新型醫(yī)學(xué)生物材料——細菌纖維素的制備與表征.pdf

1、細菌纖維素(Bacterial Cellulose,簡稱BC)又稱為微生物纖維素(MicrobialCellalose),它是一種由細菌產(chǎn)生的生物高聚物。從纖維素的分子組成看,BC和植物纖維素一樣都是由β-D-葡萄糖通過β-1,4-糖苷鍵結(jié)合成的直鏈,又稱為β-1,4-葡聚糖。但從物理、化學(xué)、機械性能來看,它具有自己獨特的性質(zhì),例如高的結(jié)晶度、高的持水性、超細納米纖維網(wǎng)絡(luò)、高抗張強度和彈性模量等,是一種新型納米,土物材料,已應(yīng)用于食品、

2、造紙、醫(yī)學(xué)材料、聲音振動膜等各個領(lǐng)域,現(xiàn)已成為國際的研究熱點。
　　 血管材料一直是全世界研究的熱點,全世界每年要施行的許多血管重建手術(shù)。由于自體血管來源有限,而異體血管的排異作用,以及來源少和價格昂貴等原因,常不得不使用人工合成血管作為替代品。尋找新型可代替的血管材料是最近的研究熱點,近30年來,人們一直在致力于這方面的研究。
　　 目前國內(nèi)外利用微生物合成管狀細菌纖維素的研究主要都以透氧性的硅膠管為介質(zhì)采用靜態(tài)培養(yǎng)的

3、方法發(fā)酵制備,但是靜念法發(fā)酵時制備得到的管狀細菌纖維素材料具有一定的局限性,比如:管狀材料的厚度較薄、管狀材料的長度受限、發(fā)酵周期長、靜態(tài)制備容易出現(xiàn)分層現(xiàn)象等。因此,本課題通過利用細菌纖維素吸附生長,而且是好氧生長的特性,結(jié)合動態(tài)法和靜態(tài)法的優(yōu)點,設(shè)計出了一種制備管狀細菌纖維素材料的亞靜態(tài)生物反應(yīng)器,并對該反應(yīng)器的一些設(shè)計參數(shù)以及利用該反應(yīng)器制備管狀細菌纖維素的條件進行了優(yōu)化,為以后制備管狀材料提供理論依據(jù)。
　　 本研究以A

4、cetobacter xylinum為生產(chǎn)菌種,研究了動態(tài)法發(fā)酵制備管狀細菌纖維素材料的性能。結(jié)果發(fā)現(xiàn)動態(tài)法下制備合成的細菌纖維素具有明顯的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢,在靜態(tài)下制備的管狀材料具有明顯的分層現(xiàn)象,而動態(tài)法制備的管狀材料結(jié)構(gòu)均一,在電鏡下沒有分層現(xiàn)象。通過對材料不同方向的力學(xué)測試以及結(jié)果分析找出了含水率、培養(yǎng)時間和管狀材料強力之間存在一定的函數(shù)關(guān)系。
　　 本研究對細菌纖維素的溶解性能進行了研究。有關(guān)細菌纖維素的溶解,目前報道的主要是

5、LiCl/DMAC體系,但是該體系價格昂貴,僅適合實驗室研究。本課題采用綠色溶劑——離子液體作為溶解體系,分別研究了不同形態(tài)細菌纖維素在兩種離子液體中的溶解差異,研究了不同溫度、不同轉(zhuǎn)速對細菌纖維素的溶解影響,考察了溶解后細菌纖維素的析出以及離子液體的回收。結(jié)果表明:纖維素均能很好地溶解在離子液體中。隨著溫度和轉(zhuǎn)速的增加,細菌纖維素在離子液體中的溶解效率變大,[AMIM]Cl離子液體的最大溶解度為3％,[BMIM]Cl的溶解度為1.2%

6、。兩種離子液體的回收率分別為96%和94%,本研究是首次報道[AMIM]Cl離子液體對細菌纖維素的可溶性。
　　 本研究又以靜態(tài)發(fā)酵制備纖維素為研究對象,考察了細菌纖維素的改性研究,研究了在發(fā)酵培養(yǎng)基中添加瓊脂、可溶淀粉、明膠、殼聚糖等高分子物質(zhì)對合成的細菌纖維素強力的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn):瓊脂、可溶性淀粉、明膠都在一定程度上提高了合成的細菌細菌纖維素的強力。殼聚糖由于本身具有抑菌作用,抑制了木醋桿菌的生長,所以基本上不能合成纖維素,