本文關(guān)鍵詞：功能性細(xì)菌纖維素材料的制備及其表征

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【摘要】：細(xì)菌纖維素(bacterial cellulose,簡稱BC)是由微生物發(fā)酵產(chǎn)生的具有三維納米網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的纖維素材料,它擁有眾多獨(dú)特性質(zhì),如極強(qiáng)的持水性、高聚合度和結(jié)晶度、高的濕抗張強(qiáng)度,以及良好的生物相容性等優(yōu)點(diǎn),在創(chuàng)傷敷料、人工血管、組織工程支架等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而純BC膜并不具有抗菌性,而且在高潤漲條件下其機(jī)械性能不佳,對各類藥物也沒有明顯的緩釋作用。除此之外,純BC致密的納米網(wǎng)格結(jié)構(gòu)使得細(xì)胞沒有足夠的空間進(jìn)行生長分化。這些缺點(diǎn)使得BC材料無法更好地應(yīng)用于創(chuàng)傷敷料和組織工程領(lǐng)域,大大地限制了BC材料在醫(yī)用領(lǐng)域的發(fā)展。為了克服BC材料的以上缺點(diǎn)和不足,使其能更好地應(yīng)用于創(chuàng)傷敷料與組織工程領(lǐng)域,本研究制備了兩種功能性BC材料。第一種是制備了離子交聯(lián)型BC-殼聚糖復(fù)合膜。通過前期浸漬殼聚糖,再使用檸檬酸鈉作為離子交聯(lián)劑,制備出該復(fù)合膜;通過透光率測試、紅外光譜、掃描電鏡和熱重分析(TGA),以及測量殼聚糖含量、含水率、機(jī)械強(qiáng)度和抗菌性能,并通過體外釋放小分子藥物萘普生(Naproxen)與大分子藥物模擬物牛血清蛋白(BSA)等手段,對復(fù)合水凝膠膜的結(jié)構(gòu)與性能進(jìn)行了一系列的表征。研究發(fā)現(xiàn)BC-殼聚糖復(fù)合膜的孔隙率相對于純BC更低,內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為致密。在pH為2.2的溶液中,bc-殼聚糖的透光率因殼聚糖的溶解會隨著時(shí)間的延長而逐漸上升,最終變得透明,這說明bc-殼聚糖在ph為2.2的環(huán)境中不穩(wěn)定,而在其它ph環(huán)境中較穩(wěn)定。復(fù)合水凝膠的熱穩(wěn)定性由于殼聚糖的加入由原來的一級熱解變?yōu)槎墴峤�。抗菌性能研究表�?bc-殼聚糖水凝膠復(fù)合膜對大腸桿菌與金黃色葡萄桿菌均能達(dá)到99.9%以上的抗菌率,抗菌效果較好。機(jī)械性能研究表明bc-殼聚糖的機(jī)械強(qiáng)度比純bc有較大提高,bc-殼聚糖的楊氏模量是純bc的4倍以上。以小分子藥物萘普生為模式藥物進(jìn)行藥物緩釋研究發(fā)現(xiàn),萘普生在純bc及其復(fù)合膜兩種材料上沒有明顯的緩釋行為,但是,當(dāng)環(huán)境ph值低至2.2時(shí),萘普生的釋放均明顯變緩。以牛血清為模式蛋白藥物進(jìn)行藥物緩釋性能的研究發(fā)現(xiàn),其在ph值為6.4和8.0時(shí)分別具有一定程度的藥物緩釋行為。該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明bc-殼聚糖復(fù)合膜具有作為抗菌型創(chuàng)傷敷料以及作為傷口藥物緩釋敷料的應(yīng)用潛力。第二種功能化bc膜是多微孔bc膜。通過浸漬了過氧化氫的bc膜與亞氯酸鈉反應(yīng),瞬間釋放氣體在細(xì)菌纖維素水凝膠內(nèi)部形成50-800μm的氣孔,制備出微孔bc水凝膠。通過紅外光譜測試、含水率表征、光學(xué)顯微鏡和場發(fā)射掃描電鏡觀察、機(jī)械性能以及細(xì)胞相容性測試等手段,發(fā)現(xiàn)bc水凝膠膜的纖維素在致孔反應(yīng)過程中沒有發(fā)生氧化。多微孔bc水凝膠的含水率高達(dá)99%以上,與純bc水凝膠沒有明顯差異。通過控制反應(yīng)體系中過氧化氫與亞氯酸鈉的體積質(zhì)量比,可以調(diào)節(jié)多孔細(xì)菌纖維素內(nèi)部氣孔的大小。多微孔bc內(nèi)部氣孔形狀無規(guī)則,拉力測試發(fā)現(xiàn)多孔細(xì)菌纖維素的應(yīng)力應(yīng)變平均值及楊氏模量相對于原細(xì)菌纖維素都有所減小。細(xì)胞相容性研究發(fā)現(xiàn),原BC上細(xì)胞生長緩慢,而在多微孔BC水凝膠上,細(xì)胞生長迅速。以該技術(shù)制備多微孔細(xì)菌纖維素水凝膠,不僅方法簡便易行,制備過程綠色無污染,而且制備出的微孔細(xì)菌纖維素具有成為骨組織工程支架的潛力。
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R318.08

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本文編號：1150463