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·1696· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷
聚乳酸(Polylactide, PLA)作为可生物降解高 XRD 及 SEM 对 BC、PLA 及 BC/PLA 复合膜的结构
分子材料典型代表,因具有良好的生物相容性、血 与性能进行了表征与测试。该方法工艺简单,绿色
[5]
液相容性、体外抗凝血性 [1-4] 及热塑性而备受关注 , 环保,所制备 BC/PLA 复合膜可满足医药材料所要
但 PLA 耐热性差、强度差等缺点阻碍了其广泛应 求的良好生物降解性、生物相容性及细胞界面、力
[6]
用 。因而国内外很多学者对其进行了改性研究, 学性能等要求 [15] ,在人造皮肤、医用纱布等伤口敷
如共混改性、共聚及纳米复合改性等。细菌纤维素 料及组织工程支架等方面具有较大应用潜力。
(Bacterial cellulose, BC)是由微生物合成的,为吡
1 实验部分
喃葡萄糖残基以 β-1,4-糖苷键连接而成的链状高分
[7]
子聚合物 ,呈现独特的三维网状结构,具有高持水
1.1 试剂与仪器
性、高结晶度、高抗张强度和弹性模量、良好的生 PLA 2003d,美国 Nature Works 公司;医药级
物相容性及可生物降解性 [8-9] 等优点。将 BC 与 PLA
双氯芬酸钾,武汉贝尔卡生物医药有限公司;木醋
复合,有望得到高性能可生物降解的纳米复合材料,
杆菌(A. Xylinum)(实验室分离保藏 [16] )。其余试剂
用于人造皮肤、纱布、绷带和创可贴等伤口敷料的
均为市售 AR 或生化试剂。
制备。
1101 型静电纺丝仪,北京富友马科技有限公司;
由于 BC 与其他纤维素一样都表现出较强的亲 S-4800 扫描电子 显微 镜 ,日本 Hitachi 公司 ;
[6]
水性,导致 BC 与 PLA 界面相容性较差 ,直接复 STA449F3-1053-M 热重分析仪,德国 NETZSCH 公
合很难得到稳定性良好的复合物。赵梓年 [10] 等釆用
司;TY8000 拉伸试验机,上海力晶科学仪器有限公
溶液浇铸成膜法,将 BC 粉末加至 PLA 的二氯甲烷
司;D/max2200PC 全自动 X 射线衍射仪,日本 Rigaku
溶液中,制得 BC/PLA 复合膜,但 BC 处理涉及粉 公司;VERTEX 70 傅里叶变换红外光谱仪,德国
碎操作,可能破坏 BC 三维网状结构;Kim [11] 等将
Brucher 公司;MG250B 恒温培养箱、HYG-1A 恒温
干燥 BC 薄膜浸入 PLA 的氯仿溶液中,室温下使溶
振荡器,上海新瑞仪器有限公司;XPS-8CA 偏光显
剂自然挥发得到纳米复合膜,制备过程需室温下放
置较长时间,耗时较长;Sukyai [12] 等用 BC 作为 PLA 微镜,上海光学仪器有限公司;752 型紫外分光光
度计,上海光谱仪器有限公司。
的增强体,采用挤出成型的方法制备生物复合膜;
[5]
李红月 等以 BC 为增强体,通过 PLA-三氯甲烷溶 1.2 方法
1.2.1 PLA 膜制备
液与 BC-无水乙醇悬浮液的共混扩散,制得互穿网
将 PLA 溶解于复合溶剂〔V(氯仿)∶V(乙醇)=
络结构 PLA/BC 生物复合材料,提高了复合材料的
力学性能和热分解温度,制备过程需要进行 BC 接 17∶5〕中,得到质量分数为 7.0%的 PLA 溶液。利
枝改性,工艺相对复杂;王军丽 [13] 等采用溶液浇铸 用静电纺丝仪在 20 kV,45 ℃下纺膜,PLA 溶液用
法将马来酸酐接枝 BC 与 PLA 复合,制得具有较好 量 5.0 mL,纺膜速率 0.15 mm/s,制得直径(Φ)15 cm
界面相容性的 BC/PLA 复合物。上述方法均能在一 的 PLA 膜。
定程度上改善 BC/PLA 的界面相容性,提高复合材 1.2.2 BC/PLA 复合膜制备
料的稳定性,但均存在一定缺陷,且引入了毒性较 将木醋杆菌进行活化、扩培得种子液 [16] 。在 250
大的有机溶剂,不宜用于生物材料。尹晓琛 [14] 等通 mL 三角瓶中装入 30 mL 发酵培养基 [16] ,加入 0.30 g
过培养木醋杆菌,使其所产 BC“生长”于木质纤维 无菌 PLA 膜,按体积分数 20%接种量接入种子液,
表面间的缝隙处,从而实现对松木粉的表面改性, 30 ℃、160 r/min 振荡培养 36 h,收集发酵液中湿膜,
制备工艺简单,且绿色无污染。 刀片剥离外层 BC 层,取 BC/PLA 复合层,用去离
基于此,本文将静电纺丝制备的网状 PLA 膜置 子水反复冲洗至 pH 为 7.0,–50 ℃下冷冻干燥得
于木醋杆菌细胞悬液中进行培养,使细胞在膜孔内 BC/PLA 复合膜 [17] 。同时,采用振荡培养法制备 BC
繁殖并合成 BC,实现生物发酵法制备 BC/PLA 复合 膜 [16] 。
膜。该方法所制备 BC/PLA 复合膜可综合 BC 及 PLA 发酵过程中分别考察发酵时间(6、12、24、36、
的优点,改善 PLA 热性能及力学性能;复合膜利用 48 h)、不同纺膜速率(0.30、0.25、0.20、0.15、
木醋杆菌细胞渗入 PLA 孔道内合成 BC 纤维丝,从 0.10 mm/s)、不同 PLA 溶液用量(6.5、6.0、5.5、
而实现复合过程;同时,所制备 BC/PLA 复合膜具 5.0、4.5 mL)对 BC/PLA 复合膜载药率的影响。
有三维网状结构,可为药物分子的负载提供条件。 1.3 性能检测
考察了发酵时间、纺膜速率、PLA 溶液用量等对复 对 BC 膜、PLA 膜、BC/PLA 复合膜及载药 BC/PLA
–1
合膜载药率的影响,利用 FTIR、TG、拉力实验、 复合膜进行 FTIR 检测,波数范围 600~4000 cm ;