凝膠
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gel ning jiao
又稱(chēng)凍膠。溶膠或溶液中的膠體粒子或高分子在一定條件下互相連接，形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)空隙中充滿(mǎn)了作為分散介質(zhì)的液體（在干凝膠中也可以是氣體），這樣一種特殊的分散體系稱(chēng)作凝膠。沒(méi)有流動(dòng)性。內(nèi)部常含有大量液體。例如血凝膠、瓊脂的含水量都可達(dá)99%以上?？煞譃閺椥阅z和脆性凝膠。彈性凝膠失去分散介質(zhì)后，體積顯著縮小，而當(dāng)重新吸收分散介質(zhì)時(shí)，體積又重新膨脹，例如明膠等。脆性凝膠失去或重新吸收分散介質(zhì)時(shí)，形狀和體積都不改變，例如硅膠等。由溶液或溶膠形成凝膠的過(guò)程稱(chēng)為膠凝作用（gelation）。
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生物學(xué)和凝膠
生物分子下游純化的對(duì)象一般包括蛋白、酶、重組蛋白、單抗、抗體及抗原、肽類(lèi)、病毒、核酸等。純化前首先需要測(cè)定生物分子的各物理和化學(xué)特性，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)選擇出最有效的純化流程。
1.測(cè)定——分子量、PI
當(dāng)目標(biāo)蛋白的物理特性如分子量、PI等都不清楚時(shí)，可用PAGE電泳方法或?qū)游龇椒右詼y(cè)定。分離范圍廣闊的Superose HR預(yù)裝柱很適合測(cè)定未知蛋白的分子量。用少量離子交換介質(zhì)在多個(gè)含不同PH緩沖液的試管中，可簡(jiǎn)易地測(cè)出PI，并選擇純化用緩沖液的最佳PH.
2.選擇——層析方法
若對(duì)目標(biāo)蛋白的特性或樣品成分不太了解，可嘗試幾種不同的純化方法：
一] 使用最通用的凝膠過(guò)濾方法，選擇分離范圍廣闊的介質(zhì)如Superose、Sephacryl HR依據(jù)分子量將 樣品分成不同組份。
二] 用含專(zhuān)一配體或抗體的親和層析介質(zhì)結(jié)合目標(biāo)蛋白。亦可用各種活化偶聯(lián)介質(zhì)偶聯(lián)目標(biāo)蛋白的底物、受體等自制親和介質(zhì)，再用以結(jié)合目標(biāo)蛋白。一步即可得到高純度樣品。
三] 體積大的樣品，往往使用離子交換層析加以濃縮及粗純化。高鹽洗脫的樣品，可再用疏水層析純化。疏水層析利用高鹽吸附、低鹽洗脫的原理，洗脫樣品又可直接上離子交換等吸附性層析。兩種方法常被交替使用于純化流程中。
3.純化——大量粗品
處理大量原液時(shí)，為避免堵塞柱子，一般使用sepharose big beads、sepharoseXL、sepharose fast flow等大顆粒離子交換介質(zhì)。擴(kuò)張柱床吸附技術(shù)利用多種STREAMLINE介質(zhì)，直接從含破碎細(xì)胞或組織萃取物的發(fā)酵液中俘獲蛋白。將離心、超濾、初純化結(jié)合為一。提高回收率，縮短純化周期。
4.純化——硫酸氨樣品 硫酸氨沉淀方法常被用來(lái)初步凈化樣品，經(jīng)處理過(guò)的樣本處于高鹽狀態(tài)下，很適合直接上疏水層析。若作離子交換，需先用Sephadex G-25脫鹽。疏水層析是較新技術(shù)，隨著介質(zhì)種類(lèi)不斷增多，漸被融入各生產(chǎn)工藝中。利用Hitrap HIC Test Kit 和RESOURCE HIC Test Kit可在八種疏水介質(zhì)中選擇最適合介質(zhì)及最佳的純化條件。低鹽洗脫的樣品可稍加稀釋或直接上其它吸附性層析。
5.純水——糖類(lèi)分子
固化外源凝訂素如刀豆球蛋白、花生、大麥等凝集素，可結(jié)合碳水化合物的糖類(lèi)殘基，很適合用作分離糖化細(xì)胞膜組份、細(xì)胞、甚至亞細(xì)胞細(xì)胞器，純化糖蛋白等。兩種附上外源凝集素的Sepharose 6MB親和層析介質(zhì)，專(zhuān)為俘獲整個(gè)細(xì)胞或大復(fù)合物，如膜囊等。
6.純化——膜蛋白
膜蛋白分離常使用去污劑以保持其活性。離子性去污劑應(yīng)選用與目標(biāo)蛋白相反電荷者，避免在作離子交換時(shí)和目標(biāo)蛋白競(jìng)爭(zhēng)交換介質(zhì)，籍此除去去污劑。非離子性去污劑可以疏水層析除去。
7.純化——單抗、抗原 *單抗多為IgG.來(lái)源主要是腹水和融合瘤培養(yǎng)上清液。腹水有大量白蛋白、轉(zhuǎn)鐵蛋白和宿主抗體等。Mabselect、Protein G和Protein A對(duì)IgG的Fc區(qū)有專(zhuān)一性親和作用，能一步純化各種不同源的IgG.血清互補(bǔ)劑如小牛血清可先用蛋白G預(yù)處理，在培養(yǎng)前除去IgG.重組蛋白A介質(zhì)Mabselect和rProtein A Sepharose FF對(duì)IgG有更高的載量和專(zhuān)一性，基團(tuán)脫落更少。脫落的rProtein A用離子交換Q Sepharose HP或凝膠過(guò)濾Superdex 200，很容易去除。
- 疏水層析Phenyl Sepharose HP亦很適合純化IgG.宿主抗體和污染IgG可用凝膠過(guò)濾Superdex 200在精細(xì)純化中去除。
- 純化IgG抗原最有效的方法是用活化偶聯(lián)介質(zhì)如CNBr、NHs activated Sepharose FF偶聯(lián)IgG，再進(jìn)一步獲取IgG抗原。
- HiTrap IgM是用來(lái)純化融合瘤細(xì)胞培養(yǎng)的單抗IgM，結(jié)合量達(dá)5mg IgM.HiTrap IgY是專(zhuān)門(mén)用來(lái)純化IgY，結(jié)合量達(dá)100mg純IgY.
