increased with the number of layers. The adsorption process was carried out for 250 cycles (500 bilayers) on a cellulose acetate (CA) substrate. Transparent free-standing LBL assembled nanocomposite films were obtained when the CA substrate was later dissolved in acetone. Scanning electron microscopy (SEM) of the fractured cross-sections showed a lamellar structure, and the thickness per adsorption cycle (PDDA-Lignin-PDDA-NC) was estimated to be 17 nm for two different lignin types used in the study. The data indicates a film with highly controlled architecture where nanocellulose and lignin are spatially deposited on the nanoscale (a polymer-polymer nanocomposites), similar to what is observed in the native cell wall.

The objective of this research was to form synthetic plant cell wall tissue using layer-by-layer assembly of nanocellulose fibrils and isolated lignin assembled from dilute aqueous suspensions.&#160; Surface measurement techniques of quartz crystal microbalance and atomic force microscopy were used to monitor the formation of the polymer-polymer nanocomposite material.

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 ...

Kimya

Functionalization and Dispersion of Carbon Nanomaterials Using an Environmentally Friendly Ultrasonicated Ozonolysis Process

Functionalization of carbon nanomaterials is often a critical step that facilitates their integration into larger material systems and devices. In the as-received form, carbon nanomaterials, such as carbon nanotubes (CNTs) or graphene nanoplatelets (GNPs), may contain large agglomerates. Both agglomerates and impurities will diminish the benefits of the unique electrical and mechanical properties offered when CNTs or GNPs are incorporated into polymers or composite material systems. Whilst a variety of methods exist to functionalize carbon nanomaterials and to create stable dispersions, many the processes use harsh chemicals, organic solvents, or surfactants, which are environmentally unfriendly and may increase the processing burden when isolating the nanomaterials for subsequent use. The current research details the use of an alternative, environmentally friendly technique for functionalizing CNTs and GNPs. It produces stable, aqueous dispersions free of harmful chemicals. Both CNTs and GNPs can be added to water at concentrations up to 5 g/L and can be recirculated through a high-powered ultrasonic cell. The simultaneous injection of ozone into the cell progressively oxidizes the carbon nanomaterials, and the combined ultrasonication breaks down agglomerates and immediately exposes fresh material for functionalization. The prepared dispersions are ideally suited for the deposition of thin films onto solid substrates using electrophoretic deposition (EPD). CNTs and GNPs from the aqueous dispersions can be readily used to coat carbon- and glass-reinforcing fibers using EPD for the preparation of hierarchical composite materials.

Here, a novel method for the functionalization and stable dispersion of carbon nanomaterials in aqueous environments is described. Ozone is injected directly into an aqueous dispersion of carbon nanomaterial that is continuously recirculated through a high-powered ultrasonic cell.

Çevre Dostu Ultrasonik Ozonoliz İşlemi Kullanarak Karbon Nanomalzemelerin İşlevsellik ve Dağılımı

Functionalization of carbon nanomaterials is often a critical step that facilitates their integration into larger material systems and devices. In the ...

Çevre

Functionalization of Single-walled Carbon Nanotubes with Thermo-reversible Block Copolymers and Characterization by Small-angle Neutron Scattering

We demonstrate a protocol for single-walled carbon nanotube functionalization using thermo-sensitive PEO-PPO-PEO triblock copolymers in an aqueous solution. In a carbon nanotube/PEO105-PPO70-PEO105 (poloxamer 407) aqueous solution, the amphiphilic poloxamer 407 adsorbs onto the carbon nanotube surfaces and self-assembles into continuous layers, driven by intermolecular interactions between constituent molecules. The addition of 5-methylsalicylic acid changes the self-assembled structure from spherical-micellar to a cylindrical morphology. The fabricated poloxamer 407/carbon nanotube hybrid particles exhibit thermo-responsive structural features so that the density and thickness of poloxamer 407 layers are also reversibly controllable by varying temperature. The detailed structural properties of the poloxamer 407/carbon nanotube particles in suspension can be characterized by small-angle neutron scattering experiments and model fit analyses. The distinct curve shapes of the scattering intensities depending on temperature control or addition of aromatic additives are well described by a modified core-shell cylinder model consisting of a carbon nanotube core cylinder, a hydrophobic shell, and a hydrated polymer layer. This method can provide a simple but efficient way for the fabrication and in-situ characterization of carbon nanotube-based nano particles with a structure-tunable encapsulation.

A method for the functionalization of carbon nanotubes with structure-tunable polymeric encapsulation layers and structural characterization using small-angle neutron scattering is presented.

Küçük açılı Nötron Saçılma tarafından Thermo-geri dönüşümlü Blok Kopolimer ve Karakterizasyonu Tek duvarlı Karbon Nanotüpler işlevselleştirilmesi

We demonstrate a protocol for single-walled carbon nanotube functionalization using thermo-sensitive PEO-PPO-PEO triblock copolymers in an aqueous ...

