纤维素(Cellulose)是自然界最丰富的天然生物聚合物,由D-吡喃葡萄糖通过β-1,4糖苷键连接而成。与植物纤维素相比,细菌纤维素(Bacterial Cellulose, BC)不含木质素和半纤维素,是由微生物在培养过程中形成的纳米级**纤维,其纤维膜具有高的孔隙率、机械强度、弹性模量、结晶度、纯度以及良好的生物相容性等特点,是修复缺损组织良好的替代物。
静电纺丝法是制备连续微纳米纤维的常用方法,通过调控制备工艺可获得纤维直径和纤维膜结构可控的支架材料。在众多合成材料中,聚己内酯(Polycaprolactone,PCL)由ε-己内酯开环聚合而成,具有良好的生物相容性、生物可降解性和可塑性。
本研究利用静电纺丝法制备PCL微米纤维,通过微米尺度的PCL纤维膜与纳米尺度的BC纤维原位复合,利用PCL微米纤维作为骨架引导BC**纳米纤维的形成,形成微纳米结构复合的BC/PCL复合材料,
BC纳米纤维/PCL微米纤维复合膜的制备
将PCL固体加入三氯甲烷/甲醇(体积比5∶1)混合溶液中配制成质量分数为10%、11%、12%的纺丝溶液,室温条件下搅拌过夜,溶液转移至10 mL注射器中,利用注射泵控制纺丝流率为10 mL/h,在电压17 kV,纺丝距离为25 cm条件下进行静电纺丝,并用滚筒接收装置进行接收得到所需样品。为得到BC纳米纤维/PCL微米纤维复合膜,将制备的PCL微米纤维膜紫外灭菌1 h,再置于培养基表面,30 ℃静置培养7 d后,用1% NaOH(W/V)溶液处理,ddH2O清洗及中和后得到复合膜。
静电纺PCL微米纤维形貌
图1为有所不同产品品质得分PCL电磁干扰纺毫米食物纤维复印机扫描电镜手机照片,借助调低PCL静电能纺丝纺丝液溶水平高考分数和纺丝规格,可而来毫米级弹性纤维框架。报告单彰显,做到纺丝间距为25 cm时,PCL纺丝液的质量高考分数对食物纤维形貌及直径约有长定不良影响。现在PCL纺丝液质理考试高考分数延长,植物纤维的平均直劲延长,由质理考试高考分数10%时的6.47±1.43 μm增多至7.02±0.55 μm(12%)。我们选取溶质质量管理高考成绩11%的纺丝液使用消除静电纺丝,制得BC纳米级纤维棉/PCL2um玻纤符合膜(纤维板总值口径如表1一样)。
通过将静电纺微米纤维膜与BC原位复合,制得BC纳米纤维/PCL微米纤维复合膜,培养7 d后将复合膜经氢氧化钠和去离子水处理。图2为复合膜表面和截面的扫描电镜照片。由图2可见,BC的纳米纤维可渗入微米纤维网络内部。研究表明静电纺膜孔径与纤维直径具有相关性,纤维膜孔径随纤维直径的增加有增加的趋势[9]。本文利用静电纺技术获得PCL微米纤维,在BC/PCL复合材料合成过程中,PCL微米纤维膜置于BC培养基表面,BC纳米纤维至下而上生长,渗透入PCL微米纤维膜内部,向上生长过程中,形成PCL微米纤维与BC纳米纤维紧密结合的复合膜,且实验结果显示微米纤维未影响菌株的生长,对形成的BC的形貌无明显影响,为BC与微米纤维复合提供可行方式。
BC/PCL复合纤维膜的FTIR光谱分析
红外光谱分析是表征物质中分子结构和化学键的一种分析方法。图3为BC膜、静电纺PCL微米纤维膜、BC纳米纤维/PCL微米纤维复合膜的红外光谱图。图3可以看出纯BC膜的特征峰,其中3 396 cm-1是OH的吸收峰,2 900 cm-1处的吸收峰对应于—CH2和—CH3基团的C—H伸缩振动峰。1 160 cm-1、1 058 cm-1处的吸收峰对应C—O—C对称伸缩振动和C—O键的伸缩振动。PCL的特征峰为1 731 cm-1C—OO伸缩振动峰和1 240 cm-1处的C—O—C伸缩振动峰。BC与PCL纤维复合后,红外光谱出现PCL1 731 cm-1和1 240 cm-1处的吸收峰,1 633 cm-1处吸收峰较强,为BC膜引起。结果表明复合膜中的BC与PCL微米纤维成功复合。
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