8.純化——重組蛋白 重組蛋白在設(shè)計(jì)、構(gòu)建時(shí)應(yīng)已融入純化構(gòu)想。樣品多夾雜了破碎細(xì)胞或溶解產(chǎn)物，擴(kuò)張柱床吸附技術(shù)STREAMLINE便很適合做粗分離。Amersham biosciences提供三個(gè)快速表達(dá)、一步純化的融合系統(tǒng)。
一] GST融合載體使要表達(dá)的蛋白和谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶一起表達(dá)，然后利用Glutathione Sepharose 4B作親和層析純化，再利用凝血酶或因子X(jué)a切開(kāi)。
2. 蛋白A融合載體使要表達(dá)的蛋白和蛋白A的IgG結(jié)合部位融合在一起表達(dá)，以IgG Sepharose 6 FF純化。
二] 含組氨酸標(biāo)記（Histidine-tagged）的融合蛋白可用Chelating Sepharose FF螯合Ni2+金屬，在一般或變性條件（8M尿素）下透過(guò)組氨酸螯合融合蛋白。HisTrap試劑盒提供整套His-Tag蛋白的純化方法。
9.純化——包涵體蛋白
包涵體蛋白往往需溶于6M鹽酸胍或8M尿素中。高化學(xué)穩(wěn)定性的Superose 12及Sepharose 6FF凝膠過(guò)濾介質(zhì)很適合在變性條件下做純化。變性純化后的蛋白需要復(fù)性至蛋白的天然構(gòu)象。Superdex 75、Q Sepharose FF和Phenyl Sepharose FF分別被發(fā)現(xiàn)有助包涵體蛋白的復(fù)性。一般包涵體蛋白樣品的純度越高，復(fù)性效果越好。SOURCE 30 RPC反相層析介質(zhì)很適合純化復(fù)性前的粗品，并可以1MnaOH重生。此方法純化后的包涵體蛋白，復(fù)性回收率明顯提高。
10.包涵體蛋白固相復(fù)性 *近年許多文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)將包涵體蛋白在變性條件下固定（吸附）在層析介質(zhì)上，一般用各種Sepharose FF離子交換層析介質(zhì)。去除變性劑后，蛋白在介質(zhì)上成功復(fù)性，再將復(fù)性好的蛋白洗脫下來(lái)。固相復(fù)性避免了一般復(fù)性過(guò)程中蛋白質(zhì)聚體的形成，所以復(fù)性得率更高，而且無(wú)需大量稀釋樣品，并將復(fù)性和初純化合二為一，大大節(jié)省時(shí)間及提高回收率。
- 固相復(fù)性方法也被用于以HiTrap Chelating金屬螯合層析直接復(fù)性及純化包涵體形式表達(dá)的組氨酸融合蛋白；以HiTrap Heparin肝素親和層析直接復(fù)性及純化包涵體形式表達(dá)的含多個(gè)賴(lài)氨酸的融合蛋白。兩種親和層析預(yù)裝柱均可反復(fù)多次重復(fù)使用，比一般試劑盒更方便、耐用。
11.純化——中草藥有效成分
中藥的化學(xué)成分極其復(fù)雜。傳統(tǒng)中藥多是煎熬后服用，有效成份多較為親水，包括生物堿、黃酮、蒽醌、皂甙、有機(jī)酸、多糖、肽和蛋白質(zhì)。靈活及綜合性地利用多種層析方法。如離子交換、分子篩、反相層析，更容易分離到單一活性成分。Sephadex LH-20葡聚糖凝膠同時(shí)具備吸附性層析和分子篩功能，例：如用甲醇分離黃酮甙，三糖甙先被洗下來(lái)，二糖甙其次，單糖甙隨后，最后是甙元。Sephadex LH-20可使用水、醇、丙酮、氯仿等各種試劑，廣泛用于各種天然產(chǎn)物的分離，包括生物堿、甙、黃酮、醌類(lèi)、內(nèi)脂、萜類(lèi)、甾類(lèi)等。
- 生物堿在酸性緩沖液中帶正電，成為鹽，HiTrap SP陽(yáng)離子交換層析柱可以分離許多結(jié)構(gòu)非常近似的生物堿。相反，黃酮、蒽醌、皂甙、有機(jī)酸等可溶于偏堿的緩沖液中，在HiTrap Q陰離子交換柱上分離效果良好。
- 一般多糖純化大多使用分子篩如Sephadex，Sephacryl.若分子量在600KD以下，并需更高分辨率，可選擇新一代的Superdex.一般植物可能含水溶性、酸溶性、堿溶性多種多糖。綜合利用分子篩及離子交換層析有助進(jìn)一步獲各組份純品。另外，多糖藥物需去除可引起過(guò)敏的蛋白質(zhì)，傳統(tǒng)Sevag方法用丁醇脫蛋白需反復(fù)數(shù)十次。陰陽(yáng)離子交換法可以一、兩步快速去除多糖中殘存的蛋白質(zhì)。SOURCE5、15、30RPC反相層析也很適合各種中藥有效成分的檢測(cè)、分離和放大制備。由于中藥的成分非常復(fù)雜，SOURCE反相層析可用范圍為PH1-14 ，并可用1M NaOH，1M HCL清洗、再生。比傳統(tǒng)硅膠反相層析更易于工藝優(yōu)化及在位清洗，壽命也更長(zhǎng)。
12.純化——肽類(lèi)
肽類(lèi)的來(lái)源有天然萃取，合成肽和重組肽三種。肽容易被酶降解，但可從有機(jī)溶劑或促溶劑中復(fù)性，所以多以高選擇性的反相層析如SOURCE 30RPC、SOURCE 15RPC、SOURCE 5RPC或離子交換Minibeads、Monobeads作純化。Superdex Peptide HR是專(zhuān)為肽分子純化設(shè)計(jì)的凝膠過(guò)濾預(yù)裝柱，能配合反相層析做出更精美的肽圖。肽分子制備可用離子交換配合凝膠過(guò)濾Superdex 30 PG。醫(yī)學(xué)都市多功能
13.純化——核酸、病毒
核酸的純化用于去除影響測(cè)序或PCR污染物等研究。核酸可大致上分為質(zhì)粒DNA、噬菌體DNA和PCR產(chǎn)物等。病毒也可視作核酸大分子，和質(zhì)粒DNA一樣，可用分離大分子的Sephacry S-1000 SF、Superose或Sepharoce 4FF凝膠過(guò)濾介質(zhì)去除雜蛋白，再配合離子交換如Mono Q、 SOURCE Q分離核酸。
14.純化——寡核苷酸寡酸苷酸多應(yīng)用在反義（anti-sense）DNA、RNA測(cè)序、PCR和cDNA合成等研究。合成后含三苯甲基的寡核苷酸以陰離子交換的Mono Q或快速低反壓的SOURCE Q在PH12下可除副產(chǎn)物，并避免凝集和保護(hù)基的脫落。載量大大高過(guò)反相層析，可用做大量制備。不含三苯甲基的失敗序列可用反相柱ProRPC去除。
15.脫鹽、小分子去除
使用凝膠過(guò)濾介質(zhì)Sephadex G10，G15，G25，G50等去除小分子，效率高，處理量可達(dá)床體積30%.只需在進(jìn)樣后收集首1/3-1/2柱體積的洗脫液，就可以去除該填料分離范圍上限以下的小分子，簡(jiǎn)單直接。由于只是去除小分子，柱高10cm以上即可。整個(gè)過(guò)程一般可于數(shù)分鐘至半小時(shí)完成。Sephadex G25系列介質(zhì)專(zhuān)為蛋白質(zhì)脫鹽而設(shè)計(jì)，預(yù)裝柱HiTrap Desalting（5ml）可用針筒操作。HiPrep Desalting（26ml）可在數(shù)分鐘為多至10ml樣品脫鹽。