Nanosponge Tunability in Size and Crosslinking Density

We describe a protocol for the synthesis of linear polyesters containing pendant epoxide functionality and their incorporation into a nanosponge with controlled dimensions. This approach begins with synthesis of a functionalized lactone which is key to the pendant functionalization of the resulting polymer. Valerolactone (VL) and allyl-valerolactone (AVL) are then copolymerized using ring-opening polymerization. Post-polymerization modification is then used to install an epoxide moiety on some or all of the pendant allyl groups. Epoxy-amine chemistry is employed to form nanoparticles in a dilute solution of both polymer and small molecule diamine crosslinker based on the desired nanosponge size and crosslinking density. Nanosponge sizes can be characterized by transmission electron microscopy (TEM) imaging to determine the dimension and distribution. This method provides a pathway by which highly tunable polyesters can create tunable nanoparticles, which can be used for small molecule drug encapsulation. Due to the nature of the backbone, these particles are hydrolytically and enzymatically degradable for a controlled release of a wide range of hydrophobic small molecules.

This article describes a process for tuning the size and crosslinking density of covalently crosslinked nanoparticles from linear polyesters containing pendant functionality. By tailoring synthesis parameters (polymer molecular weight, pendant functionality incorporation, and crosslinker equivalents), a desired nanoparticle size and crosslinking density can be achieved for drug delivery applications.

Nanosponge ayar boyutu ve Crosslinking yoğunluğu

We describe a protocol for the synthesis of linear polyesters containing pendant epoxide functionality and their incorporation into a nanosponge with ...

Manufacturing Of Robust Natural Fiber Preforms Utilizing Bacterial Cellulose as Binder

A novel method of manufacturing rigid and robust natural fiber preforms is presented here. This method is based on a papermaking process, whereby loose and short sisal fibers are dispersed into a water suspension containing bacterial cellulose. The fiber and nanocellulose suspension is then filtered (using vacuum or gravity) and the wet filter cake pressed to squeeze out any excess water, followed by a drying step. This will result in the hornification of the bacterial cellulose network, holding the loose natural fibers together.
Our method is specially suited for the manufacturing of rigid and robust preforms of hydrophilic fibers. The porous and hydrophilic nature of such fibers results in significant water uptake, drawing in the bacterial cellulose dispersed in the suspension. The bacterial cellulose will then be filtered against the surface of these fibers, forming a bacterial cellulose coating. When the loose fiber-bacterial cellulose suspension is filtered and dried, the adjacent bacterial cellulose forms a network and hornified to hold the otherwise loose fibers together.
The introduction of bacterial cellulose into the preform resulted in a significant increase of the mechanical properties of the fiber preforms. This can be attributed to the high stiffness and strength of the bacterial cellulose network. With this preform, renewable high performance hierarchical composites can also be manufactured by using conventional composite production methods, such as resin film infusion (RFI) or resin transfer molding (RTM). Here, we also describe the manufacturing of renewable hierarchical composites using double bag vacuum assisted resin infusion.

We present a novel method of manufacturing rigid and robust short natural fiber preforms using a papermaking process. Bacterial cellulose acts simultaneously as the binder for the loose fibers and provides rigidity to the fiber preforms. These preforms can be infused with a resin to produce truly green hierarchical composites.

Binder Bakteriyel Selüloz kullanmak Sağlam Doğal Elyaf preform üretim

A novel method of manufacturing rigid and robust natural fiber preforms is presented here. This method is based on a papermaking process, whereby loose ...

Biyomühendislik

Fabricating Superhydrophobic Polymeric Materials for Biomedical Applications

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial applications. Here we describe how electrospinning or electrospraying a polymer mixture containing a biodegradable, biocompatible aliphatic polyester (e.g., polycaprolactone and poly(lactide-co-glycolide)), as the major component, doped with a hydrophobic copolymer composed of the polyester and a stearate-modified poly(glycerol carbonate) affords a superhydrophobic biomaterial. The fabrication techniques of electrospinning or electrospraying provide the enhanced surface roughness and porosity on and within the fibers or the particles, respectively. The use of a low surface energy copolymer dopant that blends with the polyester and can be stably electrospun or electrosprayed affords these superhydrophobic materials. Important parameters such as fiber size, copolymer dopant composition and/or concentration, and their effects on wettability are discussed. This combination of polymer chemistry and process engineering affords a versatile approach to develop application-specific materials using scalable techniques, which are likely generalizable to a wider class of polymers for a variety of applications.

Two- and three-dimensional superhydrophobic polymeric materials are prepared by electrospinning or electrospraying biodegradable polymers blended with a lower surface energy polymer of similar composition.

Biyomedikal Uygulamalar için Süperhidrofobik Polimer Malzemeler imalatı

Superhydrophobic materials, with surfaces possessing permanent or metastable non-wetted states, are of interest for a number of biomedical and industrial ...

