功能化靜電紡納米纖維膜的構(gòu)建及應(yīng)用.pdf

1、電紡納米纖維特殊的結(jié)構(gòu)賦予其獨(dú)特的性質(zhì)，其廣闊的潛在應(yīng)用價(jià)值，已在全球范圍內(nèi)引起了廣泛的關(guān)注。然而，大多數(shù)紡絲原料自身存在一定的化學(xué)惰性，使得制備的納米纖維不具備某些人們需要的特殊功能。鑒于此，為提高電紡纖維的使用性能，拓寬應(yīng)用范圍，需對(duì)其進(jìn)行功能化處理。表面修飾技術(shù)作為一種方便、成熟、有效的方法已被廣泛應(yīng)用于電紡纖維的改性，如層層組裝、濕法化學(xué)、液相沉積等，本文采用不同的表面改性技術(shù)對(duì)納米纖維基膜進(jìn)行表面修飾以得到具備不同功能的納米纖

2、維膜，并對(duì)其在生物醫(yī)藥、催化及包裝等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行評(píng)價(jià)。
　　本文主要研究結(jié)果如下:
　　1、對(duì)比傳統(tǒng)組裝方法與真空輔助組裝法對(duì)復(fù)合纖維形貌的影響，真空輔助組裝法可將組裝成分均勻沉積在纖維表面，且能完好的保持纖維膜的三維立體結(jié)構(gòu);而傳統(tǒng)組裝方法得到的樣品，組裝物不能均勻負(fù)載于纖維表面且纖維結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化;
　　2、選取鏈狀高分子陽(yáng)離子多糖殼聚糖和帶負(fù)電荷的線狀蛋白卵黃高磷蛋白為組裝成分，以靜電相互作用和氫鍵為主要驅(qū)動(dòng)

3、力將兩者交替沉積至纖維表面。利用SEM、FTIR、XRD、XPS、TGA、DSC等手段對(duì)此復(fù)合纖維膜進(jìn)行表征;復(fù)合纖維膜對(duì)E.coli和S.aureus均具有良好的抑菌性能且抑菌性能隨著組裝層數(shù)的增加而增強(qiáng)。復(fù)合膜在模擬體液中孵育之后可在纖維表面生長(zhǎng)一層羥基磷灰石晶體，且羥基磷灰石的量隨著組裝層數(shù)的增加和生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。元素分析結(jié)果顯示孵育7天的纖維表面生成的羥基磷灰石的鈣磷比為1.50，小于羥基磷灰石的Ca/P摩爾比1.67，說(shuō)

4、明礦化得到的晶體為缺鈣型羥基磷灰石，與自然骨中的羥基磷灰石更加接近。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該復(fù)合膜對(duì)成骨細(xì)胞具有良好的生物相容性，成骨細(xì)胞可在其上正常生長(zhǎng)。
　　3、單寧酸可以通過(guò)與卵黃高磷蛋白上的磷酸根所結(jié)合的三價(jià)鐵離子結(jié)合形成紫色絡(luò)合物。通過(guò)該相互作用利用層層組裝技術(shù)將兩者交替組裝至纖維素納米纖維表面，可在纖維表面形成均勻的殼層。采用SEM、TEM、FTIR、XPS等手段對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，并考察了其清除各種自由基的能力及促進(jìn)礦化的性

5、能，結(jié)果表明:
　　(TA/PV)n復(fù)合纖維膜對(duì)DPPH自由基具有優(yōu)異的清除活性，清除率可達(dá)90％左右。而組裝層數(shù)的增加及最外層組分的異同均未對(duì)DPPH自由基清除活性造成顯著的影響;對(duì)羥基自由基而言，該復(fù)合納米纖維膜也顯示出了良好的清除活性，且自由基的清除率隨組裝層數(shù)的增加而增加，當(dāng)最外層組分為單寧酸時(shí)其顯示出相對(duì)較高的清除活性;(TA/PV)n復(fù)合纖維膜亦可在一定程度上清除超氧陰離子自由基。隨著組裝層數(shù)的增加自由基的清除率隨之增