16.疫苗純化 使用凝膠過(guò)濾介質(zhì)Sepharose 4FF純化疫苗，去除培養(yǎng)基中的雜蛋白，處理量可大于床體積10%.柱高一般40-70cm，整個(gè)過(guò)程約半至一小時(shí)。目前使用此法生產(chǎn)的疫苗品種有乙肝、狂犬、出血熱、流感、肺結(jié)核、小兒麻痹疫苗等。分子量較小的疫苗可使用Sephacryl S-500HR，如甲肝疫苗等。
17.抗生素聚合物分析
中國(guó)藥典從2000年版起要求抗生素頭孢曲松鈉需要找出聚合物占產(chǎn)品的白分比，規(guī)定使用Sephadex G10凝膠過(guò)濾法測(cè)定。
SORRCE 15Q
19.純化-基因治療用質(zhì)粒
Q Sepharose XL，SOURCE 15Q，STREAMLINE Q，Sephacryl S500，Plasmidselect 在下游純化中，可應(yīng)用不同層析技術(shù)在純化生物分子的同時(shí)，去除各種污染物?！ ?/p>
去除病毒
1.去除——內(nèi)毒素
內(nèi)毒素又稱(chēng)熱原。含脂肪A、糖類(lèi)和蛋白，是帶負(fù)電的復(fù)合大分子。
內(nèi)毒素的脂肪A部份有很強(qiáng)的疏水性。但在高鹽下會(huì)凝集，無(wú)法上疏水層析。利用疏水層析試驗(yàn)盒（17-1349-01）可選擇結(jié)合目標(biāo)蛋白的介質(zhì)而去除內(nèi)毒素。
內(nèi)毒素與陰離子交換介質(zhì)Q或DEAE Sepharose Fast Flow有較強(qiáng)結(jié)合。可在洗脫目標(biāo)蛋白后用高鹽緩沖液或NaOH去除。
利用CNBr或NHS Sepharose FF可偶聯(lián)內(nèi)毒素底物如LAL，PMB，自動(dòng)成親合層析介質(zhì)結(jié)合內(nèi)毒素。內(nèi)毒素經(jīng)常是多聚體，凝膠過(guò)濾層析可有效地將之去除。
2.去除——蛋白中的核酸
大量核酸增加樣本黏度，令區(qū)帶擴(kuò)張，反壓增加，降低分辨率和流速。藥審和食檢對(duì)核酸含量也有嚴(yán)格限制。
胞內(nèi)表達(dá)蛋白的核酸問(wèn)題尤其嚴(yán)重。核酸帶陰電荷，在初步純化時(shí)利用陽(yáng)離子交換介質(zhì)如STREAMLINESP，SP Sepharose Big Beads，SP或CM Sepharose FF，SP SepharoseXL結(jié)合目標(biāo)蛋白，可除去大量核酸。
核酸在高鹽下會(huì)和蛋白解離，疏水層析介質(zhì)很適合用來(lái)結(jié)合目標(biāo)蛋白，在純化蛋白的同時(shí)去除核酸。
利用核酸酶將核酸切成小片斷，用凝膠過(guò)濾做精細(xì)純化時(shí)便很容易去除了。
3.去除——病毒和微生物
病毒和微生物可成為病原，應(yīng)盡量減除。結(jié)合不同層析技術(shù)，使用注射用水，用NaOH定期進(jìn)行儀器和凝膠的在位消毒和在位清洗，皆可避免污染物增加。
病毒大都有脂外殼?？捎门c目標(biāo)蛋白電荷相反的S/D（solvent/detergent）處理，使病毒失活，如Triton和Tween.再用適當(dāng)?shù)碾x子交換介質(zhì)如CM Sepharose FF結(jié)合目標(biāo)蛋白，去除S/D.
其它污染物可以改變pH和離子強(qiáng)度使其從目標(biāo)分子中解離或失活，凝膠過(guò)濾介質(zhì)Superdex及多種吸附性介質(zhì)，SOURCE都是很好的精細(xì)純化介質(zhì)，可去除多種微量污染物?！ ?/p>
凝膠作用（凍膠）
凝膠是指顆粒大小在1埃到10埃之間的混合物。高分子溶液和某些溶膠，在適當(dāng)?shù)臈l件下，整個(gè)體系會(huì)轉(zhuǎn)變成一種彈性的半固體狀態(tài)的稠厚物質(zhì)，失去流動(dòng)性。這種現(xiàn)象稱(chēng)為膠凝作用,所形成的產(chǎn)物叫做凝膠或凍膠.
“氣凝膠”是指分散系為氣態(tài)的，如：云，霧等，“固凝膠”有煙水晶等，“液凝膠”就是呈液態(tài)的膠體，如氫氧化鐵膠體 ?！ ?/p>
舉例：
食品級(jí)葡甘露膠（Gum Konjac-GM）
葡甘露膠（又稱(chēng)：魔芋膠）系一種新型多用途微粒狀可食用膠。這里推出之葡甘露膠是以?xún)?yōu)質(zhì)魔芋中提取的葡萄甘露聚糖為原料，經(jīng)脫雜處理后采用先進(jìn)技術(shù)加工而成，其中添加成分不含任何非食用化學(xué)配料或色素。與傳統(tǒng)的瓊脂、果膠、海藻膠等食品添加劑相比，葡甘露膠在膨脹率、粘度、增稠、穩(wěn)定性及使用方便程度上皆顯著優(yōu)于上述膠類(lèi)，此外尚具有特殊的優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需添加任何凝固劑，在無(wú)糖、低糖或高糖條件下，在酸性、中性或堿性條件下，常溫即可凝凍，凝膠性能理想；保持或強(qiáng)化了葡萄甘露聚糖所具有的降糖、降脂、減肥等保健功能，大大拓寬了魔芋應(yīng)用的范圍；價(jià)格低廉、使用方便。
葡甘露膠能廣泛用于食品、飲料、醫(yī)藥、日用化工、科研等領(lǐng)域，作為瓊脂、果膠、海藻膠等的替代產(chǎn)品，價(jià)格低廉，且使用時(shí)無(wú)需改變?cè)械脑O(shè)備及工藝，能大幅度降低添加劑的使用成本，是一種理想的新型凝膠添加劑。為滿(mǎn)足不同產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的需要，
一、凝膠（果凍）型：
能與各種天然果汁、物料及色素良好混合，作為廣譜凝膠賦型劑，是制作果凍、水晶軟糖等的極佳原料，也可作為培養(yǎng)基支持體，且不需再添加其它任何膠類(lèi)或堿性成份；凝膠成型條件隨意、脫杯完整，凝膠強(qiáng)度高、韌性大。 用量：0.7～0.9%。用法：在適量溫水中溶脹3～5分鐘，煮沸冷至70度左右時(shí)加入糖及各種配料，冷卻至室溫即成?！ ?/p>
二、培養(yǎng)基型：
用作替代瓊脂作為花卉及其它植物進(jìn)行組織培養(yǎng)的支持體。組培苗根粗、苗壯，使用效果理想，成本大幅降低。用量：0.5～0.6％。用法：在溫水中溶脹3～5分鐘，煮沸后冷卻即可。 三、果肉（茶）飲料型：作為穩(wěn)定劑與懸浮劑，替代瓊脂和羧甲基纖維素等，廣泛用于粒粒橙、果茶、果汁、豆奶、銀耳羹、八寶粥等異相懸浮劑等（或混合）飲料中，防止沉淀或分層。 用量：0.15～0.25％左右。用法：在適量溫水中充分溶脹后加入物料中。 四、冷凍制品型：用于冰棒、冰淇淋等各種冷凍制品，可增大膨脹，減少冰晶，提高抗熱融性，使產(chǎn)品更加爽口。 用量：0.15～0.25％左右。用法：在適量溫水中充分溶脹后加入物料中。 五、增稠型：用于果醬、米、面制品中，可增大膨脹率，提高韌性，改善賦型和口感。是進(jìn)口洋槐豆膠的理想替代物。 用量：0.2～0.3％左右。用法：在適量溫水中充分溶脹后加入物料中?！ ?/p>
