原淀粉-离子型双亲配体包合物的构建及其在造纸湿部的利用效能

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21878046
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    66.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0811.生物质转化与轻工制造
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Despite the fact that starch has found widespread use in paper production, there are still opportunities of utilizing the concept of inclusion complex formation for facilitating technological breakthroughs. On the basis of prior studies conducted by other researchers, the applicant and his team previously worked on “tailoring the critical properties of mineral fillers for papermaking by starch-oleic acid complexes and starch-rosin complexes”. The key hypothesis of the proposed project is directed towards the interaction between gelatinized native starch and ionic, amphiphilic ligands to generate inclusion complexes for papermaking wet-end applications. Specifically, in the presence of ligands that carry hydrophobic moieties, amylose chains or the long side-branches of amylopectin tend to form temporary hydrophobic helical cavities as a result of molecular recognition. These hydrophobic moieties would then be complexed within cavities. Ionic groups, however, would remain exterior to those helices. The resulting water-soluble, self-assembled inclusion complexes have polyelectrolyte-related features, allowing for efficient use in wet-end applications. In this project, only native starches, ligands, and water will be used as starting materials to generate inclusion complexes, and no byproduct will be formed. The delicate correlation of characteristics/categories of starting materials with host-guest interaction will be identified, with the ultimate goal of tunable formation of a series of cationic, anionic, and amphoteric inclusion complexes. Furthermore, the mechanisms governing targeted regulation of performances of starch inclusion complexes as regards retention and drainage, paper strength enhancement, antimicrobial activity, and surface modification of mineral filler particles and starch granules, will be elucidated. The accomplishment of the project will lead to the development of facile, easily scalable strategies for non-covalent formation of novel starch-based additives, which would provide a strong scientific foundation for potential commercial applications.
尽管淀粉在造纸中已得到广泛利用,以淀粉包合特性为基础的利用潜能的深入挖掘仍有很大空间。在前人研究成果的基础上,申请人及其研究团队曾围绕淀粉-油酸包合物和淀粉-松香包合物对造纸填料效能的调控规律进行了研究。本项目的核心设想为:当糊化后的原淀粉与离子型双亲配体接触时,直链淀粉及支链淀粉的长分支通过分子识别形成暂时性疏水空腔,随即诱导配体的疏水端进入其中,亲水性离子基团则裸露在外,进而自组装成具有聚电解质特性的包合物,使其具备在造纸湿部发挥关键效能的特性。拟仅以原淀粉、配体和水为原料,以无任何副产物形成的方式生成包合物,研究原料类型及特性与主客体包合的关联机制,实现一系列阳离子、阴离子和两性包合物的可控构建,揭示包合物在助留助滤、增强、抑菌、填料修饰和原淀粉颗粒修饰方面的效能定向调控机制。项目的顺利完成可为新型淀粉基助剂的非共价法高效创制提供一类可扩展的简便策略,为其潜在工业应用奠立科学基础。

