Multivariate Polymer Laboratory on Synthesis of Alginate Hydrogel Beads and Analysis of Dye Loading and Release
Multivariate Polymer Laboratory on Synthesis of Alginate Hydrogel Beads and Analysis of Dye Loading and Release
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海藻酸盐水凝胶珠的合成及染料负载和释放分析的多元聚合物实验室
DOI：
10.1021/acs.jchemed.2c00649
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发表时间：
2022
影响因子：
3
通讯作者：
Kharlampieva, Eugenia
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Dolmat, Maksim;Thomas, Claire;Kozlovskaya, Veronika;Kharlampieva, Eugenia
我们已经开发了一个多变量和多学科的实验室实验上的各种尺寸的海藻酸盐水凝胶珠的合成和染料封装的高年级本科生和研究生。本实验向学生介绍高分子化学、材料科学和药物输送中的几个常见概念。实验系列运行在两个3小时的实验室，学生首先合成海藻酸盐珠滴加到水氯化钙的海藻酸盐溶液。藻酸盐珠粒大小通过滴管开口进行物理调节，并通过交联离子变化、交联时间和表面活性剂进行化学调节。在第二次实验室课程中，学生使用模型染料探索珠子尺寸和溶液环境对凝胶负载能力、包封效率和控制释放的影响。最后，学生们向全班展示他们的结果、方法和数据分析。一份报告和一次考试可以让学生展示他们的知识。学生在整个项目中学习关键的药物输送概念，包括控制粒度，装载能力和封装效率。他们还对凝胶颗粒的应用以及工业和学术研究中使用的标准技术获得了有价值的见解。开发的实验室经验包括不同难度的实验，可以通过简化建议的实验室程序来适应一年级和二年级的本科生。
We have developed a multivariate and multidisciplinary lab experiment on the synthesis of alginate hydrogel beads of various sizes and dye encapsulation for upper-division undergraduate and graduate students. This experiment introduces students to several common concepts in polymer chemistry, materials science, and drug delivery. The experiment series runs over two 3-h laboratories where students first synthesize alginate beads by dropwise addition of an alginate solution into aqueous CaCl2. The alginate bead size is regulated physically via the dropper opening and chemically via cross-linking ion variation, cross-linking time, and surfactant. During the second lab session, students explore the effects of bead size and solution environment on the gel’s loading capacity, encapsulation efficiency, and controlled release using a model dye. Finally, students present their results, methodology, and data analysis to the class. A report and an exam allow the students to demonstrate their knowledge. Students learn critical drug delivery concepts throughout the project, including controlling particle size, loading capacity, and encapsulation efficiency. They also acquire valuable insight into the applications of gel particles and standard techniques used in industrial and academic research. The developed lab experience includes experiments of varying difficulty and can be adapted to first- and second-year undergraduate students by simplifying the suggested laboratory procedures.
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