凝膠糖果
在凝膠糖果生產(chǎn)制造中，怎樣才能夠合理使用復(fù)配膠呢？
制作過(guò)程
首先，我們應(yīng)該弄清相關(guān)的凝膠糖果制造的基本機(jī)理和凝膠劑之間的協(xié)同增效作用；其次是如何選擇具有協(xié)同增效作用的凝膠劑進(jìn)行合理的復(fù)配。否則，只將會(huì)事倍功半，甚至于會(huì)產(chǎn)生凝膠劑之間的拮抗作用，阻礙凝膠的形成，也就談不上凝膠糖果的生產(chǎn)制造。
凝膠糖果可以看作是一種糖果溶液的凝膠體，而凝膠體的形成取決于凝膠劑的水合作用。因此，所有用于糖果的凝膠劑都必須是親水性的膠體，當(dāng)膠體分子的親水基（-OH，-COOH等），吸持一定量的水份而形成水合作用，水作為溶劑分子復(fù)蓋其上形成水化層，同時(shí)，膠體分子的非親水基（-CH3、-CH2等）產(chǎn)生分子間的相互吸引力。有助于將單一膠粒形成線(xiàn)狀分子并進(jìn)而聚集成束狀膠團(tuán)。當(dāng)凝膠從溶膠狀態(tài)轉(zhuǎn)為凝膠狀態(tài)時(shí)，個(gè)別膠粒失去隨意行動(dòng)的能力，膠團(tuán)與膠團(tuán)之間開(kāi)始結(jié)合成許多長(zhǎng)鏈，長(zhǎng)鏈逐漸相互交錯(cuò)，無(wú)定向地組成結(jié)，組成帶和組成網(wǎng)，構(gòu)成復(fù)雜的三維網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成了凝膠體的極為復(fù)雜的組織骨架，由于網(wǎng)絡(luò)交界處形成很多空隙，并吸附大量的水分子，體積也隨之膨脹變大，在一定條件下形成一種柔嫩、透明、光滑的凍膠狀態(tài)，此時(shí)系統(tǒng)內(nèi)的膠粒隨意運(yùn)動(dòng)的傾向?qū)?huì)明顯減弱，隨著體系內(nèi)水分子的進(jìn)一步擴(kuò)散，膠體的水化部位發(fā)生變化，其中部份膠束呈現(xiàn)定向的排列，并呈晶體結(jié)構(gòu)，膠體間的緊密結(jié)合，凍膠狀態(tài)又會(huì)逐漸變成凝膠狀態(tài)。如果在形成凝膠狀態(tài)的時(shí)候，我們將熬煮濃縮成一定濃度的糖漿加入，則糖類(lèi)物質(zhì)——多種碳水化合物的濃縮糖漿均勻地填滿(mǎn)充實(shí)在凝膠錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)空隙里，并使之固定化下來(lái)，從而形成一種非常穩(wěn)定的含糖的凝膠。即使給予它較大的外來(lái)壓力，也不會(huì)將其糖分子或水分子析出。如果我們?cè)賹⑵浞胖迷谝欢ǖ臏?、濕度的環(huán)境中，讓體系內(nèi)水分子進(jìn)一步擴(kuò)散、逃逸、蒸發(fā)。我們將得到的是質(zhì)構(gòu)非常堅(jiān)固與緊密的含糖的凝膠體——凝膠糖果?！ ?/p>
不同凝膠糖果的制造差別
不同的凝膠糖果的制造，其影響因素，工藝條件很多，成因又非常的復(fù)雜，這主要是因?yàn)椴煌z劑的類(lèi)型，分子結(jié)構(gòu)，物理化學(xué)的性質(zhì)都有很大的差異，不同的凝膠糖果的物料組成及其應(yīng)用比例又各不相同，特別是選用兩種或多種不同的凝膠劑來(lái)制造凝膠糖果。我們更需要弄清楚它們配伍之后會(huì)產(chǎn)生怎樣的作用，是疊加協(xié)同增效作用；還是疊加減效拮抗作用？所以，我們?cè)趶?fù)配不同凝膠劑之前，應(yīng)該弄清楚相關(guān)凝膠劑的特性，分子結(jié)構(gòu)，然后再根據(jù)我們制造凝膠糖果所需要的工藝要求加以選擇。優(yōu)選復(fù)配膠的最佳組合和它們最佳的組合比例。
現(xiàn)以瓊脂凝膠糖果為例。在許多的凝膠劑中，槐豆膠、角豆膠、黃原膠和明膠均與瓊脂之間存在著協(xié)同增效作用。只是它們的增效程度和最佳添加比例范圍不同，而瓜爾膠和果膠都與瓊脂之間會(huì)產(chǎn)生拮抗作用。這主要是由于它們的分子結(jié)構(gòu)所決定的。槐豆膠、角豆膠都是半乳甘露聚糖構(gòu)成，以甘露糖殘基為主鏈，平均每隔4個(gè)毗鄰的甘露糖殘基就連接一個(gè)半乳殘基支鏈，但支鏈傾向于連接在一系列連續(xù)的甘露糖殘基上形成“手發(fā)鏈段”和“光禿鏈段”，與瓊脂雙螺旋結(jié)合，交聯(lián)，產(chǎn)生疊加增效效應(yīng)。瓜爾膠雖然也是半乳糖殘基，側(cè)鏈密而短，不能與瓊脂分子交聯(lián)，反而會(huì)阻礙瓊脂分子交聯(lián)。果膠則是因?yàn)閷?a href="/index.php?title=%E7%9B%B4%E9%93%BE&action=edit&redlink=1" class="new" title="直鏈（尚未撰寫(xiě)）" rel="nofollow">直鏈高分子化合物，無(wú)明顯的側(cè)鏈基因，故無(wú)法與瓊脂分子交聯(lián)，反而會(huì)阻礙瓊脂分子形成凝膠。在我們制造凝膠糖果過(guò)程中，選擇哪些凝膠來(lái)進(jìn)行復(fù)配就能起著協(xié)同增效效應(yīng)，發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì)，起著互補(bǔ)相襯的作用呢？除上述的瓊脂凝膠糖果的實(shí)例外，據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)資料介紹，卡拉膠與槐豆膠按3:1～1:3的比例進(jìn)行復(fù)配，可以提高、改善凝膠的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)外，還能增強(qiáng)克服脫液收縮的現(xiàn)象，明膠與黃原膠，結(jié)冷膠合理復(fù)配，可以增強(qiáng)明膠糖果的彈性，提高其透明度，更為重要是可以添加果酸而不破壞其質(zhì)構(gòu)，大大改善明膠凝膠糖果的風(fēng)味。在淀粉型糖果配料中，如果添加0.05%的黃原膠，可以改進(jìn)加工性能，即在熬煮好混合糖液后，便可以立即急劇冷卻成凝膠，大大縮短了凝膠形成時(shí)間，為改變傳統(tǒng)的烘房干燥工藝創(chuàng)造了良好的條件。如果將明膠和魔芋甘露膠按3～4:1進(jìn)行復(fù)配制造凝膠糖果，則可制得口感柔潤(rùn)、咀嚼性好，富有彈性，更光亮透明的明膠凝膠糖果?！ ?/p>
非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳(Native-PAGE)
Native-PAGE原理
