alpha-甲壳素低温快速溶解新溶剂及其新材料构建

Alpha-chitin is an abundant biomacromolecule with low cost as well as excellent biocompatibility and biodegradability. This project will study the rapid dissolution of alpha-chitin in KOH aqueous solution system at low temperature and the aggregate structure of regenerated chitin. We will focus on the low-temperature dissolution mechanism, chain conformation, solution properties, rheology behavior and transition of aggregate structure of chitin. The porously hybrid gels and nanospheres will be constructed from the chitin solution. The structure-property relationships, biocompatibility and drug release property of the regenerated chitin materials will be evaluated. This project will provide a novel method for processing and utilization of chitin in a "green" and high-effective approach, and contributing to the basic research and application of chitin.

alpha-甲壳素来源丰富、成本低廉，具有良好的生物相容性和生物降解性。本项目拟从考察alpha-甲壳素在KOH水溶剂体系中的低温快速溶解以及再生甲壳素的聚集态结构入手，在深入理解其溶解机理、链构象、溶液性质、流变行为、聚集态结构转变方式的基础上，尝试从甲壳素溶液制备再生甲壳素多孔杂化凝胶和纳米微球，弄清其构效关系，并分别对材料的生物相容性以及药物缓释进行评价。研究成果将为甲壳素"绿色"、高效地加工和利用提供新方法，不仅是对甲壳素新溶剂体系的发展，也为拓宽再生甲壳素的研发和应用提供新途径。

甲壳素来源丰富、成本低廉，具有良好的生物相容性和生物降解性。本项目从考察甲壳素在KOH水溶剂体系中的低温快速溶解以及再生甲壳素的聚集态结构入手，在深入理解其溶解机理、链构象、溶液性质、流变行为、聚集态结构转变方式的基础上，构建新材料并弄清其构效关系。项目实施期间，在Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Funct. Mater.、ACS Appl. Mater. Interfaces、Biomacromolecules等杂志发表SCI论文24篇（IF > 10的4篇）。主编出版化学工业出版社“十二五”国家重点图书《纤维素科学与材料》，受邀撰写英文论著《Handbook of Green Materials; Processing Technologies, Properties and Applications》1章“Aerogels of cellulose and chitin crystals”。申请中国发明专利14项（获授权9项），在美国化学会年会、中国化学会高分子年会、PPC-15等重要学术会议作邀请报告9次。.通过本项目的实施，解决了甲壳素/壳聚糖高效、“绿色”新溶剂、高性能和多功能甲壳素/壳聚糖等结晶聚多糖新材料方面的部分基础科学问题。（1）率先提出并实现高结晶度alpha-甲壳素和高分子量beta-甲壳素在KOH/尿素水溶液中直接快速溶解，解决甲壳素高效、“绿色”转化的瓶颈问题，并在此基础上进一步实现任意脱乙酰度甲壳素/壳聚糖在KOH/尿素水溶液中的直接快速溶解，完善和发展了甲壳素/壳聚糖新溶剂体系，阐明甲壳素/壳聚糖在KOH/尿素水溶液中的溶解机理和溶液性质等基础科学问题。（2）基于碱/尿素水溶剂体系，提出双交联策略、多级自组装和聚集态结构调控等多种方法，实现结晶聚多糖新材料的多层次结构调控，成功制备出高性能甲壳素/壳聚糖等结晶聚多糖水凝胶、气凝胶、膜、纳米纤维和纳米刷、生物塑料和新型甲壳素/壳聚糖纤维等新材料，阐明结晶聚多糖材料微观结构和宏观性能之间的构效关系。（3）通过对结晶聚多糖进行分子设计，提出以结晶聚多糖纳米纤维和凝胶作为载体、模板和三维纳米增强材料，实现结晶聚多糖多层次结构与功能复合，制备出一系列甲壳素/壳聚糖和纤维素基多功能新材料，并探索它们在生物医学、能源、水处理、食品包装等领域的潜在应用。