3.2. Swelling properties of the hydrogels
The influence of the carboxymethylcellulose composition on the swelling ratio of cellulose/CMC hydrogels in distilled water at 37 C is shown in Fig. 6. The samples exhibited high equilibrium swelling ratio, indicating all of the samples were superabsorbent hydrogels. As expected,the equilibrium swelling ratio of the cellulose/CMC hydrogels increased rapidly with an increase in the CMC contents.
This confirmed further that highly hydrophilic carboxyl group of CMC could absorb a lot of water to enhance the space in the hydrogels. In the other hand, cellulose/ NaOH/urea aqueous solution could form irreversible gelation by heating [39], thus physical cross-linking in cellulose also played an important role in the formation of hydogels. So, the entanglements of cellulose chains through hydrogen bonds could occur easily in solutions of high cellulose concentration, leading to the decrease of the equilibrium swelling ratio with an increase of cellulose content. The maximum swelling ratio of the hydrogels was more than 1000, which was clearly higher than that prepared from cellulose derivative [32]. It is important for biodegradable materials to have high swelling ratio for wide application in the biomedical field. To evaluate the suitability of the cellulose/CMC hydrogels as biomaterials, we studied their swelling ratios in different simulated biological solutions. Fig. 7 shows the effects of the D-glucose, urea, physical saline water and synthetic urine solutions on the swelling phenomena of the different hydrogels. All of the hydrogels exhibited the same shrinking behaviors in a given solution, as a result of the inhibition of the electrostatic effects caused by the To evaluate the suitability of the cellulose/CMC hydrogels as biomaterials, we studied their swelling ratios in different simulated biological solutions. Fig. 7 shows the effects of the D-glucose, urea, physical saline water and synthetic urine solutions on the swelling phenomena of the different hydrogels. All of the hydrogels exhibited the same shrinking behaviors in a given solution, as a result of the inhibition of the electrostatic effects caused by the charges of the carboxyl groups on the hydrogel backbones. Interestingly, the swelling ratio of hydrogels in D-glucose solution was as high as in distilled water, whereas it was considerably reduced in urea solution. However, the swelling ratios decreased quickly in physical saline water and in synthetic urine. These results indicated that the charge screening effect caused by cations (Na+, K+, Mg2+ andCa2+) in physical saline water and synthetic urine could induce a clear decline of anion-anion electrostatic repulsions,leading to a decrease of the osmotic pressure between hydrogel network and the external solution [40].
The effect of salt concentration on the swelling ratio of the cellulose/CMC hydrogels is given in Fig. 8. In NaCl solution (Fig. 8a), the swelling ratio of hydrogels decreased with an increase of the ionic strength of the solution. The hydrogels with higher CMC contents exhibited more significant decline of swelling ratio with the increase of the NaCl concentration. In CaCl2 aqueous solution, the swelling ratio decreased quickly because of the higher cationic charge of CaCl2 in comparison with NaCl, in accord with the Donnan equilibrium theory. In this case, the distinction in the concentration of mobile ions between the hydrogel and solution was reduced. Therefore, the osmotic swelling pressure of mobile ions inside the hydrogel decreased,and the hydrogel collapsed [38]. Fig. 9 shows the shrinking kinetics of the cellulose/CMC hydrogels in NaCl aqueous solution at 37 C. All of the swollen hydrogels tended to shrink and lose water once transferred into NaCl solution. However, the water retention of the hydrogels decreased from 53% for GEL55 to 28% for GEL91 after 3 h with an increase of CMC content,indicating that screening effect became more significant in the hydrogels. Thus, a faster shrinkage of the hydrogel occurred in the NaCl solution. In view of the above results,the hydrogels possessed smart behaviors of swelling and shrinking in physical saline water, which will be very important for applications in biomaterials. Fig. 10 displays the reswelling behaviors of the dried cellulose/CMC hydrogels in distilled water at 37 C. The reswelling capabilities of the hydrogels decreased with the increasing CMC content. The water uptake of dried GEL55 reached 91%, whereas that of dried GEL91 exhibited a low value of 19%. These results indicated that it was more difficult for the higher swelling ratio samples to reach their initial swollen state. In this study, strong hydrogen bonding interactions between the COO groups of CMC and the hydroxyl groups of cellulose occurred during the desiccation process, greatly reducing the relaxation and expansion
of the molecular chains. Therefore, the water uptakes of the hydrogels decreased with an increase of CMC content in the hydrogels from GEL55 to GEL91.