非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳(Native-PAGE)是在不加入SDS 疏基乙醇等變性劑的條件下， 對(duì)保持活性的蛋白質(zhì)進(jìn)行聚丙烯酰胺凝膠電泳，常用于同工酶的鑒定和提純。未加SDS的天然聚丙烯酰胺凝膠電泳可以使生物大分子在電泳過(guò)程中保持其天然的形狀和電荷，它們的分離是依據(jù)其電泳遷移率的不同和凝膠的分子篩作用，因而可以得到較高的分辨率，尤其是在電泳分離后仍能保持蛋白質(zhì)和酶等生物大分子的生物活性，對(duì)于生物大分子的鑒定有重要意義，其方法是在凝膠上進(jìn)行兩份相同樣品的電泳，電泳后將凝膠切成兩半，一半用于活性染色，對(duì)某個(gè)特定的生物大分子進(jìn)行鑒定，另一半用于所有樣品的染色，以分析樣品中各種生物大分子的種類(lèi)和含量?！ ?/p>
實(shí)驗(yàn)方法
非變性聚丙烯酰胺凝膠和變性sds-page電泳在操作上基本上是相同的，只是非變性聚丙烯酰胺凝膠的配制和電泳緩沖液中不能含有變性劑如SDS等。
一般蛋白進(jìn)行非變性凝膠電泳要先分清是堿性還是酸性蛋白。分離堿性蛋白時(shí)候，要利用低pH凝膠系統(tǒng)，分離酸性蛋白時(shí)候，要利用高pH凝膠系統(tǒng)。
酸性蛋白通常在非 變性凝膠電泳中采用的pH是8.8的緩沖系統(tǒng)，蛋白會(huì)帶負(fù)電荷，蛋白會(huì)相陽(yáng)極移動(dòng)；而堿性蛋白通常電泳是在微酸性環(huán)境下進(jìn)行，蛋白帶正電荷，這時(shí)候需要將陰極和陽(yáng)極倒置才可以電泳分離酸性蛋白。
工作液配制
1.40%膠貯液(Acr:Bis=29：1）；
2.4×分離膠Buf(1.5 M Tris-HCl，pH 8.8)：18.2 g Trisbase 溶于ml 水，用濃HCl調(diào)pH 8.8，加水定容到100ml，4℃貯存；
3. 4×堆積膠Buf(0.5 M Tris-HCl，pH 6.8)：6g Trisbase 溶于80ml 水，用濃HCl調(diào)pH 6.8，加水定容到100ml，4℃貯存；
4.10×電泳Buf（pH8.8 Tris-Gly）:30.3 g Trisbase， 144g 甘氨酸，加水定容到L，4℃貯存；
5.2×溴酚藍(lán)上樣Buf:1.25ml pH6.8, 0.5M Tris-Cl，3.0ml甘油，.2ml 0.5% 溴酚藍(lán)，5.5ml dH2O； -20℃貯存；
6. 10％APS；
7. 0.25％考馬斯亮藍(lán)染色液:Coomassie blue R-250 2.5g，甲醇ml，HAc 100ml, dH2O 450ml；
8.考馬斯亮藍(lán)脫色液:100ml甲醇，100冰醋酸，800ml dH2O
電泳膠的配制及電泳條件（上槽電極為負(fù)，下槽電極為正）
1. 堿性非變性膠 17%分離膠(10 ml) 4%堆積膠(5 ml)
2. 40%膠貯液(40%T,3.3%C） 4.25ml 0.5ml
3. 4×分離膠Buf(1.5 M Tris-HCl，pH 8.8)2.5ml
4. 4×堆積膠Buf(0.5 M Tris-HCl，pH 6.8) 1.25ml
5. 水 3.2ml
6. 10％APS 35ul
7. TEMED 15 ul
8. 10×電泳Buf（pH8.8 Tris-Gly）:100ml稀釋到L
電泳條件:100V恒壓約20min，指示劑進(jìn)入濃縮膠；改換160V恒壓，當(dāng)指示劑移動(dòng)到膠板底部時(shí)，停止電泳，整個(gè)過(guò)程約80min。
染色和脫色:取出膠板于0.25％考馬斯亮藍(lán)染色液中染色約30min，傾出染色液，加入考馬斯亮藍(lán)脫色液，緩慢搖動(dòng)，注意更換脫色液，直至膠板干凈清晰背景。也可以用銀染或者活性染色。
分離堿性蛋白
要用低pH凝膠系統(tǒng)，并使用以下緩沖液體系：
1. 分離膠：0.06M KOH，0.376M Ac，pH4.3（7.7% T，2.67% C）；
2. 堆積膠：0.06M KOH，0.063M Ac，pH6.8（3.125% T，25% C）；
3. 電泳緩沖液：0.14M 2-丙氨酸，0.35M Ac，pH4.5
將正負(fù)電極倒置，用甲基綠（0.002%）為示蹤劑
實(shí)驗(yàn)操作同分離酸性蛋白?！ ?/p>
SDS-PAGE和Native-PAGE的比較
非變性凝膠電泳，也稱(chēng)為天然凝膠電泳，與非變性凝膠電泳最大的區(qū)別就在于蛋白在電泳過(guò)程中和電泳后都不會(huì)變性。最主要的有以下幾點(diǎn)：
1. 凝膠的配置中非變性凝膠不能加入SDS，而變性凝膠的有SDS。
2. 電泳載樣緩沖液中非變性凝膠的不僅沒(méi)有SDS，也沒(méi)有巰基乙醇。
3. 在非變性凝膠中蛋白質(zhì)的分離取決于它所帶的電荷以及分子大小，不像SDS-PAGE電泳中蛋白質(zhì)分離只與其分子量有關(guān)。
4. 非變性凝膠電泳中，酸性蛋白和堿性蛋白的分離是完全不同的，不像SDS-PAGE中所有蛋白都朝正極泳動(dòng)。非變性凝膠電泳中堿性蛋白通常是在微
酸性環(huán)境下進(jìn)行，蛋白帶正電荷，需要將陰極和陽(yáng)極倒置才可以電泳。
5. 因?yàn)槭欠亲冃阅z電泳，所有的電泳時(shí)候電流不能太大，以免電泳時(shí)產(chǎn)生的熱量太多導(dǎo)致蛋白變性，而且步驟都要在0-4度的條件下進(jìn)行，這樣才可以保持蛋白質(zhì)的活性，也可以降低蛋白質(zhì)的水解作用。這點(diǎn)跟變性電泳也不一樣。
所以與SDS-PAGE電泳相比，非變性凝膠大大降低了蛋白質(zhì)變性發(fā)生的機(jī)率?！ ?/p>
問(wèn)題和解答
1. 非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳時(shí)預(yù)電泳是怎么回事的？預(yù)電泳時(shí)要加6×DNA上樣緩沖液?jiǎn)幔侩娪?－2小時(shí)再加結(jié)合反應(yīng)產(chǎn)物嗎？
預(yù)電泳是除去凝膠中沒(méi)有聚合的單體和雙體和聚合引發(fā)劑，提高分辨率，不加任何物質(zhì)，一般30－60分鐘后加樣電泳。
2. 銀染的步驟是什么？銀染的關(guān)鍵因素是什么？
步驟是：
（1） 固定：10%冰乙酸min。
（2） 清洗：雙蒸水沖洗凝膠次，每次min。
（3） 染色：染色液（1g硝酸銀，.5mL37%甲醛，1L雙蒸水?，F(xiàn)配）染色30min。
（4） 清洗：迅速洗凝膠次。
（5） 顯影：30g碳酸鈉，1.5mL37%甲醛，200uL 10mg/L硫代硫酸鈉。顯影至清晰帶紋出現(xiàn)。
成功銀染的關(guān)鍵因素包括：
（6） 用超純水（比如，NANOpure或Milli-Q純化）或者是雙蒸水作銀染。
（7） 用提供的碳酸鈉或者ACS試劑級(jí)的碳酸鈉。
（8） 在染色后，水清洗所用時(shí)間的長(zhǎng)短很重要，用不超過(guò)5-10秒的時(shí)間清洗膠，然后放入顯色溶液中，一般在水里浸一下就好。
（9） 甲醛和硫代硫酸鈉（ul/1ml）在使用前，及時(shí)加入到顯色液中。
（10） 在使用前及時(shí)配染色液。
3. 變性PAGE的上樣緩沖液配方？如何準(zhǔn)備上樣的蛋白？是將細(xì)胞用超聲破碎,還是用細(xì)胞裂解液,大多細(xì)胞裂解液中均含有SDS,不知有沒(méi)有用于非變性
PAGE的裂解液.具有操作步驟是什么?
