基本信息
- 项目名称：
- 新型半纤维素基智能水凝胶的制备
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 目前，生物质资源的开发利用已成为国内外研究热点。开发新型生物质基功能材料是解决资源和环境问题的重要途径。本作品以生物质资源（黄竹和麦草秸秆）为原料提取的木聚糖类半纤维素，制备新型、可生物降解、功能化的智能水凝胶，并研究该水凝胶在药物控释方面的应用。作品的实施对实现半纤维的高附加值利用具有重要的促进作用，同时也助于推动以生物质基新材料低碳经济新模式的建立。
- 详细介绍：
- 本作品通过清洁高效分离技术从农林废弃物（黄竹、麦草）中分离纯化出半纤维素，并通过绿色转化途径构建了具有吸附、保水、缓释等功能的智能水凝胶。与各种合成高分子水凝胶相比，半纤维素基水凝胶具有难以比拟的优势：I.某些独特的理化性能：亲水性、高的物质渗透性及良好的智能回弹性；II.环境友好性；III.生物兼容性；IV.无毒；V.生物可降解性。 本研究开发对环境响应，如对温度、pH、有机溶剂、离子、温度等响应的半纤维素基智能水凝胶，对于半纤维素功能材料的工业应用具有重要的意义。可用于工业、农业、医药和生物组织工程材料等领域，如土壤保湿、污水处理、药物缓释、重金属离子的吸附等，故本作品具有广泛的科研应用前景和商业化潜力，同时也能实现对生物质资源的高值化利用，对资源安全和生态环境安全是十分有益的。本研究是生物质功能材料科学研究的前沿领域，在国际上处于领先水平。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的与思路：随着化石资源的短缺和环境问题的日益严重，对生物质资源的开发利用已成为国内外研究热点。开发新型生物质基功能材料是解决资源和环境问题的重要途径。本作品以生物质资源（黄竹和麦草秸秆）为原料，通过清洁高效分离技术，提取的木聚糖类半纤维素并对其进行功能衍生化，制备新型、可生物降解、功能化的智能水凝胶，并研究该水凝胶在药物控释方面的应用。 创新点 （1）通过在半纤维素分子链上引入功能性基团制备具有对环境（pH,离子或盐、温度等）智能响应且可生物降解的水凝胶，为半纤维素的功能化开发提供新的思路及途径。 （2）对所制备的水凝胶的药物负载、药物缓释、金属离子的吸附及脱附、抗菌性能进行研究，极大促进半纤维素基功能材料在不同领域的应用。 技术关键 （1）半纤维素基智能水凝胶的制备。 （2）水凝胶的功能化、智能化。 （3）水凝胶响应行为的调节。 主要技术指标：高的溶胀平衡；对pH、温度、离子的快速响应性能；优良的金属离子吸附及脱附性能；高的药物负载及合适的缓释性能；高的抗菌生理活性。
科学性、先进性
- 水凝胶是一类具有吸附、保水、缓释等功能的高分子材料。水凝胶其独特的软组织状、亲水性、高的物质渗透性及良好的回弹性而被广泛应用于工业、农业、医药和生物工程材料等领域。与各种合成高分子水凝胶相比，半纤维素基水凝胶具有难以比拟的优势，如某些独特的理化性能、环境友好性、生物兼容性、无毒及可降解性等，在医药、重金属离子吸附等领域具有潜在的应用前景。现有半纤维素基水凝胶的研究非常有限，在功能比较单一，尤其在智能水凝胶方面的研究甚少，同时在医药、金属离子吸附方面的研究也非常有限。因而，开发对环境响应，如对温度、pH、有机溶剂、离子、温度等响应的半纤维素基智能水凝胶对于半纤维素功能材料的工业应用具有重要的意义，同时也能实现对生物质资源的充分利用。为此，我们通过在半纤维分子链上引入功能性基团，以实现该类水凝胶的智能响应行为，并对其在药物缓释、抗菌、金属离子吸附方面的应用进行研究。 因而，新型、可降解半纤维素基智能水凝胶的制备及其应用研究是生物质功能材料科学研究的前沿领域。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年3月底与华南理工大学参加了华南理工大学“赛莱拉”第十二届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛，并获“二等奖”。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 正在与企业联合，建立产学研项目合作
作品可展示的形式
- 图纸、实物产品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本研究开发对环境响应，如对温度、pH、有机溶剂、离子、温度等响应的半纤维素基智能水凝胶，对于半纤维素功能材料的工业应用具有重要的意义。可用于工业、农业、医药和生物组织工程材料等领域，如土壤保湿、污水处理、药物缓释、重金属离子的吸附等，故本作品具有广泛的科研应用前景和商业化潜力，同时也能实现对生物质资源的高值化利用，对资源安全和生态环境安全是十分有益的。
同类课题研究水平概述
- 本研究是生物质功能材料科学研究的前沿领域，在国际上处于领先水平。
