(无机,有机,高分子)抗菌聚合物纳米纤维的研究进展
高分子材料的抗菌性能研究
高分子材料的抗菌性能研究近年来，随着医疗健康行业的飞速发展以及对生态环境健康的日益重视，高分子材料抗菌性能的研究备受关注。
高分子材料作为一种常见的材料在日常生活中扮演着重要的角色，如医疗用品、食品包装、日化用品等。
然而，普通高分子材料会成为病菌和细菌的滋生场所，导致各种医疗相关感染疾病以及环境卫生问题。
因此，高分子材料的抗菌性能研究和开发已成为当前材料科学的研究热点，以下是详细介绍。
一、高分子材料抗菌的重要性高分子材料抗菌的重要性体现在两个方面，一个是医疗健康行业，另一个是环境卫生领域。
在医疗健康行业，高分子材料具有良好的医疗特性，在手术器械、医用耗材、病房设施等方面广泛使用。
这些产品的使用频率高，且长时间接触病源体、患者的环境，如果没有很好的抗菌性能，极易成为病原体传播的途径，严重危害医疗健康，甚至危及生命。
而在环境卫生领域，高分子材料是常见的包装材料，特别是民用食品包装，而这种材料的抗菌性在消费者采购和使用过程中具有很强的保障作用，一定程度上降低了食品污染和食品安全隐患的风险。
二、高分子材料抗菌性的影响因素高分子材料的抗菌性能有许多因素影响，以下为几个主要的方面。
1. 化学成分：材料表面的化学成分直接影响对菌的浸润与附着。
例如，绿茶多酚、聚甲醛等化学成分能够显著增强抗菌性能。
2. 表面形态：表面的形态包括表面形貌、表面粗糙度和表面电荷等，这些因素都会影响材料表面的附着性、毒力和生长环境等，涂层、复合等方法也可以改变材料的抗菌性能。
3. 环境条件：材料的抗菌性能在不同的环境条件下会有很大的变化，湿度、温度、酸碱度等都会影响抗菌性能的表现。
三、高分子材料抗菌技术研究高分子材料抗菌技术主要分为三类：物理抗菌、化学抗菌和生物抗菌。
物理抗菌：物理力学作用是抑制、杀灭菌的常见方法。
有些材料物理状况本身就会影响抗菌性，如抗静电、抗紫外线等。
同时，超声波、电子束、等离子体等物理力学手段也可以用于杀灭细菌。
化学抗菌：高分子材料表面制备化学物质可以消灭、抑制材料的菌生长。
微生物燃料电池纳米纤维极材料的研究进展
微生物燃料电池纳米纤维极材料的研究进展一、简述随着全球能源需求的不断增长和环境污染问题的日益严重，寻找清洁、高效的能源替代方案已成为全球科学家和工程师的重要课题。
微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells, MFCs)作为一种新型的可再生能源技术，因其具有高能量密度、低成本、无污染等优点，近年来受到了广泛关注。
然而MFCs的实际性能受到电极材料的影响，因此研究高性能电极材料对于提高MFCs的能量转换效率具有重要意义。
纳米纤维极材料作为一种新型电极材料，具有比表面积大、导电性好、机械强度高等优点，被认为是MFCs领域的一个重要研究方向。
近年来研究人员通过合成、改性等多种方法制备了一系列纳米纤维极材料，并在MFCs中进行了性能测试。
这些研究表明，纳米纤维极材料可以显著提高MFCs的电流密度和功率密度，同时降低电极材料的体积和重量，从而提高MFCs的性能。
此外纳米纤维极材料还具有良好的耐腐蚀性和生物相容性，有利于实现MFCs的长期稳定运行。
尽管纳米纤维极材料在MFCs领域取得了一定的研究成果，但仍面临着许多挑战，如纳米纤维的可控性不足、电极材料的稳定性差等问题。
因此未来研究需要进一步优化纳米纤维极材料的制备工艺，提高其性能稳定性，以满足MFCs的实际应用需求。
1. 微生物燃料电池的概述；微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFCs)是一种利用微生物(如细菌、真菌等)作为催化剂，通过氧化还原反应将有机物转化为电能的新型能源设备。