非變性的PAGE buffer就是0.5xTBE,上樣緩沖液可以用普通的loading buffer，含有Tris,溴芬蘭以及甘油即可，甘油是主要的沉淀作用成分。都可以自己
配。細(xì)胞超聲即可，超聲后離心取上清.也有配N(xiāo)ATIVE-PAGE gel所用buffer為1*TBE,用的running buffer也是1*TBE。還有一點(diǎn)就是要在配gel時(shí)考慮能使蛋
白多聚體穩(wěn)定的因素。
4. 做了naive---PAGE沒(méi)有條帶，蛋白質(zhì)是純品，分子量很大，怎么回事呢？
因?yàn)榉肿恿亢艽螅?%的膠濃度較合適。加樣時(shí)加個(gè)marker，可以檢測(cè)膠制備是否有問(wèn)題。銀染方法比較靈敏，如果蛋白是一種酶，且可使某種底物顯色的話(huà)，可以用活性染色試試，更靈敏。
Native-PAGE注意幾個(gè)問(wèn)題
1. 非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳的過(guò)程中，蛋白質(zhì)的遷移率不僅和蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)有關(guān)，還和蛋白質(zhì)的分子量以及分子形狀有關(guān)，其中蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)是最重要
的影響因子，要根據(jù)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)來(lái)選擇對(duì)應(yīng)的電泳緩沖系統(tǒng)；
2. 非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳的過(guò)程中，要注意電壓過(guò)高引起發(fā)熱而導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，所以最好在電泳槽外面放置冰塊以降低溫度；
3. 蛋白質(zhì)的分子量較大，則電泳時(shí)間可以適當(dāng)延長(zhǎng)，以使目的蛋白質(zhì)有足夠的遷移率和其它的蛋白質(zhì)分開(kāi)，反之亦然;
4. 變性樣品的離子強(qiáng)度不能太高（I<0.1mM）。調(diào)整樣品的PH在4.0左右，這對(duì)于能否做好非變性樣品非常重要。上樣BUFFER 中沒(méi)有SDS之外，加入樣品后不能加熱.
蘆薈凝膠
從多年生百合科蘆薈葉的肉汁部分所得的液汁(經(jīng)提純加工)，
成分
主要有蘆薈大黃素，蘆薈蒽酮，多種糖類(lèi)、酶、氨基酸等組成。為淡黃綠色液體，相對(duì)密度為0.98～1.02，pH值4～6?！ ?/p>
用途
主要用于化妝品(完美蘆薈膠）中的皮膚、頭發(fā)保護(hù)用品，具有保濕、防曬、防臭、防肥胖、軟化皮膚，消炎止癢，防粉刺、雀斑等功效。也可用于醫(yī)藥和食品中?！ ?/p>
氣凝膠（aerogels）
氣凝膠（aerogels）沒(méi)有明確而固定的定義，氣凝膠通常是指以納米量級(jí)超微顆粒相互聚集構(gòu)成納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并在網(wǎng)絡(luò)孔隙中充滿(mǎn)氣態(tài)分散介質(zhì)的輕質(zhì)納米固態(tài)材料。
美國(guó)斯坦福大學(xué)的S.S.Kistler首先用水玻璃通過(guò)溶膠-凝膠方法及超臨界干燥技術(shù)制得SiO2氣凝膠。
按其組分，可分為單組分氣凝膠，如SiO2，Al2O3，TiO2，炭氣凝膠（有機(jī)氣凝膠炭化后得到）等；多組分氣凝膠，如SiO2/Al2O3，SiO2/TiO2等。最典型的研究最多的氣凝膠是單組份的SiO2氣凝膠和炭氣凝膠（有機(jī)氣凝膠）。右圖為有機(jī)氣凝膠。
氣凝膠（aerogels）與干凝膠（xerogels）并非同一概念，國(guó)外相關(guān)文獻(xiàn)指出，濕凝膠經(jīng)過(guò)超臨界干燥得到的是氣凝膠，經(jīng)過(guò)常壓干燥得到的是干凝膠。嚴(yán)格講，氣凝膠應(yīng)是塊狀結(jié)構(gòu)，而干凝膠一般是粉體或者顆粒。
氣凝膠因其半透明的色彩和超輕重量，有時(shí)也被稱(chēng)為“固態(tài)煙”或“凍住的煙”。這種新材料看似脆弱不堪，其實(shí)非常堅(jiān)固耐用，不同成份的氣凝膠可以承受不同的溫度，常見(jiàn)的氧化硅氣凝膠可以在絕對(duì)零度到650℃的范圍內(nèi)使用，有些類(lèi)型的氣凝膠最高能承受1400℃的高溫。氣凝膠的這些特性在航天探測(cè)上有多種用途。俄羅斯“和平”號(hào)空間站和美國(guó)“勇氣號(hào)”火星探測(cè)器上，都用到了氣凝膠材料。
氣凝膠是吉尼斯世界紀(jì)錄里最輕的固體。
制備方法
不同氣凝膠的制備方法也不相同。但是其制備歷程大同小異，一般是采用溶膠-凝膠法制備濕凝膠（wet gel），濕凝膠經(jīng)溶劑置換和超臨界工作得到相應(yīng)的氣凝膠?！ ?/p>
氣凝膠的特點(diǎn)
(1)孔隙率很高，可高達(dá)99.8%；科學(xué)家們表示，因?yàn)樗袛?shù)百萬(wàn)小孔和皺摺，所以如果把1立方厘米的氣凝膠拆開(kāi)，它會(huì)填滿(mǎn)一個(gè)有足球場(chǎng)那么大的地方。它的小孔不僅能像一塊綿一樣吸附污染物，還能充當(dāng)氣穴。研究人員認(rèn)為，一些形式的由鉑金制成的氣凝膠能用于加速水解及氫的產(chǎn)生。這樣的話(huà)，氣凝膠就能用來(lái)生產(chǎn)以氫為基礎(chǔ)的燃料。
(2)納米級(jí)別孔洞(~20nm)和三維納米骨架顆粒(2~5nm)；
(3) 高比表面積，可高達(dá)1000m2/g；
(4) 低密度，可低至0.003g/cm3。
?。?）氣凝膠獨(dú)特的結(jié)構(gòu)決定了其具有極低的熱導(dǎo)率，常溫下可以低至0.013W/(m.K)，比空氣的導(dǎo)熱系數(shù)還低。
?。?）強(qiáng)度低，脆性大，由于其比表面積和孔隙率很大，密度很低，導(dǎo)致其強(qiáng)度很低。如SiO2氣凝膠楊氏模量不到10MPa，抗拉強(qiáng)度只有16KPa，斷裂韌度只有0.8kPa.m1/21)孔隙率很高，可高達(dá)99.8%；科學(xué)家們表示，因?yàn)樗袛?shù)百萬(wàn)小孔和皺摺，所以如果把1立方厘米的氣凝膠拆開(kāi)，它會(huì)填滿(mǎn)一個(gè)有足球場(chǎng)那么大的地方。它的小孔不僅能像一塊綿一樣吸附污染物，還能充當(dāng)氣穴。研究人員認(rèn)為，一些形式的由鉑金制成的氣凝膠能用于加速水解及氫的產(chǎn)生。這樣的話(huà)，氣凝膠就能用來(lái)生產(chǎn)以氫為基礎(chǔ)的燃料。