3.2 . บวม คุณสมบัติของไฮโดรเจล
อิทธิพลขององค์ประกอบในผู้ป่วยในอัตราส่วนการบวมของเซลลูโลสเจล / CMC ในน้ำกลั่นอุณหภูมิ 37 C แสดงไว้ในรูปที่ 6 ตัวอย่างสมดุลสูง โดยมีอัตราส่วนการบวมที่ระบุทั้งหมดของจำนวน superabsorbent เจล . อย่างที่คาดไว้สมดุลอัตราส่วนการบวมของเซลลูโลสเจล / CMC เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยมีการเพิ่มเนื้อหา CMC
นี้ยืนยันเพิ่มเติมว่า กลุ่มคาร์บอกซิลสูงน้ำ CMC สามารถดูดซับน้ำมากเพื่อเพิ่มพื้นที่ในเจล . ในมืออื่น ๆ , เซลลูโลส / NaOH / ยูเรียสารละลายอาจฟอร์มกลับไม่ได้เจลาตินโดยความร้อน [ 39 ]ดังนั้นการเชื่อมโยงทางกายภาพในเซลลูโลสยังมีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของ hydogels . ดังนั้น ความสัมพันธ์ของเซลลูโลสโซ่ผ่านพันธะไฮโดรเจนอาจเกิดขึ้นได้อย่างง่ายดายในโซลูชั่นของความเข้มข้นของเซลลูโลสสูง นำไปสู่การลดลงของอัตราส่วนการบวม สมดุลกับการเพิ่มขึ้นของปริมาณเซลลูโลส มีอัตราส่วนการบวมของเจลสูงสุดกว่า 1 , 000 คนซึ่งพบว่าสูงกว่าที่เตรียมจากอนุพันธ์ของเซลลูโลส [ 32 ] มันเป็นสิ่งสำคัญสำหรับวัสดุที่ย่อยสลายได้ มีอัตราส่วนการบวมสูง ทั้งในด้านชีว เพื่อประเมินความเหมาะสมของเซลลูโลสเจล / CMC เป็นวัสดุชีวภาพ เราศึกษาอัตราส่วนการบวมของพวกเขาในทางที่แตกต่างกันโดยโซลูชั่น รูปที่ 7 แสดงให้เห็นผลกระทบของดี กูลโคส , ยูเรีย ,ทางกายภาพ น้ำเกลือ และโซลูชั่นปัสสาวะสังเคราะห์ในการปรากฏการณ์ของไฮโดรเจลที่แตกต่างกัน ทั้งหมดของเจลมีพฤติกรรมเดียวกันหดตัวในให้วิธีการแก้ปัญหา ผลของการยับยั้งของไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากการประเมินความเหมาะสมของเซลลูโลสเจล / CMC เป็นชีวะ ,เราศึกษาอัตราส่วนของพวกเขาในทางที่แตกต่างกันเพื่อการแก้ไขปัญหา รูปที่ 7 แสดงให้เห็นผลกระทบของดี กูลโคส ยูเรีย ทางกายภาพ น้ำเกลือ และโซลูชั่นปัสสาวะสังเคราะห์ในการปรากฏการณ์ของไฮโดรเจลที่แตกต่างกัน ทั้งหมดของเจลมีพฤติกรรมในตัวเดียวกันให้สารละลายผลของการยับยั้งของไฟฟ้าสถิตที่เกิดจากค่าใช้จ่ายของหลายกลุ่มในไฮโดรเจล Gbps . ทั้งนี้ อัตราส่วนการบวมในสารละลายไฮโดรเจลดี กูลโคสสูงเท่าน้ำกลั่น ในขณะที่มันลดลงอย่างมากในยูเรียโซลูชั่น อย่างไรก็ตาม อาการบวมลดลงอย่างรวดเร็วในอัตราส่วนน้ำเกลือทางกายภาพและในปัสสาวะสังเคราะห์ผลการทดลองนี้ชี้ให้เห็นว่า การคัดกรองผลที่เกิดจากประจุไอออน ( Na , K , mg2 andca2 ) ในทางกายภาพ น้ำเกลือและปัสสาวะสังเคราะห์อาจทำให้เกิดความเสื่อมใสของไอออนประจุลบ repulsions ไฟฟ้าสถิตที่นำไปสู่การลดลงของแรงดันออสโมซิสระหว่าง i และโซลูชั่นเครือข่ายภายนอก
