納米纖維素-膠原蛋白復(fù)合材料的制備與性能.pdf

1、納米纖維素與膠原蛋白均為天然的高分子材料，二者結(jié)合既可以豐富膠原蛋白的利用形式，也可以拓寬納米纖維素在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用?；诨瘜W(xué)純化結(jié)合超聲分纖的方法從楊木木粉中提取出納米纖維素，然后采用高碘酸鈉選擇性氧化納米纖維素制備雙醛基納米纖維素，再與膠原蛋白混合制得納米纖維素/膠原蛋白復(fù)合材料。通過醛基滴定、傅里葉變換紅外光譜、X射線光電子能譜、X射線衍射、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡等方法依次對(duì)納米纖維素、雙醛基納米纖維素和納米纖維素/膠

2、原蛋白復(fù)合材料的官能團(tuán)、化學(xué)狀態(tài)、結(jié)晶度以及形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征與分析。雙醛基納米纖維素進(jìn)一步與膠原蛋白通過席夫堿鍵形成納米纖維素/膠原蛋白復(fù)合材料，其微觀形貌為高長(zhǎng)徑比纖絲交織形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，與納米纖維素自身的成膜特性相似。經(jīng)冷凍干燥制得納米纖維素/膠原蛋白氣凝膠，對(duì)此種氣凝膠的密度、孔隙率、吸水性、細(xì)胞毒性與生物相容性等進(jìn)行測(cè)試和表征，探討了其在傷口敷料、生物組織工程、美容等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。本論文主要結(jié)論如下:
　　(1)經(jīng)化學(xué)預(yù)

3、處理以及高強(qiáng)度超聲處理可以制備直徑分布在1～3nm的纖維素納米纖絲。纖維素納米纖絲特征明顯，具有較高的長(zhǎng)徑比且分布均勻。這種纖維素可以應(yīng)用于增強(qiáng)復(fù)合材料、吸附材料、電學(xué)材料、生物醫(yī)藥材料等領(lǐng)域。
　　(2)高碘酸鈉氧化納米纖維素的過程中會(huì)導(dǎo)致納米纖維素的部分降解。當(dāng)高碘酸鈉濃度由0.03mol/L增加到0.12mol/L，納米纖維素的降解率從6.43％升高至24.28％。同時(shí)，高碘酸鈉的濃度決定所生成的雙醛基納米纖維素的醛基含量，

4、隨著高碘酸鈉濃度從0.03mol/L增加至0.12mol/L，雙醛基納米纖維素的醛基含量由8.86％增加到42.77％。
　　(3)經(jīng)高碘酸鈉氧化納米纖維素制備的雙醛基納米纖維素，其晶型仍保持著原納米纖維素1型的結(jié)構(gòu)，但是高碘酸鈉不同程度地破壞了原納米纖維素的非結(jié)晶區(qū)與結(jié)晶區(qū)，使其結(jié)晶度發(fā)生改變。隨著高碘酸鈉濃度從0.03mol/L增加到0.12mol/L，雙醛基納米纖維素的結(jié)晶度從61.39％降低至47.53％。雙醛基納米纖維素

5、的微觀形貌較原納米纖維素纖絲沒有發(fā)生改變，仍保持著原納米纖維素的高長(zhǎng)徑比網(wǎng)狀交聯(lián)的特點(diǎn)。然而，隨著氧化程度的加深，雙醛基納米纖維素的纖絲分散性逐漸降低，這是由于在氧化的過程中纖絲間發(fā)生聚集導(dǎo)致的。
　　(4)雙醛基納米纖維素上的醛基可以與膠原蛋白的氨基在室溫下自主發(fā)生反應(yīng)，形成席夫堿鍵，從而使雙醛基納米纖維素與膠原蛋白結(jié)合形成納米纖維素/膠原蛋白復(fù)合材料。隨著雙醛基納米纖維素醛基含量的增加，納米纖維素/膠原蛋白復(fù)合材料中的膠原蛋白

6、含量呈線形升高，但納米纖維素/膠原蛋白復(fù)合材料的纖絲特征逐漸變得不明顯，這是由于膠原蛋白含量增加所導(dǎo)致。雙醛基納米纖維素與膠原蛋白的結(jié)合過程中，雙醛基納米纖維素的纖絲與膠原蛋白的纖絲互相纏結(jié)形成了更為密集的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，隨著膠原蛋白的含量增加，這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)越來越緊密。
　　(5)納米纖維素/膠原蛋白氣凝膠的平均密度為0.029g/cm3，平均空隙率為93.21％，平均吸水率為2951％，且具有良好的pH穩(wěn)定性。該材料的這種物理性質(zhì)符合