6、加，當(dāng)最外層組分為單寧酸時(shí)，顯示出相對(duì)較弱的清除活性。
　　(TA/PV)n復(fù)合纖維膜在模擬體液中孵育五天之后在纖維表面生長(zhǎng)一層羥基磷灰石晶體，XRD圖譜中的(002)晶面的尖銳的衍射峰說(shuō)明磷灰石晶體是沿c軸擇優(yōu)生長(zhǎng)，且生成的羥基磷灰石晶體的Ca/P比為1.44，低于羥基磷灰石的1.67，屬于缺鈣型羥基磷灰石，更加接近天然骨。
　　4、以球蛋白（溶菌酶）為模板，以硼氫化鈉為還原劑制備溶菌酶穩(wěn)定的納米銀顆粒，隨后利用單寧酸和溶

7、菌酶之間的相互作用，通過(guò)層層組裝技術(shù)將穩(wěn)定納米銀的溶菌酶和單寧酸交替沉積在納米纖維表面。利用SEM、XRD、FTIR、XPS等手段此雜化納米纖維膜進(jìn)行了表征;抗氧化實(shí)驗(yàn)表明，該復(fù)合膜具有良好的清除DPPH自由基的能力，當(dāng)最外層組分為單寧酸時(shí)，隨著組裝層數(shù)增加其抗氧化活性沒(méi)有顯著增加，但最外層組分的異同卻能顯著影響復(fù)合膜的抗氧化活性，尤其是在組裝層數(shù)較低時(shí)。對(duì)比組裝5層和5.5層時(shí)的纖維膜，5層的抗氧化活性明顯優(yōu)于5.5層纖維膜。該復(fù)合膜

8、還對(duì)E.coli和S.aureus具有良好的抑菌性能且抑菌性能隨著組裝層數(shù)的增加而增強(qiáng)。
　　5、采用層層組裝技術(shù)將溶菌酶和單寧酸交替沉積至纖維素納米纖維表面，隨后利用單寧酸的還原性將氯金酸原位還原為納米金顆粒并固定在溶菌酶/單寧酸殼層中。在低濃度(1 mM)的氯金酸溶液中還原得到的雜化納米纖維，納米金粒徑小且均勻(20.78 nm)，而在相對(duì)較高濃度下得到的納米金顆粒尺寸分布不均勻且顆粒也增加至約40 nm。采用SEM、TEM、

9、FTIR、XRD、XPS等手段對(duì)復(fù)合雜化納米纖維的形貌、結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行表征;以硼氫化鈉還原4-硝基酚為模型反應(yīng)研究其催化特性，發(fā)現(xiàn)該復(fù)合膜具有良好的催化性能且隨著組裝層數(shù)的增加催化性能隨之增加。經(jīng)過(guò)三次循環(huán)利用，該材料的催化性能并未發(fā)生明顯降低。該雜化納米纖維膜有望用于水處理或4-氨基酚的制備。
　　6、將靜電紡絲技術(shù)與液相沉積法和濕法化學(xué)改性方法結(jié)合，成功制備了AgNPs/TiO2/hPAN雜化納米纖維膜。首先對(duì)靜電紡聚丙烯腈納

10、米纖維進(jìn)行熱堿水解，隨后利用液相沉積法在其表面原位生長(zhǎng)二氧化鈦得到TiO2/hPAN纖維膜，最終在紫外光的作用下在TiO2/hPAN纖維表面原位沉積納米銀。采用SEM、TEM、XRD、XPS、FTIR等手段對(duì)其性能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征;抑菌試驗(yàn)結(jié)果顯示，hPAN和TiO2/hPAN幾乎不具有抑菌性，而在不同濃度硝酸銀溶液中還原制備的AgNPs/TiO2/hPAN均具有良好的抗菌特性;復(fù)合納米纖維材料在催化硼氫化鈉還原4-硝基酚的模型反應(yīng)中均顯