(2)納米級(jí)別孔洞(~20nm)和三維納米骨架顆粒(2~5nm)；
(3) 高比表面積，可高達(dá)1000m2/g；
(4) 低密度，可低至0.003g/cm3。
（5）氣凝膠獨(dú)特的結(jié)構(gòu)決定了其具有極低的熱導(dǎo)率，常溫下可以低至0.013W/(m.K)，比空氣的導(dǎo)熱系數(shù)還低。
（6）強(qiáng)度低，脆性大，由于其比表面積和孔隙率很大，密度很低，導(dǎo)致其強(qiáng)度很低。如SiO2氣凝膠楊氏模量不到10MPa，抗拉強(qiáng)度只有16KPa，斷裂韌度只有0.8kPa.m1/2
氣凝膠應(yīng)用
1.超級(jí)絕熱材料
材料的熱傳導(dǎo)由氣態(tài)傳導(dǎo)、固態(tài)傳導(dǎo)和熱輻射傳導(dǎo)決定。由于氣凝膠材料具有納米多孔結(jié)構(gòu),因此常壓下氣態(tài)熱導(dǎo)率λg很小,真空下熱傳導(dǎo)由固態(tài)傳導(dǎo)和熱輻射傳導(dǎo)決定。同玻璃態(tài)材料相比,納米多孔材料由于高孔隙限制了稀疏骨架中鏈的局部激發(fā)的傳播,使得固態(tài)熱導(dǎo)率λs僅為非多孔玻璃態(tài)材料熱導(dǎo)率的1/500左右。Nilsson等檢測(cè)室溫下氣凝膠熱導(dǎo)率為0.013~0.016W/(m.K),靜態(tài)空氣的熱導(dǎo)率為0.024W/(m.K),即使在800℃的高溫下其導(dǎo)熱系數(shù)才為0.043W/(m.K),是目前隔熱性能最好的固態(tài)材料。
（1）太陽(yáng)能熱水器
太陽(yáng)能熱水器及其他集熱裝置的高效保溫成了能否進(jìn)一步提高太陽(yáng)能裝置的能源利用率和進(jìn)一步提高其實(shí)用性的關(guān)鍵因素。將納米孔超級(jí)絕熱材料應(yīng)用于熱水器的儲(chǔ)水箱、管道和集熱器，將比現(xiàn)有太陽(yáng)能熱水器的集熱效率提高1倍以上，而熱損失下降到現(xiàn)有水平的30%以下。
（2）在熱電池上應(yīng)用
可延長(zhǎng)熱電池的工作壽命,防止生成的熱影響熱電池周?chē)脑骷?/p>
（3）軍事及航天領(lǐng)域
與傳統(tǒng)絕熱材料相比，納米孔氣凝膠超級(jí)絕熱材料可以用更輕的質(zhì)量、更小的體積達(dá)到等效的隔熱效果。這一特點(diǎn)使其在航空、航天應(yīng)用領(lǐng)域具有舉足輕重的優(yōu)勢(shì)。如果用作航空發(fā)動(dòng)機(jī)的隔熱材料，既起到了極好的隔熱作用，又減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量。作為外太空探險(xiǎn)工具和交通工具上的超級(jí)絕熱材料也有很好的應(yīng)用前景。
凝膠在航天中的應(yīng)用遠(yuǎn)不止這些，美國(guó)國(guó)家宇航局的“星塵”號(hào)空間探測(cè)器已經(jīng)帶著它在太空中完成了一項(xiàng)十分重要的使命———收集彗星微粒?！ ?/p>
星塵號(hào)上的氣凝膠方陣
科學(xué)家認(rèn)為，彗星微粒中包含著太陽(yáng)系中最原始、最古老的物質(zhì)，研究它可以幫助人類(lèi)更清楚地了解太陽(yáng)和行星的歷史。2006年，“星塵”號(hào)飛船將帶著人類(lèi)獲得的第一批彗星星塵樣品返回地球。
但收集彗星星塵并不是件容易的事，它的速度相當(dāng)于步槍子彈的6倍，盡管體積比沙粒還要小，可是當(dāng)它以如此高速接觸其它物質(zhì)時(shí)，自身的物理和化學(xué)組成都有可能發(fā)生改變，甚至完全被蒸發(fā)。如今科學(xué)家有了氣凝膠，這個(gè)問(wèn)題就變得很簡(jiǎn)單了。它就像一個(gè)極其柔軟的棒球手套，可以輕輕地消減彗星星塵的速度，使它在滑行一段相當(dāng)于自身長(zhǎng)度200倍的距離后慢慢停下來(lái)。在進(jìn)入“氣凝膠手套”后，星塵會(huì)留下一段胡蘿卜狀的軌跡，由于氣凝膠幾乎是透明的，科學(xué)家可以按照軌跡輕松地找到這些微粒。
（4）工業(yè)及建筑絕熱領(lǐng)域
在工業(yè)及民用領(lǐng)域納米孔超級(jí)絕熱材料有著廣泛和極具潛力的應(yīng)用價(jià)值。首先,在電力、石化、化工、冶金、建材行業(yè)以及其他工業(yè)領(lǐng)域，熱工設(shè)備普遍存在。工業(yè)節(jié)能中,納米孔超級(jí)絕熱材料也起著非常重要的作用,其中有些特殊的部位和環(huán)境，由于受重量、體積或空間的限制,急需高效的超級(jí)絕熱材料?！ ?/p>
2.在催化劑以及催化載體方面的應(yīng)用
氣凝膠是一種由超微粒子組成的固體材料,具有小粒徑、高比表面積和低密度等特點(diǎn),使SiO2氣凝膠催化劑的活性和選擇性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)催化劑,而且它還可以有效減少副反應(yīng)的發(fā)生。Kister制備出SiO2氣凝膠后不久就指出，氣凝膠因其高的孔隙率、比表面積和開(kāi)放的織態(tài)結(jié)構(gòu),在催化劑和催化載體方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，但因小的熱導(dǎo)率和低的滲透性影響了氣凝膠在催化反應(yīng)中的傳熱和傳質(zhì)，使其應(yīng)用受到限制?！ ?/p>
3.在其它方面的應(yīng)用
SiO2氣凝膠具有極高的比表面積和孔隙率,近年來(lái)被廣泛應(yīng)用于Cerenkov探測(cè)器中,以探測(cè)高能帶電粒子和在太空中捕集隕石微粒的介質(zhì)材料。SiO2氣凝膠也曾一度被用于等離子體研究中作為慣性限制熔融試驗(yàn)體目標(biāo)組分。因其具有低的表觀(guān)密度和熱導(dǎo)率,極好的耐高溫性能,氣凝膠作為高效隔熱消音材料很有前途。
由輕原子量元素組成的低密度、微孔分布均勻的SiO2氣凝膠對(duì)氖具有良好的吸附性能,因而為慣性約束聚變實(shí)驗(yàn)研制高增益靶提供了一個(gè)途徑,這對(duì)于利用受控?zé)岷司圩兎磻?yīng)來(lái)獲得廉價(jià)、清潔的能源具有重要意義?！ ?/p>
4.氣凝膠在日常生活中的應(yīng)用
