膠原纖維溶脹液的流變特性研究

膠原纖維是一種生物相容性好、可再生的天然高分子，在動物體內(nèi)起到保護(hù)肌體和支撐器官的作用。膠原纖維由膠原分子通過側(cè)向共價交聯(lián)、錯位階梯式排列聚集而成，其表面排列著大量的極性和非極性的側(cè)鏈，極性側(cè)鏈上帶有—OH、—CO—NH、—COOH、—NH及胍基等活性基團(tuán)，都能與水分子以氫鍵結(jié)合，同時放出熱量，形成具有高粘彈性的膠原纖維溶脹液。在制備膠原纖維產(chǎn)品時，流變性能是評價溶液可紡性的重要指標(biāo)，是生產(chǎn)產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)及理論根據(jù)。本文采用酸酶法制備牛肌腱膠原纖維，并采用旋轉(zhuǎn)黏度儀研究了不同濃度膠原纖維溶脹液的流變性能，根據(jù)其流變性能數(shù)據(jù)非線性回歸擬合得到膠原纖維在不同溫度下的流變模型，并對模型進(jìn)行數(shù)據(jù)檢驗(yàn)，這將對于進(jìn)一步深入了解膠原纖維溶脹液的特點(diǎn)及開發(fā)其應(yīng)用有著重要意義。Part02第二部分｜實(shí)驗(yàn)流程取新鮮的牛肌腱，采用酸-酶結(jié)合法制備牛肌腱膠原纖維凝膠，4℃下，分別用0．04和0．02mol/L的磷酸二氫鈉透析液透析2d，然后再用雙蒸水透析1d，重復(fù)3次后，冷凍干燥得到膠原纖維。將膠原纖維溶脹于0．5mol/L乙酸溶液中，配制濃度分別為0．5%，1．0%，1．5%的膠原纖維溶脹液，4℃攪拌均勻，靜置脫泡，備用。以SigmaⅠ型膠原為參照樣，采用電泳分析(SDS)法和茚三酮法分析樣品的分子量分布、氨基酸組成及純度，通過紅外光譜分析表征樣品的二級結(jié)構(gòu)。采用NXS-11A型旋轉(zhuǎn)粘度計，不同溫度、不同剪切速率下分別測定并記錄膠原纖維溶脹液的儀表讀數(shù)α，通過計算得到膠原纖維溶脹液的剪切應(yīng)力τ和表觀粘度η。Part03第三部分｜流變特性結(jié)果及討論可以看出，在實(shí)驗(yàn)所選的剪切速率范圍內(nèi)，膠原纖維溶脹液的剪切應(yīng)力均隨著剪切速率和膠原纖維含量的增大而提高；同時，在相同濃度和相同剪切速率下，隨著溫度的升高，溶脹液所需的剪切應(yīng)力減小。由圖3可知，膠原纖維溶脹液的流變曲線并非直線而且曲線不經(jīng)過原點(diǎn)，故本文所制備的膠原纖維溶脹液均為非牛頓流體，剪切應(yīng)力隨剪切速率的提高而增大，流變曲線凸向剪切應(yīng)力軸，表現(xiàn)出假塑性流體的特征。同時，膠原纖維溶脹液的表觀粘度隨著剪切速率的提高而下降，且表觀粘度下降的速率逐漸減小，曲線趨于平緩，這說明膠原纖維溶脹液存在剪切稀化現(xiàn)象?？梢钥闯觯S著溫度的升高，膠原纖維溶脹液的表觀粘度均呈下降趨勢。這主要是由于溫度的升高使得膠原分子間無規(guī)則熱運(yùn)動變得更加劇烈，膠原纖維溶脹液內(nèi)部形成了更多的空白區(qū)域，自由體積增大，膠原分子鏈間運(yùn)動更加容易，故導(dǎo)致溶脹液的表觀粘度下降。冪律模型是用來描述高分子溶液的流動曲線中夾在第一、第二牛頓中間的部分，其方程為η=Kγ^(n-1)。從曲線lgη-lgγ的斜率可以得到非牛頓指數(shù)n。圖6中膠原纖維溶脹液的lgη-lgγ線性特征顯著，結(jié)果表明，曲線的回歸擬合度較高，r^2在0．991～1．000之間，表明冪律模型能較好地描述膠原纖維溶脹液的流變性能曲線。在相同濃度時，n值隨著溫度的升高而增大，即溫度越