功能性電紡納米纖維膜的制備、改性及其應(yīng)用.pdf

1、近年來,靜電紡絲技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn),且產(chǎn)生的纖維具有納米級(jí)的結(jié)構(gòu),纖維膜的比表面積較大、孔隙率高、具有三維結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn),已受到了很多研究者的關(guān)注。電紡形成的纖維膜已被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域,例如,過濾、催化、光電工程、傳感技術(shù)、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(jīng)層層自組裝技術(shù)將不同的材料組裝到纖維膜中,復(fù)合纖維膜的性質(zhì)及應(yīng)用范圍都得到提升。在電紡溶液中混入蛋白質(zhì)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(jī)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(diào)控、阻隔紫外線性、片層易分離性等優(yōu)良的性質(zhì),已被廣泛的應(yīng)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(shù),將累托石或有機(jī)累托石加入到纖維膜中,研究了其對(duì)纖維膜的熱性能、結(jié)晶性、抑菌性等性能的影響,以及復(fù)合納米纖維膜對(duì)L929細(xì)胞的毒

3、性。
　　本文研究的主要內(nèi)容及主要結(jié)論如下:
　　1.首先,利用靜電紡絲技術(shù)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(jié)構(gòu),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(dǎo)率等;X-射線能譜和傅立葉紅外光譜的結(jié)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(shí)了層狀累托石被剝離,并討論了累托石被剝離的機(jī)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(jié)構(gòu)中,使層間距變大,最后在帶正電的雞蛋清蛋白和帶負(fù)電的層狀累托石之間產(chǎn)生的靜電力導(dǎo)致累托石的層狀結(jié)構(gòu)被破壞。X-射線廣角衍射說明聚乙烯醇的結(jié)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(jié)果證實(shí)了累托石可提高復(fù)合纖維膜的熱穩(wěn)定性。最后,MTT分析結(jié)果說明了所有的納米纖維膜對(duì)L929細(xì)胞沒有毒性,且有利于細(xì)胞的增殖。以上結(jié)果說了復(fù)合納米纖維膜可用于組織工程等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
　　2.通過對(duì)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(jī)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(jié)構(gòu)發(fā)生的改變。將電紡的醋酸纖維素膜水解成帶負(fù)電的纖維素膜,使用層層自組裝技術(shù)將羧甲基殼聚糖季銨鹽、有機(jī)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(jié)果顯示纖維膜經(jīng)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(shí)了羧甲基殼聚糖季銨鹽和有機(jī)累托石成功被組裝到纖維膜上;X-小角衍射

6、結(jié)果證實(shí)了有機(jī)累托石的層間距增大到5.45 nm;X-射線廣角衍射結(jié)果表面,組裝后纖維膜的結(jié)晶性能受到影響,且羧甲基殼聚糖季銨鹽和有機(jī)累托石之間形成了交互結(jié)構(gòu)。最后,研究了纖維素纖維膜和不同組裝層數(shù)的纖維膜對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌抑制性能,結(jié)果表面所有的纖維膜對(duì)細(xì)菌都有抑制作用且對(duì)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(dāng)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(jī)累托石的混合物時(shí),抑菌效果比