功能性電紡納米纖維膜的制備、改性及其應用.pdf

1、近年來,靜電紡絲技術具有操作簡單、成本低等特點,且產生的纖維具有納米級的結構,纖維膜的比表面積較大、孔隙率高、具有三維結構的優(yōu)點,已受到了很多研究者的關注。電紡形成的纖維膜已被應用到各個領域,例如,過濾、催化、光電工程、傳感技術、組織工程、食品包裝等。在靜電紡絲過程中,將不同的材料混合或經層層自組裝技術將不同的材料組裝到纖維膜中,復合纖維膜的性質及應用范圍都得到提升。在電紡溶液中混入蛋白質或天然高分子,使得纖維膜的生物相容性得到提高;混

2、入無機材料,纖維膜的熱穩(wěn)定性得到提高。累托石作為層狀硅酸鹽的一種,具有高溫穩(wěn)定性、高分散性和高塑性 、吸附性和陽離子交換、層間孔徑和電荷密度可調控、阻隔紫外線性、片層易分離性等優(yōu)良的性質,已被廣泛的應用于研究。在纖維膜中加入累托石,纖維膜的熱性能和抗菌性能都有很大的改變。因此在本研究中,通過混紡和層層自組裝技術,將累托石或有機累托石加入到纖維膜中,研究了其對纖維膜的熱性能、結晶性、抑菌性等性能的影響,以及復合納米纖維膜對L929細胞的毒

3、性。
　　本文研究的主要內容及主要結論如下:
　　1.首先,利用靜電紡絲技術成功電紡了不同比例的聚乙烯醇-雞蛋清蛋白-累托石納米纖維膜。其次,通過掃描電鏡觀察了納米纖維膜的形態(tài)和結構,發(fā)現(xiàn)納米纖維膜的形態(tài)受不同因素的影響,例如,溶液粘度、電導率等;X-射線能譜和傅立葉紅外光譜的結果證明了雞蛋清蛋白和累托石成功混入到纖維膜中;X-射線小角衍射數(shù)據(jù)證實了層狀累托石被剝離,并討論了累托石被剝離的機理,原因是聚乙烯醇分子和雞蛋清蛋白

4、分子插入到累托石的層狀結構中,使層間距變大,最后在帶正電的雞蛋清蛋白和帶負電的層狀累托石之間產生的靜電力導致累托石的層狀結構被破壞。X-射線廣角衍射說明聚乙烯醇的結晶性受到雞蛋清蛋白和累托石的影響。差示掃描量熱儀和熱重分析的結果證實了累托石可提高復合纖維膜的熱穩(wěn)定性。最后,MTT分析結果說明了所有的納米纖維膜對L929細胞沒有毒性,且有利于細胞的增殖。以上結果說了復合納米纖維膜可用于組織工程等生物醫(yī)學領域。
　　2.通過對殼聚糖和

5、累托石的改性,分別制備了羧甲基殼聚糖季銨鹽和有機累托石,并利用傅立葉紅外光譜儀分析了其改性前后分子結構發(fā)生的改變。將電紡的醋酸纖維素膜水解成帶負電的纖維素膜,使用層層自組裝技術將羧甲基殼聚糖季銨鹽、有機累托石和海藻酸鈉組裝到纖維素膜上。利用掃描電鏡觀察了自組裝前后纖維膜形態(tài)的變化,結果顯示纖維膜經自組裝后,由于靜電吸引力的作用形成了平行的纖維素;X-射線多功能電子能譜證實了羧甲基殼聚糖季銨鹽和有機累托石成功被組裝到纖維膜上;X-小角衍射

6、結果證實了有機累托石的層間距增大到5.45 nm;X-射線廣角衍射結果表面,組裝后纖維膜的結晶性能受到影響,且羧甲基殼聚糖季銨鹽和有機累托石之間形成了交互結構。最后,研究了纖維素纖維膜和不同組裝層數(shù)的纖維膜對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌抑制性能,結果表面所有的纖維膜對細菌都有抑制作用且對金黃色葡萄的抑制效果更好。此外,隨著組裝層數(shù)的增多抑制效果越好,當纖維膜的最外層為羧甲基殼聚糖季銨鹽或者羧甲基殼聚糖季銨鹽-有機累托石的混合物時,抑菌效果比