與大多數其他多糖(tang)凝(ning)膠相比,藻酸鹽凝(ning)膠可以在恒溫下形成和凝(ning)固。這種不一樣(yang)的特性在涉及(ji)脆弱材料(例如對較(jiao)(jiao)高溫度的耐受性較(jiao)(jiao)低的細胞或組織)的應用中特別(bie)有用。在(zai)二價陽離(li)子如 Ca2+、Ba2+ 或 Sr2+ 存在(zai)下,藻酸(suan)鹽(yan)凝膠(jiao)會(hui)立即(ji)形成,酸(suan)性凝膠(jiao)也可能在(zai)低 pH 值下形成。當二價陽離(li)子參(can)與聚合物鏈(lian)中古(gu)洛糖醛酸(suan)嵌段(duan)(G-嵌段(duan))之間(jian)(jian)的(de)鏈(lian)間(jian)(jian)離(li)子結合時(shi),就會(hui)發生凝(ning)膠(jiao)化,從而形成三維網(wang)絡。G 塊之(zhi)間(jian)的(de)這種結合區域(yu)通(tong)常被(bei)稱為(wei)“蛋盒",因此具有高含量 G 塊的(de)藻酸(suan)鹽(yan)會產生更強(qiang)的(de)凝(ning)膠。由富含(han) M 的(de)(de)藻酸鹽制成的(de)(de)凝膠更柔軟、更脆弱,并且孔隙率也可能(neng)更低(di)。這(zhe)是由于聚合物鏈之間的結合強度較(jiao)低以及分子(zi)的靈活性較(jiao)高。膠凝(ning)過程高度依賴(lai)于(yu)膠凝(ning)離(li)子擴散(san)到(dao)聚合物網(wang)絡中(zhong),并且基(ji)本(ben)上有兩種主要的藻酸(suan)鹽(yan)凝(ning)膠制備方(fang)法(fa):透析/擴散(san)法(fa)和內部(bu)膠凝(ning)法(fa)。在(zai)透析/擴(kuo)散方法(擴(kuo)散設置)中(zhong),膠凝(ning)離子被允(yun)許擴(kuo)散到藻(zao)酸鹽溶(rong)液中(zhong)。該方法經常用于生(sheng)物技術(shu)中將活細胞(bao)固(gu)定在藻酸鹽凝膠中。然而,藻酸鹽溶液也可以通過(guo)內部凝膠(jiao)(jiao)化(hua)(hua)方法/內部凝固,即(ji)原(yuan)位(wei)凝膠(jiao)(jiao)化(hua)(hua)來固化(hua)(hua)。這里,溶解度(du)有限的鈣(gai)鹽(yan)(yan)或絡合的 Ca2+-離(li)子(zi)與藻酸(suan)鹽(yan)(yan)溶液(ye)混合,鈣(gai)離(li)子(zi)通(tong)常(chang)通(tong)過緩(huan)慢(man)作用(yong)的酸(suan)(如 D-葡萄(tao)糖酸(suan)-δ-內酯 (GDL))產(chan)生酸(suan)性 pH 值(zhi)而(er)釋放(fang)到藻酸(suan)鹽(yan)(yan)溶液(ye)中。如果目的是創(chuang)建均(jun)質、非(fei)協同的藻(zao)酸鹽大凝膠以填充(chong)給定容器的空間,則選(xuan)擇此方法(fa)。內(nei)部凝(ning)固和擴散凝(ning)固之間(jian)的主要區別在于膠凝(ning)動力學。因此,凝膠網絡也會不同。
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擴散膠凝的特點(dian)是膠凝離子(例如Ca2+)快速擴散到(dao)聚合物網絡中。這種高速設置確實用于固定目的,其中(zhong)每個(ge)液(ye)滴和(he)藻酸(suan)鹽溶液(ye)形成(cheng)一個(ge)捕獲(huo)活性劑/生物材料的單個(ge)凝膠珠。擴散(san)膠(jiao)凝(ning)的一個重要特征是,隨著藻(zao)酸鹽濃度向凝(ning)膠(jiao)中心逐漸降低,最終的凝(ning)膠(jiao)可能表現出不均(jun)勻的藻(zao)酸鹽分布。擴(kuo)散凝膠的均勻性可(ke)以部分控制。通過(guo)在不存在非膠凝離子的(de)情(qing)況下使用(yong)低濃(nong)度的(de)膠凝離子來獲得高度的(de)不均勻性。當(dang)在高濃度(du)的(de)膠凝(ning)(ning)離(li)子和非膠凝(ning)(ning)離(li)子存在下發(fa)生膠凝(ning)(ning)時(shi),獲(huo)得更(geng)均勻的(de)凝(ning)(ning)膠。
內部膠(jiao)凝是基(ji)于(yu)將非活性形式的(de)交聯離(li)子 (Ca2+) 添加到藻酸鹽溶(rong)液中。控(kong)制釋放(fang)通(tong)(tong)常通(tong)(tong)過(guo)改(gai)變(bian)pH值或通(tong)(tong)過(guo)鈣鹽源的有限溶解度(du)來維持。