天然抗菌纖維的特性與(yu) 應用
天然抗菌纖維靜電紡絲(si) 在天然高分子材料中的應用一直受到高分子聚電解質效應的限製,因而該領域研究有局限性.目前,可用於(yu) 靜電紡絲(si) 方法製備纖維的天然高分子主要有多糖類生物高分子、蛋白類生物高分子,而具有抗菌作用的主要是多糖類高分子材料.在製備天然抗菌纖維膜研究工作中主要以殼聚糖為(wei) 代,殼聚糖是由甲殼素再加工製備而成的,其分子結構為(wei) 線性大分子,具有生物相容性、抗菌性、透氣性和生物可降解性,改性的殼聚糖還具有雙親(qin) 特性.基於(yu) 這些特性,殼聚糖一直是學者們(men) [37——38]研究的熱點,但殼聚糖在靜電紡絲(si) 技術中的應用一直受到殼聚糖溶解性的限製,單一的殼聚糖進行靜電紡絲(si) 對溶劑有嚴(yan) 格的要求,VRIEZE等首先在乙酸[39]或三氟乙酸[40——41]為(wei) 溶劑條件下進行單一殼聚糖靜電紡絲(si) ,該方法獲得的靜電紡絲(si) 纖維均具有抗菌效果.在單一殼聚糖溶解性問題困擾下,研究者采用殼聚糖衍生物—季銨鹽殼聚糖作為(wei) 靜電紡絲(si) 溶質.季銨鹽殼聚糖具有較好的溶解性,並且也具有比殼聚糖更好的抗菌特性,采用水或者PVP作為(wei) 溶劑進行靜電紡絲(si) ,獲得的纖維氈對金黃色葡萄球菌和大腸杆菌均具有抗菌作用

CHEN等[44]通過靜電紡絲(si) 法製備出一種用於(yu) 傷(shang) 口敷料的膠原/殼聚糖電紡納米纖維膜,對成纖維原細胞的生長無影響,纖維膜沒有顯示出細胞毒性,明其具有良好的體(ti) 外生物相容性;動物實驗結果顯示出比商用膠原質海綿敷料有更好的傷(shang) 口愈合效果.由於(yu) 天然材料固有的生物特性,在抗菌纖維的生物相容性、可降解性等方麵具有不可替代的作用,因此靜電紡絲(si) 天然抗菌纖維成為(wei) 了研究的熱點,在工業(ye) 生產(chan) 中也占有一定的比例,但天然抗菌劑的耐熱性能較差,藥效期較短,並且一般都為(wei) 生物大分子,具有較高的相對分子質量[45],其在靜電紡絲(si) 液的溶解性是一個(ge) 需要解決(jue) 的問題.目前可用的高效抗菌性天然抗菌劑種類較少,發現新的、高效的抗菌劑是該領域發展的方向.
複合抗菌纖維不同組分的合理混合不僅(jin) 能夠顯示單一材料的特性,而且往往使合成的複合材料具有優(you) 於(yu) 單一材料的新性能.具有協同抗菌效果的靜電紡絲(si) 複合抗菌纖維也被研製出來[46].構築複合抗菌纖維時,除了解單一組分的抗菌特性,還應了解各抗菌組分的抗菌機理,否則可能發生抗菌作用的中和效應.目前,采用靜電紡絲(si) 技術製備複合納米抗菌纖維或者纖維氈受到了研究者的廣泛關(guan) 注.根據複合纖維中單一組分的功能,可以將複合抗菌纖維材料分為(wei) 兩(liang) :複合高效抗菌纖維材料和複合功能抗菌纖維材料.1是部分靜電紡絲(si) 複合抗菌纖維的組成.
抗菌材料與(yu) 其他功能材料的複合複合高效抗菌纖維材料一般體(ti) 現在抗菌功能的高效性,抗菌譜範圍增大,抗菌材料本身穩定性增強,循環次數增多.具有抗菌特性的單一材料主要包括三類:無機抗菌劑中的銀納米顆粒、TiO2納米顆粒等,有機抗菌劑的季銨鹽類,天然抗菌劑的殼聚糖、溶菌酶等.複合高效抗菌材料是不同的幾種抗菌劑,采用不同的方法進行複合製成紡絲(si) 液,然後進行靜電紡絲(si) ,製備出新的多元高效抗菌纖維材料.LEE等[58]將硝酸銀添加到溶解的殼聚糖溶液中,采用NaBH4進行還原,將製備的殼聚糖/Ag納米粒子混合物進行透析、凍幹;然後通過靜電紡絲(si) 技術以TFA/DCM(7∶3)混合溶液為(wei) 溶劑製備複合纖維.最後把製取的纖維放在溶液3OH)中和紡絲(si) 過程的殘留的溶劑.中可以看出中和前後對靜電紡絲(si) 製備的纖維形貌幾乎沒有影響
(a)殼聚糖納米纖維,(b)殼聚在微生物抗菌實驗中,對綠膿杆菌進行測試,納米顆粒的添加量(質量分數)依次為(wei) 0、2%、1.3%、0.7%的抑菌圈分別為(wei) 0、16.73、16.58、16.07mm;而同樣Ag納米粒子的添加量對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌的抑菌圈大小分別為(wei) 0、15.75、15.42、14.9mm.結果明,隨著Ag納米顆粒含量的增加,抗菌效果逐漸增強,銀的添加量可以決(jue) 定抗菌效果的強弱.在靜電紡絲(si) 技術製備複合抗菌纖維材料的研究中,除了二元抗菌劑複合外,多元抗菌劑也引起了研究者關(guan) 注.ELAMIRA等[59]製備了殼聚糖/絲(si) 膠蛋白/聚乙烯醇(CTS/SS/PVA)纖維氈以及添加Ag——NO3的纖維氈,並進行了微生物抗菌測試.在對大腸杆菌的測試中,添加聚乙烯醇纖維氈後測得大腸杆菌細菌濃度為(wei) 2.5×105(Colony——Forming Units)CFU/mL、CTS/SS/PVA纖維氈為(wei) 3.5×105 CFU/mL以及CTS/SS/PVA/AgNO3纖維氈為(wei) 0CFU/mL.聚乙烯醇纖維氈作為(wei) 無抗菌性的對照實驗,相比較可以看出,CTS/SS/PVA纖維氈對大腸杆菌作用後測得菌落數明其沒有抑菌效果G1UySAFWEFWSD
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