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一种丝素蛋白NIPAM光子晶体水凝胶及其制备方法
本发明属于功能材料领域,提供了一种丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶及其制备方法。所述制备方法包括采用物理交联剂将丝素蛋白和N‑异丙基丙烯酰胺(NIPAM)在常温下共交联,并在交联反应过程中嵌入三维光子晶体阵列。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、技术分析 本发明属于功能材料领域,提供了一种丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶及其制备方法。所述制备方法包括采用物理交联剂将丝素蛋白和N‑异丙基丙烯酰胺(NIPAM)在常温下共交联,并在交联反应过程中嵌入三维光子晶体阵列。本发明提供的制备方法制备的光子晶体水凝胶具有良好的生物相容性、弹力性能、吸水性能,与皮肤之间具有良好的贴合性,紧贴皮肤表面不易脱落,还同时具有优良的压力传感性和温敏性,可对温度和压力的变化产生颜色变化响应,实现压力和温度变化的裸眼观测。 对温度的响应:在35℃时观察到的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶由原来的蓝色局部变为紫色和红色,结构色发生明显改变,是由于水凝胶急速收缩导致阵列从密堆积结构变为不均匀的其他晶型状态,导致结构色出现反常变化。因此,本发明提供的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶的LCST在35℃附近。当温度低于31℃时,光子晶体水凝胶的反射峰几乎不发生移动;而当温度到达31℃时,反射峰逐渐红移;之后随着温度的升高,在34‑35度之间,产生大幅度红移。由上述试验结果可知,丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶在34‑35℃之间出现了相转变。现有技术已知纯NIPAM凝胶的LCST约为33℃。由于本发明提供的制备方法制备的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶的LCST接近人体温度,并且光子晶体水凝胶的相转变温度可通过添加盐离子等方法进行调节。再加上光子晶体水凝胶具有良好的弹性和皮肤贴合性。因此,本发明提供的制备方法制备的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶可用作敷料裸眼检测体温,快速准确地判断体温是否正常。 对压力的响应:将光子晶体水凝胶膜贴在物体表面,当物体表面有外加压力存在时,光子晶体水凝胶膜会发生颜色的变化,可以用来裸眼识别外加压力的大小。例如将光子晶体水凝胶膜贴在人体关节表面,当关节弯曲时,带动水凝胶膜伸长,其中的光子晶体晶格间距变大,进而产生结构色的变化。光子晶体水凝胶膜的这一特性可应用于运动康复监测领域,监测关节的运动灵活性,裸眼观察即可轻松获取运动康复情况。 吸水性能评价:将制备的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶的5mm膜放在干燥环境中失水,当其含水量降为最大含水量的50%时,光子晶体水凝胶的体积产生相应的缩小;将其放置于含水容器中浸泡30min后即可恢复到最大吸水量状态。在经历上述失水和吸水过程后,光子晶体水凝胶的各项性能保持稳定。由此可知,光子晶体水凝胶的吸水性能良好,且吸水、失水过程不会破坏其结构。又由于其与皮肤的贴合性很好,十分适合用作水溶性药物载体材料。 酸碱稳定性评价:配制pH=5 ,6 ,7 ,8 ,9的磷酸缓冲液,将实施例1制备的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶的1mm膜分别置于上述缓冲溶液的培养皿中,10分钟后用光纤光谱仪检测其反射光谱。试验结果显示光子晶体水凝胶在上述缓冲液中反射峰均未发生移动。因此,光子晶体水凝胶在上述pH范围内具有良好的酸碱稳定性和耐受性,不会随外界pH变化产生收缩或溶胀,具有良好的环境适应性。 自修复性能评价:将实施例1制备的丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶的2mm膜用刻刀切开后,切口接触放置在一起,放置24小时,观察发现切口消失。因此,光子晶体水凝胶具有一定的自修复能力,利于增加使用寿命。检验自修复后的光子晶体水凝胶强度,将光子晶体水凝胶两端固定并缓慢拉伸,拉伸30%时切口出现裂缝,50%时切口完全断开。由此可知,光子晶体水凝胶具有一定程度的自修复性能,但是由于修复仅为物理相互作用力产生,因此不能承受较大的外力。
北京理工大学 2022-08-18
一种丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶及其制备方法
本项目属于功能材料领域,提供了一种丝素蛋白‑NIPAM光子晶体水凝胶及其制备方法。所述制备方法包括采用物理交联剂将丝素蛋白和N‑异丙基丙烯酰胺(NIPAM)在常温下共交联,并在交联反应过程中嵌入三维光子晶体阵列。本发明提供的制备方法制备的光子晶体水凝胶具有良好的生物相容性、弹力性能、吸水性能,与皮肤之间具有良好的贴合性,紧贴皮肤表面不易脱落,还同时具有优良的压力传感性和温敏性,可对温度和压力的变化产生颜色变化响应,实现压力和温度变化的裸眼观测。
北京理工大学 2022-06-17
溶胶凝胶-燃烧法制备六方相 YAlO3(YAP)
