功能性细菌纤维素材料的制备及其表征

发布时间：2017-11-07 02:29

  本文关键词：功能性细菌纤维素材料的制备及其表征

  更多相关文章： 细菌纤维素 壳聚糖 离子交联 伤口敷料 微孔支架材料 组织工程

【摘要】：细菌纤维素(bacterial cellulose,简称BC)是由微生物发酵产生的具有三维纳米网状结构的纤维素材料,它拥有众多独特性质,如极强的持水性、高聚合度和结晶度、高的湿抗张强度,以及良好的生物相容性等优点,在创伤敷料、人工血管、组织工程支架等生物医学领域具有广阔的应用前景。然而纯BC膜并不具有抗菌性,而且在高润涨条件下其机械性能不佳,对各类药物也没有明显的缓释作用。除此之外,纯BC致密的纳米网格结构使得细胞没有足够的空间进行生长分化。这些缺点使得BC材料无法更好地应用于创伤敷料和组织工程领域,大大地限制了BC材料在医用领域的发展。为了克服BC材料的以上缺点和不足,使其能更好地应用于创伤敷料与组织工程领域,本研究制备了两种功能性BC材料。第一种是制备了离子交联型BC-壳聚糖复合膜。通过前期浸渍壳聚糖,再使用柠檬酸钠作为离子交联剂,制备出该复合膜;通过透光率测试、红外光谱、扫描电镜和热重分析(TGA),以及测量壳聚糖含量、含水率、机械强度和抗菌性能,并通过体外释放小分子药物萘普生(Naproxen)与大分子药物模拟物牛血清蛋白(BSA)等手段,对复合水凝胶膜的结构与性能进行了一系列的表征。研究发现BC-壳聚糖复合膜的孔隙率相对于纯BC更低,内部网络结构更为致密。在pH为2.2的溶液中,bc-壳聚糖的透光率因壳聚糖的溶解会随着时间的延长而逐渐上升,最终变得透明,这说明bc-壳聚糖在ph为2.2的环境中不稳定,而在其它ph环境中较稳定。复合水凝胶的热稳定性由于壳聚糖的加入由原来的一级热解变为二级热解。抗菌性能研究表明,bc-壳聚糖水凝胶复合膜对大肠杆菌与金黄色葡萄杆菌均能达到99.9%以上的抗菌率,抗菌效果较好。机械性能研究表明bc-壳聚糖的机械强度比纯bc有较大提高,bc-壳聚糖的杨氏模量是纯bc的4倍以上。以小分子药物萘普生为模式药物进行药物缓释研究发现,萘普生在纯bc及其复合膜两种材料上没有明显的缓释行为,但是,当环境ph值低至2.2时,萘普生的释放均明显变缓。以牛血清为模式蛋白药物进行药物缓释性能的研究发现,其在ph值为6.4和8.0时分别具有一定程度的药物缓释行为。该实验结果表明bc-壳聚糖复合膜具有作为抗菌型创伤敷料以及作为伤口药物缓释敷料的应用潜力。第二种功能化bc膜是多微孔bc膜。通过浸渍了过氧化氢的bc膜与亚氯酸钠反应,瞬间释放气体在细菌纤维素水凝胶内部形成50-800μm的气孔,制备出微孔bc水凝胶。通过红外光谱测试、含水率表征、光学显微镜和场发射扫描电镜观察、机械性能以及细胞相容性测试等手段,发现bc水凝胶膜的纤维素在致孔反应过程中没有发生氧化。多微孔bc水凝胶的含水率高达99%以上,与纯bc水凝胶没有明显差异。通过控制反应体系中过氧化氢与亚氯酸钠的体积质量比,可以调节多孔细菌纤维素内部气孔的大小。多微孔bc内部气孔形状无规则,拉力测试发现多孔细菌纤维素的应力应变平均值及杨氏模量相对于原细菌纤维素都有所减小。细胞相容性研究发现,原BC上细胞生长缓慢,而在多微孔BC水凝胶上,细胞生长迅速。以该技术制备多微孔细菌纤维素水凝胶,不仅方法简便易行,制备过程绿色无污染,而且制备出的微孔细菌纤维素具有成为骨组织工程支架的潜力。
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R318.08

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本文编号：1150463