氣凝膠也正走進(jìn)我們的日常生活。運(yùn)動(dòng)器材公司鄧祿普(Dunlop)已經(jīng)研制出一系列用氣凝膠加固的壁球和網(wǎng)球球拍，據(jù)說(shuō)這種球拍能釋放更大的力量。今年初，英國(guó)諾丁漢66歲的鮑勃.斯托克爾擁有了一套用氣凝膠隔熱的房子，他也因此成為擁有這種房子的第一位英國(guó)人。他說(shuō)：“保溫效果大大改善了。我把自動(dòng)調(diào)溫器調(diào)低了5度。這真是一個(gè)不可思議的變化?！?/p>
登山者也開(kāi)始從氣凝膠中受益。去年，一位英國(guó)登山者安妮.帕曼特爾穿上帶氣凝膠鞋墊的靴子爬上珠穆朗瑪峰，就連睡袋也加有這種材料。她說(shuō)：“我唯一的問(wèn)題就是我的腳太熱，這對(duì)一名登山者來(lái)說(shuō)是一個(gè)大難題?！?/p>
不過(guò)，它還沒(méi)能征服時(shí)尚界。Hugo Boss公司推出了一系列用這種材料制成的冬季夾克，但在消費(fèi)者紛紛抱怨這種衣服太熱之后不得不下架。
在環(huán)境保護(hù)及化學(xué)工業(yè)方面，納米結(jié)構(gòu)的氣凝膠還可作為新型氣體過(guò)濾 ，與其它材料不同的是該材料孔洞大小分布均勻，氣孔率高，是一種高效氣體過(guò)濾材料。由于該材料特別大的比表而積．氣凝膠在作為新型催化劑或催化劑的載體方而亦有廣闊的應(yīng)用前景?！ ?/p>
5.在電化學(xué)方面的應(yīng)用
在儲(chǔ)能器件方而，有機(jī)氣凝膠經(jīng)過(guò)燒結(jié)工藝處理后將得到碳?xì)饽z 這種導(dǎo)電的多孔材料是繼纖維狀活性碳以后發(fā)展起來(lái)的一種新型碳素材料，它具有很大的比表面積(600—1000 m2／g)和高電導(dǎo)率(10~25 s／cm)．而目．密度變化范圍廣(0.05~1.0 g／cm3)．如在其微孔洞內(nèi)充人適當(dāng)?shù)碾娊庖?，可以制成新型可充電電池，它具有?chǔ)電容量大、內(nèi)阻小、重量輕、充放電能力強(qiáng)、可多次重復(fù)使用等優(yōu)異特性，初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：碳?xì)饽z的充電容量達(dá)3×104／kg2，功率密度為7 kw／kg，反復(fù)充放電性能良好?！ ?/p>
6.儲(chǔ)氫材料
氫能具有很高的熱值，燃燒釋能后的產(chǎn)物是水，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，此外，氫能為可再生能源，不會(huì)枯竭，
因而被譽(yù)為21世紀(jì)的綠色新能源。美國(guó)Lawrence Livermore國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和伊利諾斯大學(xué)研究表明：炭氣凝膠具有高比表面積、低密度、連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)且孔洞尺寸很小又與外界相通，具有優(yōu)良的吸、放氫性能。美國(guó)能源部于2005年專(zhuān)門(mén)設(shè)立了機(jī)構(gòu)，研究摻雜金屬的炭氣凝膠貯氫，并給予財(cái)政資助?！ ?/p>
7.氣體或者液體吸附
氣凝膠還可以用作吸附材料，不如吸附CO2氣體，吸附一些化學(xué)有毒蒸汽，吸附炸藥廢水等?！ ?/p>
研究機(jī)構(gòu)
目前國(guó)際上關(guān)于氣凝膠材料的研究工作主要集中在德國(guó)的維爾茨堡大學(xué)、BASF公司、美國(guó)的勞倫茲.利物莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、桑迪亞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，法國(guó)的蒙彼利埃材料研究中心，日本高能物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，美國(guó)aspen公司，美國(guó)宇航局等。國(guó)內(nèi)主要集中在同濟(jì)大學(xué)波爾固體物理實(shí)驗(yàn)室、國(guó)防科技大學(xué)、紹興納諾高科、英德埃力生、山東科技大學(xué)等?！ ?/p>
國(guó)內(nèi)外工業(yè)化生產(chǎn)情況
作為新興納米材料，目前世界能工業(yè)生產(chǎn)的企業(yè)不多，國(guó)際上較知名的有美國(guó)的ASPEN和CABOT，國(guó)內(nèi)進(jìn)行氣凝膠商業(yè)化的企業(yè)有浙江紹興的納諾高科股份有限公司，英德市的埃力生亞太電子有限公司?！ ?/p>
凝膠護(hù)膚品
天然凝膠是存在于植物凝膠（海和陸地的植物）、動(dòng)物凝膠、高山凝膠（礦物）等大自然中，是自然界存在的粘質(zhì)，但又具有它們各自的特性。從這些天然物質(zhì)中提煉出來(lái)的全新凝膠成分，多種凝膠成分相互組合，讓肌膚體驗(yàn)一種從未有過(guò)的感覺(jué)。
從纖維素、植物種子和礦物天然物質(zhì)中提煉出來(lái)的全新凝膠成分，將其中的粘質(zhì)體通過(guò)生化工程，合成肌膚中真正需要的細(xì)胞間脂質(zhì)。
深海凝膠： 含豐富的維他命，微量礦物元素，有效預(yù)防老化。
植物凝膠： 促進(jìn)皮膚的再生，具有消炎，鎮(zhèn)靜的功能。
高山凝膠： 具有殺菌、防腐的功能和良好的吸附能力。
動(dòng)物凝膠： 活化細(xì)胞、增加肌膚的彈性及保濕能力?！?/p>
針對(duì)皮膚干燥問(wèn)題，以及揮之不去的肌膚煩惱，迄今為止的化妝品主要是補(bǔ)充水分和油分，并沒(méi)有滿(mǎn)足肌膚真正需要，人的皮膚細(xì)胞中與自然界凝膠有著同樣的保濕功能，這就是凝膠重要的品質(zhì)因素。天然凝膠具有良好的透氣性來(lái)實(shí)現(xiàn)滋潤(rùn)與鎖水，讓肌膚保持持久的親膚性。
目前，凝膠護(hù)膚品以其天然、安全、無(wú)油、無(wú)添加而風(fēng)靡日本美容界，如誠(chéng)美的“細(xì)胞源”原裝進(jìn)口系列產(chǎn)品。在中國(guó)，凝膠護(hù)膚品處于剛剛起步階段，比較知名的如jeru肌如凝膠護(hù)膚品。但可以預(yù)見(jiàn)，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，凝膠護(hù)膚品將受到越來(lái)越多中國(guó)愛(ài)美人士的青睞。
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