Synthesis of Keratin-based Nanofiber for Biomedical Engineering

Electrospinning, due to its versatility and potential for applications in various fields, is being frequently used to fabricate nanofibers. Production of these porous nanofibers is of great interest due to their unique physiochemical properties. Here we elaborate on the fabrication of keratin containing poly (&#949;-caprolactone) (PCL) nanofibers (i.e., PCL/keratin composite fiber). Water soluble keratin was first extracted from human hair and mixed with PCL in different ratios. The blended solution of PCL/keratin was transformed into nanofibrous membranes using a laboratory designed electrospinning set up. Fiber morphology and mechanical properties of the obtained nanofiber were observed and measured using scanning electron microscopy and tensile tester. Furthermore, degradability and chemical properties of the nanofiber were studied by FTIR. SEM images showed uniform surface morphology for PCL/keratin fibers of different compositions. These PCL/keratin fibers also showed excellent mechanical properties such as Young&#39;s modulus and failure point. Fibroblast cells were able to attach and proliferate thus proving good cell viability. Based on the characteristics discussed above, we can strongly argue that the blended nanofibers of natural and synthetic polymers can represent an excellent development of composite materials that can be used for different biomedical applications.

Electrospun nanofibers have a high surface area to weight ratio, excellent mechanical integrity, and support cell growth and proliferation. These nanofibers have a wide range of biomedical applications. Here we fabricate keratin/ PCL nanofibers, using the electrospinning technique, and characterize the fibers for possible applications in tissue engineering.

Biyomedikal Mühendisliği için keratin bazlı nanofiber sentezi

Electrospinning, due to its versatility and potential for applications in various fields, is being frequently used to fabricate nanofibers. Production of ...

Fabrication and Design of Wood-Based High-Performance Composites

Delignified densified wood is a new promising and sustainable material that possesses the potential to replace synthetic materials, such as glass fiber reinforced composites, due to its excellent mechanical properties. Delignified wood, however, is rather fragile in a wet state, which makes handling and shaping challenging. Here we present two fabrication processes, closed-mold densification and vacuum densification, to produce high-performance cellulose composites based on delignified wood, including an assessment of their advantages and limitations. Further, we suggest strategies for how the composites can be re-used or decomposed at the end-of-life cycle. Closed-mold densification has the advantage that no elaborate lab equipment is needed. Simple screw clamps or a press can be used for densification. We recommend this method for small parts with simple geometries and large radii of curvature. Vacuum densification in an open-mold process is suitable for larger objects and complex geometries, including small radii of curvature. Compared to the closed-mold process, the open-mold vacuum approach only needs the manufacture of a single mold cavity.

Delignified densified wood represents a new promising lightweight, high-performance and bio-based material with great potential to partially substitute natural fiber reinforced- or glass fiber reinforced composites in the future. We here present two versatile fabrication routes and demonstrate the possibility to create complex composite parts.

Ahşap Tabanlı Yüksek Performanslı Kompozitlerin İmalatı ve Tasarımı

Delignified densified wood is a new promising and sustainable material that possesses the potential to replace synthetic materials, such as glass fiber ...

Mühendislik

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.

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

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

Biyoflavonoid Salınımı için Lignin Mikro-/Mikron Altı Parçacık Sentezi

Green Synthesis, Characterization, Encapsulation, and Measurement of the Release Potential of Novel Alkali Lignin Micro-/Submicron Particles

The applicability of biopolymer micro-/nano- technology in human, veterinary medicine, pharmaceutical, and food technology is rapidly growing due to the great potential of biopolymer-based particles as effective carrier systems. The use of lignin as a basic heteropolymer biomatrix for the design of innovative micro-/submicron formulations allows the achievement of increased biocompatibility and offers various active functional groups presenting opportunities for customization of the physicochemical properties and bioactivities of the formulations for diverse applications. The aim of the present study was to develop a simple and ecofriendly methodology for the synthesis of lignin particles with micro- and submicron size; to evaluate their physicochemical, spectral, and structural characteristics; and to examine their capacity for encapsulation of biologically active molecules and potential for in vitro release of bioflavonoids in simulated gastrointestinal media. The presented methodologies apply cheap and green solvents; easy, straightforward, quick, and sensitive processes requiring little equipment, non-toxic substances, and simple methods for their characterization, the determination of encapsulation capacity towards the poorly water-soluble bioactive compounds morin and quercetin, and the in vitro release potential of the lignin matrices.

Yazar Gündemi: Biyoflavonoidlerin Gelişmiş Dağıtımı için Çevre Dostu Lignin Bazlı Mikropartiküllerin Geliştirilmesi ve Karakterizasyonu

We describe novel, simple methodologies of synthesis and characterization of biocompatible lignin micro- and submicron particles. These formulations provide a facile approach for the utilization of the heteropolymer, as well as an alternative for the rational design of multifunctional carrier matrices with potential applicability in biomedicine, pharmaceutical technology, and the food industry.

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

The applicability of biopolymer micro-/nano- technology in human, veterinary medicine, pharmaceutical, and food technology is rapidly growing due to the ...