基于細(xì)菌纖維素的電活性水凝膠制備、表征及應(yīng)用.pdf

1、基于纖維素的電活性材料是通過將電活性材料與具有親水性的生物相容的纖維素復(fù)合制備得來。電活性材料如無機(jī)納米粒子，碳納米管，石墨烯和石墨烯氧化物，導(dǎo)電聚合物和離子液體等通過摻雜，共混或涂層復(fù)合到纖維素基質(zhì)。這種復(fù)合物是兼具生物相容性和電活性的水凝膠材料?？捎糜谖㈦娮悠骷碗姶碳に幬锟蒯屟b置，可植入的生物傳感器，和神經(jīng)組織工程支架。本文圍繞細(xì)菌纖維素的電活性水凝膠制備、表征及應(yīng)用開展研究。
　　細(xì)菌纖維素（BC）是一種由天然高分子生物材

2、料，是由微生物分泌的超細(xì)纖維交織成的親水性水凝膠。這種纖維是以六碳糖為基本單元，通過β-（1,4）糖苷鍵連接組成的纖維素長鏈。長鏈具有豐富的羥基，這些羥基使得纖維素具有高的親水性，也為纖維素的化學(xué)改性提供了大量的化學(xué)基團(tuán)。在整體上，纖維的交織形成具有豐富的精細(xì)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，是一種機(jī)械性能強(qiáng)，親水性高，生物相容性良好的水凝膠。BC由于這些優(yōu)良的性質(zhì)被廣泛應(yīng)用于食品，醫(yī)學(xué)，以及功能新材料的開發(fā)。在這里使用葡糖醋桿菌菌株Gluconaceto

3、bacter xylinum（ATCC53582）生物合成細(xì)菌纖維素。本文主要以導(dǎo)電高分子（聚苯胺與聚吡咯）為例，通過化學(xué)氧化聚合和電化學(xué)的方法分別將聚苯胺與聚吡咯聚合到細(xì)菌纖維素的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，通過紅外光譜、掃描電鏡、X-射線衍射、X-射線光電子能譜和電化學(xué)工作站等儀器和設(shè)備表征了基于細(xì)菌纖維素電活性水凝膠的結(jié)構(gòu)和電性能。復(fù)合水凝膠的導(dǎo)電性得到加強(qiáng)從10-8到10-2 S cm-1，并且可以通過與各種質(zhì)子酸摻雜得到進(jìn)一步改善。在這里

4、建立了細(xì)菌纖維素的電活性水凝膠的原位氧化還原聚合制備技術(shù)，通過控制聚合反應(yīng)時間和不同質(zhì)子酸摻雜，獲得了一系列不同導(dǎo)電率的電活性水凝膠。
　　另一方面，建立了細(xì)菌纖維素的電活雙層網(wǎng)絡(luò)水凝膠的電化學(xué)聚合方法。這種雙層網(wǎng)絡(luò)水凝膠，兼具電活性和生物相容性，可滿足電學(xué)響應(yīng)和生物界面作用的雙重功效：電活性層可以接受，轉(zhuǎn)換，放大電信號。而生物相容性層為生物細(xì)胞，組織等提供無毒的溫和生存環(huán)境。在這兩相水凝膠體系中：生物的某些反應(yīng)可轉(zhuǎn)化為電信號被電