天然低分子量凝胶剂的分离及凝胶性质研究

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1、硕士学位论文天然低分子量凝胶剂的分离及凝胶性质研究SEPARATIONANDGELPROPERTIESOFNATURALLOWMOLECULARWEIGHTGELATORS何凝哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：O629.21学校代码：10213国际图书分类号：543密级：公开工程硕士学位论文天然低分子量凝胶剂的分离及凝胶性质研究硕士研究生：何凝导师：杨鑫教授申请学位：工程硕士学科：化学工程所在单位：化工与化学学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O62

2、9.21U.D.C:543DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSEPARATIONANDGELPROPERTIESOFNATURALLOWMOLECULARWEIGHTGELATORSCandidate：HeNingSupervisor：Prof.YangXinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ChemicalEngineeringAffiliation：SchoolofChemistr

3、yandChemicalEngineeringDateofDefence：June，23th，2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要低分子量凝胶的独特性质和结构已经引起了数十年的广泛关注。基于非共价相互作用的胶凝剂给予低分子量凝胶特定的特性，如可逆性，外部刺激反应性，自愈性等。低分子量凝胶剂的―动态生长‖自组装行为也引起了研究人员的广泛兴趣。其中，基于天然产物的低分子量凝胶由于其优异的生物相容性

4、和可生物降解性而被用于医药，农业和环境等领域，但是这些所应用的凝胶剂几乎全部都是合成的。2011年，Bag报道了一种未修饰的天然低分子量凝胶剂，它使得隐藏在天然产品中的天然低分子量凝胶剂被发现。本研究使用一种通用有效的方法从天南星中分离一种凝胶活性物质即天然低分子量凝胶剂，并测试了其在47种有机试剂中的凝胶能力，进行有机凝胶的制备。随后对干、湿凝胶的形貌、自组装驱动力、溶剂参数影响进行了测试，最后对凝胶内纳米纤维的载药应用可能性进行体外实验，对天然低分子量凝胶进行了全面的研究，为天然低分子量凝胶提供了分离和研究

5、思路。同时也为低分子量凝胶研究者提供了更多可应用的凝胶剂合成模块，能够一定程度上拓展低分子量凝胶和自组装领域的研究范围和研究思路。本课题主要研究内容如下：从植物天南星中提取一种凝胶活性物质，对其进行物质结构鉴定后初步测试了凝胶性质。其中包括凝胶化溶剂、凝胶相转变温度等性质研究。结果显示天南星中的凝胶活性物质显示为β-谷甾醇（Sito），且能够凝胶5种有机溶剂。随后进行了凝胶的微观形貌研究。采用光学显微镜和扫描电子显微镜分别进行了湿凝胶、干凝胶的形貌观察。发现干、湿凝胶形貌差异不大，并且不同溶剂导致凝胶不同形貌。

6、随后对凝胶内分子自组装的内在驱动力进行探究，通过紫外可见光谱、红外光谱、水接触角等实验手段判断分子间的非共价相互作用力。证实Sito凝胶中分子自组装的主要驱动力来源于氢键相互作用。并且通过X射线衍射实验、计算机分子模拟等手段对分子堆积证实方式进行模拟。得出分子堆积的过程模拟图。体外试验被用来研究凝胶内的纳米聚集体的细胞毒性，从而对其作为药物载体进行可行性初探。发现Sito干凝胶对癌细胞具有抑制作用，同时纳米结构在培养液中能够很好的分散，说明Sito具备作为药物载体的可能。文章的最后，我们探讨了凝胶形成中溶剂对于

7、凝胶化的影响。在这一阶段，四种溶剂参数被用来从各个角度分析溶剂的宏观和微观性质，从而通过凝胶化-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文数据给出溶剂对凝胶影响的合理推断和解释。再次证实溶剂的氢键贡献能力是导致凝胶化出现与否的重要因素。关键词：天然低分子量凝胶剂，小分子凝胶，自组装，分子模拟，溶剂参数-II-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheuniquepropertiesandstructuresoflowmolecularweightgelshaveattractedwidespreadatten

8、tionfordecades.Gelatorsbasedonnon-covalentinteractionsgivespecificpropertiesoflowmolecularweightgels,suchasreversibility,externalstimulireactivity,andself-healingproperties.The"dynamicgrowth"sel