结项摘要

尽管淀粉在造纸中已得到广泛利用,以淀粉包合特性为基础的利用潜能的深入挖掘仍有很大空间。在前人研究成果的基础上,申请人及其研究团队曾围绕淀粉-油酸包合物和淀粉-松香包合物对造纸填料效能的调控规律进行了研究。本项目的核心设想为:当糊化后的原淀粉与离子型双亲配体接触时,直链淀粉及支链淀粉的长分支通过分子识别形成暂时性疏水空腔,随即诱导配体的疏水端进入其中,亲水性离子基团则裸露在外,进而自组装成具有聚电解质特性的包合物,使其具备在造纸湿部发挥关键效能的特性。基于此设想,仅以原淀粉、配体和水为原料,以无任何副产物形成的方式生成包合物,探索了原料类型及特性与主客体包合的关联机制,探索了系列包合物在在造纸湿部的利用效能。同时,以本项目涉及的理论体系为依托,提出了“淀粉基超分子胶体”概念,对造纸湿部化学的超分子科学等多元内涵进行了解析,在造纸助剂的功能化利用方面开展了一些拓展性研究,探索了抑菌、阻燃、湿强、导电等功能的调控规律。研究工作可为“造纸助剂与湿部化学”这一传统领域的深入拓展提供一定依据,有助于推进淀粉基绿色助剂与功能纸等方面的技术产业化。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(9)
科研奖励数量(6)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Edible additives & cellulosic paper
食用添加剂
  • DOI:
    10.15376/biores.15.2.2114-2116
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    BioResources
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Wan Jinming;Qian Xueren;Zhang Meiyun;Song Shunxi;Shen Jing
  • 通讯作者:
    Shen Jing
Colloids, nanostructures, and supramolecular assemblies for papermaking
用于造纸的胶体、纳米结构和超分子组装体
  • DOI:
    10.15376/biores.15.3.4646-4649
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    BioResources
  • 影响因子:
    1.5
  • 作者:
    Wang Yongsheng;Huo Haiyan;Qian Xueren;Shen Jing
  • 通讯作者:
    Shen Jing
Converting a dilute slurry of hollow tube-like papermaking fibers into dynamic hydrogels
将空心管状造纸纤维的稀浆转化为动态水凝胶
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Bioresources and Bioproducts (国内英文期刊、中加合办期刊、中国科技期刊国际影响力提升计划入选期刊、CiteScoreTracker 2022为30.3)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yuan Zhongfei;Lin Hongjia;Qian Xueren;Shen Jing
  • 通讯作者:
    Shen Jing
Bioinspired paper-based nanocomposites enabled by biowax- mineral hybrids and proteins
由生物蜡-矿物混合物和蛋白质实现的仿生纸基纳米复合材料
  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.0c03187
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    ACS Sustainable Chemistry & Engineering
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Wan Jinming;Wang Peng;Qian Xueren;Zhang Meiyun;Song Shunxi;Wang Meng;Guo Qiyu;Shen Jing
  • 通讯作者:
    Shen Jing
Flame-retardant, antibacterial, liquid-barrier, and wet-strength paper enabled by cellulosic fiber-derived additives
由纤维素纤维衍生添加剂制成的阻燃、抗菌、液体阻隔和湿强纸
  • DOI:
    10.1016/j.carbpol.2022.119728
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Carbohydrate Polymers
  • 影响因子:
    11.2
  • 作者:
    Li Limei;Qian Xueren;Shen Jing
  • 通讯作者:
    Shen Jing

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其他文献

基于ISM-MICMAC的装配式建筑质量影响因素
  • DOI:
    10.13579/j.cnki.2095-0985.20190909.001
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘光忱;温振迪;何雪礼;沈静
  • 通讯作者:
    沈静
Bounding the scaling window of random constraint satisfaction problems
限制随机约束满足问题的缩放窗口
  • DOI:
    10.1007/s10878-014-9789-y
  • 发表时间:
    2014-09
  • 期刊:
    Journal of Combinatorial Optimization
  • 影响因子:
    1
  • 作者:
    沈静;任耀峰
  • 通讯作者:
    任耀峰
重庆市结核病人耐药结核杆菌katG315分子突变特征研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中华疾病控制杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈静;林辉;熊鸿燕;靖宽和;李亚斐;许汝福;曹佳;詹建;刘洁;陈林
  • 通讯作者:
    陈林
环境管制影响下的佛山陶瓷产业区位变动机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    地理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈静;魏成;SHEN Jing 1,WEI Cheng 2(1.School of Geography;Planning,Sun Yat-Sen University,Guangzhou 510275,C;2.School of Architecture,South China University of Technology,Guangzhou 510641,China)
  • 通讯作者:
    2.School of Architecture,South China University of Technology,Guangzhou 510641,China)
环境管制对广东省污染产业转移的影响
  • DOI:
    10.13284/j.cnki.rddl.002762
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    热带地理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    沈静;黄双双
  • 通讯作者:
    黄双双

其他文献

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沈静的其他基金

淀粉包合物表面包覆对沉淀碳酸钙填料结合能力和耐酸性的双重改善作用
  • 批准号:
    31100439
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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