成果简介六方相 YAP 化合物具有特定的晶体结构, 能够使处于其晶体结构格位的发光离子发射出与结构性质有关的特征发射。 六方相 YAP 是 YAP 化合物在自然界的存在物相形式之一, YAP 化合物还有两种物相存在, 分别为正交相与立方相 YAP。制备 YAP 化合物最简单易得的方法是高温固相合成法, 正交相与立方相 YAP 化合物即可通过该方法获得。 但是, YAP 的相图显示其六方相合成温度较窄, 导致目前未有高温固相合成法获得六方相 YAP 的报道。 本成果采用溶胶
安徽工业大学 2021-04-14
一种基于温度响应性水凝胶的肌肉驱动模块
本发明公开了一种基于温度响应性水凝胶的肌肉驱动模块,包括基于温度响应性水凝胶的驱动层,还包括包覆在驱动层外的柔性保护层,以及设于在驱动层和柔性保护层之间的电热层。本发明的肌肉驱动模块采用柔性材料作为肌肉辅助装置,可避免对人体的机械伤害,通过电热驱动的方式来驱动材料变形,且电热驱动易于控制,进而能够得到不同的驱动形式。
浙江大学 2021-04-13
多肽水凝胶在疫苗佐剂和抗体制备方面的应用
多肽水凝胶具有生物相容性高、可降解、具有生物活性等特点和优点,它在生长因子和药物的缓控释、组织工程和再生医学等领域具有很高的应用前景。目前有较高转化前景的项目是多肽水凝胶在疫苗佐剂和抗体制备方面的应用。癌症、艾滋病、丙肝等重大疾病疫苗的研制具有重要的意义。在这些疾病的预防性和治疗性疫苗研制中,关键的一环是可激活人体细胞免疫的佐剂的发现。 本项目开发出一种多肽水凝胶,具有极强地激发细胞免疫的功能。对比于现有的几种可激活细胞免疫的佐剂(CpG,MPL 等),我们的水凝胶佐剂具有以下优势: 1)成本低,1mgCpG 价格为 5000-8000rmb,1mgMPL 价格为 2000-4000rmb,我们的短肽实验室合成成本 1g 低于 500rmb; 2)操作简单,仅需物理混合就可实现与抗原复合; 3)适用于蛋白、短肽、DNA、灭活癌细胞等各类抗原,通用性高; 4)短肽结构简单,可大量制备,实验室一天内一次性即可合成10g 以上该多肽,可用于制备 10000 瓶以上 1mL 的水凝胶(临床用的疫苗每次注射量是 0.5-1mL),可以很容易的实现中试级别的化合物合成及疫苗制备。基于这些优点,该佐剂具有极强的应用前景,该研究获得科技部重大国际合作项目资助。 由于本项目的水凝胶可制备短肽抗原的抗体,它在抗体定制中具有极高的应用前景。目前抗体制备的技术为第一步将短肽连接到载体蛋白 BSA、KLH 等上,然后打动物 6-10 周。现有技术操作复杂(需偶联蛋白)、耗时长(6-10 周),而且很多时候还未能产生有效的抗体。 我们想发展的技术相比于现有技术来说具有明显的优势:操作简单,仅需物理混合短肽抗原;抗体产生迅速,4-6 周即能生成抗体;抗体滴度高,由于无需使用载体蛋白,短肽的特异性抗体滴度更高;对于磷酸化抗体来说,本项目的水凝胶能减少磷酸化短肽被体内磷酸酶去磷酸化,从而提高磷酸化短肽抗体的比例。 
南开大学 2021-04-13
一种保湿的水凝胶活体材料及其制备方法
本申请提供一种保湿的水凝胶活体材料及其制备方法,包含以水凝胶活体材料为第一组分的基体材料和以2‑甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱或其衍生物为第二组分的保湿功能材料,通过保湿功能单元的疏水水合功能,促进水分子形成笼状水结构,利用溶剂置换法将保湿功能单元与水凝胶活体材料的溶剂进行置换,构成保湿的水凝胶活体材料,从而达到抗脱水的目的,赋予材料优异的保湿性能,生物相容性出色,有效抵御在非湿润环境中使用的脱水风险。
南京工业大学 2021-01-12
人工智能AI三维解析系统
北京体育大学主导研发的全球首款基于AI图像识别技术的三维运动解析系统可以自动识别人体关键点,将不同摄像机拍摄到的同一运动画面进行三维合成和运动技术分析,获得运动生物力学的详尽参数。该系统利用AI 技术大大降低了人工解析时间,提高了三维解析效率,有效提高运动表现。
北京体育大学 2021-04-10
人工神经网络映射降维优化技术
研发阶段/n内容简介:用人工神经网络将生产过程的数据所隐含的目标函数关系降维映射到二维平面上,自动生成目标函数的等值曲线,由此可展现出操作空间的面貌和特征,直接识别出最优操作点或最优操作区域,实现生产过程的操作优化,达到降低原料消耗和能量消耗、提高生产率和产品质量、把对环境污染降到最小的目的。技术指标:1、人工神经网络降维优化技术通过降维,在映射平面上能全景式的展现出多维空间的面貌和特征,可以根据优化目标选择最优操作区域,最大限度的挖掘生产过程或装备的潜力;2、当最优操作点或区域不在现有数据集合区域
湖北工业大学 2021-01-12
机器人工作空间轨迹规划控制方法
分析说明国内外相关技术的状况和项目背景,项目基于什么,做了什么,形成了什么技术或产品,  主要创新点或优势(少写理论,多介绍成果,精炼易懂,300 字以内)。 高铁组基础设施中螺栓结构处处可见,大量螺栓松弛检测和拧紧工作依靠人工操作,不仅费事费   力且易漏检漏测,为了降低劳动强度、提高工作效率和准确度,需设计一种专用双臂机器人替代作业 者进行螺栓校验和紧固工作。项目包括柔顺轨迹规划控制、协同紧固操作控制及环境和对象特征提取 等诸多研究难点。 项目基于该需求已经在轨迹规划控制方面做了大量研究,其中建立了关节刚度模型,并提出了考   虑运动和动力约束下的轨迹优化方法,基于该方法能够对机器人实现快速、平稳、准确的轨迹运动控制, 从而达到提高操作效率和操作精度的目的。
北京工业大学 2021-04-13
机器人工作空间轨迹规划控制办法
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北京工业大学 2021-04-14
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