[ 40 ]ผลของความเข้มข้นของเกลือในอัตราส่วนการบวมของเซลลูโลส / CMC เจลจะได้รับในรูปที่ 8 ในสารละลาย NaCl ( รูปที่ 8A ) , อัตราส่วนการบวมลดลง ด้วยเจลเพิ่มความแรงไอออนของสารละลาย ส่วนเจลกับ CMC มีความเสื่อมมากขึ้นเนื้อหาที่สูงของอัตราส่วนการบวมกับการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของเกลือ ในสารละลาย CaCl2 ,อัตราส่วนการบวมลดลงอย่างรวดเร็วเนื่องจากสูงกว่าค่าใช้จ่ายในการเปรียบเทียบกับมาตรฐาน ผลิตเกลือ , สอดคล้องกับทฤษฎีดอนเนิ่นสมดุล ในกรณีนี้ , ความแตกต่างในความเข้มข้นของไอออนเคลื่อนที่ระหว่างไฮโดรเจลและสารละลายลดลง ดังนั้น การบวม ความดันของไอออนเคลื่อนที่ภายในไฮโดรเจลลดลง และ ไฮโดรเจล ยุบ [ 38 ] ภาพประกอบ9 แสดงการหดตัวของจลนศาสตร์ของเซลลูโลสเจล ในสารละลาย NaCl / CMC ที่ 37 C ทั้งหมดของไฮโดรเจลบวมมีแนวโน้มที่จะหดตัวและสูญเสียน้ำ เมื่อโอนเป็น NaCl สารละลาย อย่างไรก็ตาม น้ำที่กักของไฮโดรเจลลดลงจาก 53% สำหรับ gel55 28% สำหรับ gel91 หลังจาก 3 ชั่วโมงกับการเพิ่มขึ้นของ บริษัท เนื้อหาระบุว่า การคัดกรองผลจึงมีความหมายมากขึ้นในเจล . ดังนั้น ตัวเร็วขึ้นของไฮโดรเจลที่เกิดขึ้นในสารละลายโซเดียมคลอไรด์ความเข้มข้น . ในมุมมองของผลลัพธ์ข้างต้น เจลมีพฤติกรรมสมาร์ทบวมและหดในน้ำเกลือทางกายภาพ ซึ่งจะเป็นสิ่งที่สำคัญมากสำหรับการใช้งานในวัสดุชีวภาพ . ภาพประกอบ10 แสดง reswelling พฤติกรรมของเซลลูโลสเจลแห้ง / CMC ในน้ำกลั่นอุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส reswelling ความสามารถของไฮโดรเจลลดลง บริษัท เนื้อหา โดยการดูดน้ำของ gel55 แห้งถึง 91 เปอร์เซ็นต์ และที่ gel91 แห้งมีค่าต่ำ 19%ผลลัพธ์เหล่านี้ชี้ให้เห็นว่ามันเป็นยากสำหรับอัตราส่วนที่สูงขึ้นบวมตัวอย่างถึงรัฐบวมของพวกเขาเริ่มต้น ในการศึกษานี้ แข็งแรง พันธะไฮโดรเจนปฏิสัมพันธ์ระหว่างคู กลุ่ม CMC และหมู่ไฮดรอกซิลของเซลลูโลสที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการดูดความชื้นอย่างยิ่งการลดการพักผ่อนและการขยายตัว
ของโซ่ของโมเลกุล ดังนั้นการดูดซึมน้ำของเจลเพิ่มสูงขึ้นของ CMC เนื้อหาในไฮโดรเจลจาก gel55 เพื่อ gel91 .
การแปล กรุณารอสักครู่..