AFM在鞣制机理研究中的应用

AFM在鞣制机理研究中的应用探究鞣制过程对天然胶原结构的影响一直是皮革学科重要的科学问题，借助于现代分析测试技术手段，深入探求鞣制机理，使得这方面的理论和证据不断丰富。Gayatri等［18］利用AFM研究了三价铬的不同聚集体(H2O)4Cr(OH)2Cr(H2O)4(二聚体)、Cr3(OH)4(H2O)9(三聚体)和Cr4(OH)4(O)2(H2O)123(四聚体)与原生鼠尾跟腱胶原的相互作用，二聚体与原生胶原纤维作用后使其D周期减小8nm左右，三聚体使其略有减小，而四聚体对其没有影响;分析原因认为二聚体的尺寸小，更易渗透，取代胶原表面水合层的水分子，从而导致其D周期减小，三聚体热力学亲和力差，自身不稳定，因而作用较弱，四聚体反应活性低，对胶原纤维D周期没有影响。作者又研究了这3种聚集体与分离提取的鼠尾胶原的相互作用，发现二聚体可以让胶原单体按照四分之一错列方式聚集，而三聚体只能让胶原单体聚集成网状，推测是二聚体先与胶原上天冬氨酸和谷氨酸的羧基反应，然后再将形成的小纤维按四分之一错列方式组装，三聚体可能由于尺寸大而不能将胶原分子按照四分之一错列方式聚集。

为探讨NaCl和Na2SO4对胶原－铬和胶原－铝反应的影响，王寅齐等测定了NaCl和Na2SO4对Cr(Ⅲ)和Al(Ⅲ)在胶原纤维上的结合量的影响，并利用AFM对胶原在中性盐存在时的形貌进行了观察，认为NaCl可以通过破坏胶原表面的水膜，促进胶原聚集，减小胶原纤维间的距离，从而有利于胶原与金属鞣剂的反应;Na2SO4也会促进胶原聚集，但由于SO42－对金属鞣剂产生了较强的蒙金属鞣剂的反应。这种解释似乎还值得讨论，或许从盐对胶原－鞣剂形成的超分子结构的稳定性影响方面来考虑更为合理。

范浩军等在研究纳米SiO2或TiO2鞣制机理时，使用AFM表征了SiO2在胶原中的大小及分布。当SiO2的用量低于3%(与干胶原的质量比)时，SiO2在胶原中分散均匀平整，尺寸为50～90nm，当SiO2的用量低于4%时，纳米粒子仍然分散均匀，尺寸低于200nm，但是当SiO2的用量高于6%时，出现了500nm以上的大团聚体。

目前用AFM研究鞣制机理仍然停留在形貌成像上，如果能充分利用AFM的各项功能如力一曲线分析技术，或者与其它分析测试手段相结合，可能会获得更多有价值的信息。