天然抗菌纤维的特性与应用

天然抗菌纤维的特性与应用

天然抗菌纤维静电纺丝在天然高分子材料中的应用一直受到高分子聚电解质效应的限制，因而该领域研究有局限性．目前，可用于静电纺丝方法制备纤维的天然高分子主要有多糖类生物高分子、蛋白类生物高分子，而具有抗菌作用的主要是多糖类高分子材料．在制备天然抗菌纤维膜研究工作中主要以壳聚糖为代，壳聚糖是由甲壳素再加工制备而成的，其分子结构为线性大分子，具有生物相容性、抗菌性、透气性和生物可降解性，改性的壳聚糖还具有双亲特性．基于这些特性，壳聚糖一直是学者们［３７——３８］研究的热点，但壳聚糖在静电纺丝技术中的应用一直受到壳聚糖溶解性的限制，单一的壳聚糖进行静电纺丝对溶剂有严格的要求，ＶＲＩＥＺＥ等首先在乙酸［３９］或三氟乙酸［４０——４１］为溶剂条件下进行单一壳聚糖静电纺丝，该方法获得的静电纺丝纤维均具有抗菌效果．在单一壳聚糖溶解性问题困扰下，研究者采用壳聚糖衍生物—季铵盐壳聚糖作为静电纺丝溶质．季铵盐壳聚糖具有较好的溶解性，并且也具有比壳聚糖更好的抗菌特性，采用水或者ＰＶＰ作为溶剂进行静电纺丝，获得的纤维毡对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有抗菌作用

ＣＨＥＮ等［４４］通过静电纺丝法制备出一种用于伤口敷料的胶原／壳聚糖电纺纳米纤维膜，对成纤维原细胞的生长无影响，纤维膜没有显示出细胞毒性，明其具有良好的体外生物相容性；动物实验结果显示出比商用胶原质海绵敷料有更好的伤口愈合效果．由于天然材料固有的生物特性，在抗菌纤维的生物相容性、可降解性等方面具有不可替代的作用，因此静电纺丝天然抗菌纤维成为了研究的热点，在工业生产中也占有一定的比例，但天然抗菌剂的耐热性能较差，药效期较短，并且一般都为生物大分子，具有较高的相对分子质量［４５］，其在静电纺丝液的溶解性是一个需要解决的问题．目前可用的高效抗菌性天然抗菌剂种类较少，发现新的、高效的抗菌剂是该领域发展的方向．

复合抗菌纤维不同组分的合理混合不仅能够显示单一材料的特性，而且往往使合成的复合材料具有优于单一材料的新性能．具有协同抗菌效果的静电纺丝复合抗菌纤维也被研制出来［４６］．构筑复合抗菌纤维时，除了解单一组分的抗菌特性，还应了解各抗菌组分的抗菌机理，否则可能发生抗菌作用的中和效应．目前，采用静电纺丝技术制备复合纳米抗菌纤维或者纤维毡受到了研究者的广泛关注．根据复合纤维中单一组分的功能，可以将复合抗菌纤维材料分为两：复合高效抗菌纤维材料和复合功能抗菌纤维材料．１是部分静电纺丝复合抗菌纤维的组成．

抗菌材料与其他功能材料的复合复合高效抗菌纤维材料一般体现在抗菌功能的高效性，抗菌谱范围增大，抗菌材料本身稳定性增强，循环次数增多．具有抗菌特性的单一材料主要包括三类：无机抗菌剂中的银纳米颗粒、ＴｉＯ２纳米颗粒等，有机抗菌剂的季铵盐类，天然抗菌剂的壳聚糖、溶菌酶等．复合高效抗菌材料是不同的几种抗菌剂，采用不同的方法进行复合制成纺丝液，然后进行静电纺丝，制备出新的多元高效抗菌纤维材料．ＬＥＥ等［５８］将硝酸银添加到溶解的壳聚糖溶液中，采用ＮａＢＨ４进行还原，将制备的壳聚糖／Ａｇ纳米粒子混合物进行透析、冻干；然后通过静电纺丝技术以ＴＦＡ／ＤＣＭ（７∶３）混合溶液为溶剂制备复合纤维．后把制取的纤维放在溶液３ＯＨ）中和纺丝过程的残留的溶剂．中可以看出中和前后对静电纺丝制备的纤维形貌几乎没有影响

（ａ）壳聚糖纳米纤维，（ｂ）壳聚在微生物抗菌实验中，对绿脓杆菌进行测试，纳米颗粒的添加量（质量分数）依次为０、２％、１．３％、０．７％的抑菌圈分别为０、１６．７３、１６．５８、１６．０７ｍｍ；而同样Ａｇ纳米粒子的添加量对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的抑菌圈大小分别为０、１５．７５、１５．４２、１４．９ｍｍ．结果明，随着Ａｇ纳米颗粒含量的增加，抗菌效果逐渐增强，银的添加量可以决定抗菌效果的强弱．在静电纺丝技术制备复合抗菌纤维材料的研究中，除了二元抗菌剂复合外，多元抗菌剂也引起了研究者关注．ＥＬＡＭＩＲＡ等［５９］制备了壳聚糖／丝胶蛋白／聚乙烯醇（ＣＴＳ／ＳＳ／ＰＶＡ）纤维毡以及添加Ａｇ——ＮＯ３的纤维毡，并进行了微生物抗菌测试．在对大肠杆菌的测试中，添加聚乙烯醇纤维毡后测得大肠杆菌细菌浓度为２．５×１０５（Ｃｏｌｏｎｙ——Ｆｏｒｍｉｎｇ　Ｕｎｉｔｓ）ＣＦＵ／ｍＬ、ＣＴＳ／ＳＳ／ＰＶＡ纤维毡为３．５×１０５　ＣＦＵ／ｍＬ以及ＣＴＳ／ＳＳ／ＰＶＡ／ＡｇＮＯ３纤维毡为０ＣＦＵ／ｍＬ．聚乙烯醇纤维毡作为无抗菌性的对照实验，相比较可以看出，ＣＴＳ／ＳＳ／ＰＶＡ纤维毡对大肠杆菌作用后测得菌落数明其没有抑菌效果G1UySAFWEFWSDFtNOOw4nHl