自20世纪90年代以来，微生物燃料电池因其具有低成本、无污染、可再生等优点，逐渐受到学术界和工业界的关注。
近年来随着生物技术的发展，微生物燃料电池的研究取得了显著的进展，不仅在理论上得到了深入探讨，而且在实际应用中也取得了重要突破。
微生物燃料电池的核心部件是电极材料，其性能直接影响到电池的性能和稳定性。
因此研究和开发高性能、高稳定性的电极材料对于提高微生物燃料电池的能量效率和使用寿命具有重要意义。
2024年细菌纳米纤维素市场发展现状
细菌纳米纤维素市场发展现状引言细菌纳米纤维素是一种具有广泛应用前景的新兴材料，由于其独特的结构和性质，正在逐渐在各个领域得到应用。
本文将对细菌纳米纤维素市场的发展现状进行分析和总结，探讨其市场前景和潜在的挑战。
细菌纳米纤维素的定义和特点细菌纳米纤维素是一种由细菌合成的纳米级纤维素材料。
与其他纤维素材料相比，细菌纳米纤维素具有以下独特特点：1.高纯度：细菌纳米纤维素具有较高的纯度，不含杂质，能够满足多种高端领域的需求。
2.高强度：细菌纳米纤维素的强度远高于传统纤维素材料，具有优异的机械性能和抗拉强度。
3.可调性：细菌纳米纤维素的结构和性能可以通过调整细菌培养条件进行控制，满足不同应用的需求。
细菌纳米纤维素市场概况目前，细菌纳米纤维素市场正呈现出快速增长的趋势。
主要原因包括：1.应用领域的扩大：细菌纳米纤维素在医疗、纺织、食品和包装等领域的应用需求不断增加，推动了市场的发展。
2.技术进步：近年来，细菌纳米纤维素的合成技术得到了很大的改进，提高了生产效率和纤维素的品质，降低了生产成本。
3.政策支持：政府对于可持续发展和环境友好型材料的政策支持，进一步促进了细菌纳米纤维素市场的发展。
细菌纳米纤维素市场应用前景细菌纳米纤维素在各领域的应用前景广阔，以下为几个主要领域的展示：医疗领域细菌纳米纤维素在医疗领域具有重要应用潜力，可用于制备生物可降解的医用材料，如医用纱布、人工血管等，具有较好的生物相容性和可降解性。
纺织领域由于细菌纳米纤维素具有优异的物理性能和可调性，可用于制作高强度、透气性好的纺织材料。
例如，可用于生产功能性衣物、运动装备等。
食品领域细菌纳米纤维素可用作食品包装材料，具有良好的防潮性和抗菌性，可以延长食品的保鲜期，减少食品浪费。
环境保护领域由于细菌纳米纤维素具有可降解性和可再生性，可用于制备环境友好型材料，如可降解塑料和纸张等，有助于减少对自然环境的污染。
细菌纳米纤维素市场挑战与展望尽管细菌纳米纤维素市场前景广阔，但仍然面临一些挑战：1.生产成本高：目前，细菌纳米纤维素的生产成本较高，限制了其大规模应用。
聚合物纳米线的研究进展
聚合物纳米线的研究进展唐知灯（湖南工程学院化学化工学院—湖南湘潭411100）摘要：全面综述了聚合物纳米线的制备方法及研究现状，根据聚合物纳米线的制备机理和实施方法的不同，可以分为静电纺丝法, 模板法，自主装法三种。
本文评述了其研究现状及可能的应用前景。
关键词：纳米线；聚合物纳米线；研究进展。
Advanced in polymer NanowireTangzhideng（Department of Chemistry and Technology, Hunan Institute of Engineering, HunanXiangtan 411100)Abstract：An overview of the latest research metal.It can be distributed electrospinning ,porous template and self-assembly by its diffirent synthesis.The possible applications of such kind of materials in the future were foreeasted．Key words：nanowire polymer Nanowire advanced引言：聚合物纳米线作为一种特殊结构的纳米材料有其特别的性能和用途。
