水凝胶实验报告.doc

高 分 子 化 学 实 验 报 告 实验 海藻酸盐水凝胶制备 一.实验目的 掌握海藻酸盐水凝胶的制作方法和在生物体包装方面的应用 二.实验原理 海藻酸是一种天然高分子化合物，主要成分是 D—甘醋精醛酸和 L 一古洛糖醛酸，其钠盐溶于水，钙盐溶于水，结构式如下： 当海藻酸钠水溶液中存在钙离于时，Ca 与 Na 交换后，形成交联的水凝胶。水凝胶的强度取决于多种因素：海藻酸钠的分子量，其溶液的浓度，凝聚剂 cacl2 的浓度，凝聚时间等。由于人工种子是一种水凝胶，自然放置下水分会挥发，导致颗粒干瘪，因此研制水凝胶体的外层保护膜是目前科研的方向。 在实际制作人工种于的过程中， 首先将海藻酸钠溶解在含有多种营养成分的培养基水溶液中，然后将胚状体分散在上述所形成的溶液中，再经过凝聚剂氯化钙的作用，成为颗粒状的水凝胶体，即人工种子。 本实验着重于胚状体外的包装材料、故不使用胚状体和培养基，直接用海藻酸钠的水溶液，模拟人工种子的制作过程，在氯化钙水溶液中经过交联，做成颗粒状凝聚体并测定其耐压强度。 三.实验仪器 仪器及药品 氯化钙 海藻酸钠 烧杯 用量 0.25g 0.05g 50ml 四.实验步骤 实验流程 具体操作 实验现象 原因剖析 1.溶解海藻酸钠 称0.05g海藻酸钠，置于广口瓶中，加入 25ml 水，待海藻酸钠全部溶解，可以升温加速溶解。 固体漂浮在水面，溶解较慢，加热后溶液变澄清但粘稠。 海藻酸钠是高分子盐，密度较水小，而且亲油基团占很大比重，故很难溶解。 2.配置1%的CaCl2 在100mL 烧瓶中，配制 1％浓度的 CaCl2 水溶液 25ml。 固体迅速溶解，溶液变澄清。 氯化钙为无机盐，易溶于水。 3.滴加 用滴管吸取海藻酸钠溶液（加少许牛奶），滴入水溶液，三十分钟后取出颗粒状水凝胶体，置于盛有清水的培养皿中。 加牛奶后，溶液变白滴加后，形成蝌蚪状的白色颗粒。 钙钠离子相互交换后形成交联的水凝胶。 五.思考问题 1.颗粒大小的影响因素？ 答：影响因素主要有温度、滴管口的直径（工业上主要取决于喷淋口的直径）、海藻酸钠盐的浓度以及凝聚剂的浓度及它们的纯度、滴加时周围的压强也会影响，因为压强会影响滴出液滴的大小从而间接影响颗粒大小。 2.影响颗粒形状的因素？ 答：滴加的方向（垂直滴加时为蝌蚪形而侧向滴加时呈近圆形），凝聚剂的浓度如果分布不均，产生的液滴也会产生畸形，而高分子海藻酸钠盐分子中钠含量不同因而必然导致产生的交联不同，宏观上液滴的形状自然不同。 3.工业上如何生产水凝胶？ 答：工业上一般采用喷淋的方式，下方不断涌出凝聚剂与上方的高分子盐相互反应，产生水凝胶，并有溢出装置不断收集产生的水凝胶，而残余的凝聚剂经补充后循环使用。 4.海藻酸盐水凝胶应用前景如何？ 答：海藻酸盐水凝胶的生物相容性好，材料有亲水性，与周围流体无界面张力，因而很少有蛋白吸附和细胞黏附，而且凝胶柔软特性又减少了对周围组织的摩擦刺激，适宜用作人工血管的研制。海藻酸盐水凝胶与其他聚合物相比，价格低、来源丰富、易塑形、具有更好的亲水性，易于细胞吸附， 营养物质易于渗透等特点；但也存在组成成分不稳定， 体内吸收差和有一定抗原性等缺点。有人通过实验发现藻酸钙微囊的强度不能满足细胞长期增殖发展的需要。Sittinger M等利用藻酸钙复合软骨细胞修复兔关节缺损时，大约20%的植入体被纤维组织取代， 认为细胞外支架材料的机械强度有待提高。随着对海藻酸盐本身结构与功能的深入研究，在全面了解并认识它与机体组织细胞间的相互作用基础上，以复合材料的形式来进行研究是一个趋势，以求相互弥补并相互增进，以至达到仿生性修复。 用海藻酸钠作为人工种子的包埋介质有什么优缺点 为什么是海藻酸钠的水溶液滴加到氯化钙中，而不是反过来滴加