纳米线作为一维纳米材料，是指直径处于10nm～100nm的纳米尺度而长度可迭微米量级的线性纳米材料。
本文将着重评述聚合物纳米线的制备方法及机理、性能以及潜在的应用等。
1 聚合物纳米管的制备方法及原理聚合物纳米线自发现几年来,研究一直在不断深入、完善和创新中。
其主要着眼点在于通过新的制备方法,新的聚合物品种等来开发新的聚合物纳米管,以期寻找新的性能及用途。
综合起来,目前已有的制备方法可分为多孔模板法、线模板法、自组装法等几大类。
现根据目前研究情况,从制备方法及原理的角度归纳如下表,并分述如下:1．1．1静电坊丝法：静电纺丝法是将聚合物溶液或熔体置于几千至上万伏高压电场，带电的聚合物液滴在电场力作用下在毛细管的Taylor锥顶点被加速，克服表面张力形成喷射细流，细流在喷射过程中溶剂蒸发固化，最终落在接收装置上，形成类似非织布状的纤维毡(Fig．I)t”。
高分子材料的抗菌性能研究
高分子材料的抗菌性能研究在当今社会，高分子材料因其独特的性能和广泛的应用领域而备受关注。
从日常生活中的塑料制品到医疗领域的器械，高分子材料无处不在。
然而，随着人们对健康和卫生要求的不断提高，高分子材料的抗菌性能逐渐成为研究的热点。
高分子材料，简单来说，就是由许多重复单元通过化学键连接而成的大分子化合物。
它们具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，这使得它们在各个领域都得到了广泛的应用。
但在一些特定的环境中，如医疗场所、食品包装等，微生物的滋生会带来严重的问题。
例如，在医疗领域，如果医疗器械表面滋生细菌，可能会导致感染的传播；在食品包装中，微生物的生长可能会导致食品变质，影响食品安全。
因此，赋予高分子材料抗菌性能具有重要的意义。
目前，实现高分子材料抗菌性能的方法主要有两种：一种是在高分子材料中添加抗菌剂，另一种是对高分子材料进行表面改性。
抗菌剂可以分为无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂三大类。
无机抗菌剂常见的有银离子、锌离子等金属离子及其化合物。
银离子具有很强的抗菌活性，它能够破坏细菌的细胞膜，干扰细菌的代谢过程，从而达到杀菌的效果。
锌离子则相对温和，主要通过抑制细菌的生长来发挥抗菌作用。
无机抗菌剂具有抗菌效果持久、耐热性好等优点，但也存在着颜色变化、成本较高等问题。
有机抗菌剂包括季铵盐类、双胍类、酚类等。
季铵盐类抗菌剂通过与细菌细胞膜表面的负电荷相互作用，破坏细胞膜的结构，导致细胞内容物泄漏，从而杀死细菌。
双胍类抗菌剂则通过干扰细菌的细胞壁合成来发挥抗菌作用。
有机抗菌剂具有杀菌速度快、抗菌谱广等优点，但存在着耐热性差、易分解等缺点。
天然抗菌剂主要来源于植物、动物和微生物，如壳聚糖、茶多酚、大蒜素等。
这些天然抗菌剂具有良好的生物相容性和安全性，但抗菌效果往往不如无机和有机抗菌剂显著。
在高分子材料中添加抗菌剂是一种简单有效的方法，但也存在一些问题。
例如，抗菌剂的分散不均匀可能会影响抗菌效果；抗菌剂的加入可能会改变高分子材料的物理性能等。
纳米微晶纤维素热稳定性的研究进展
纳米微晶纤维素热稳定性的研究进展王钱钱;朱倩倩;孙建中;许家兴【摘要】纳米微晶纤维素来自天然高分子聚合物，具有成本低、强度高、轻便等特点，并可循环利用或者生物降解。
纳米微晶纤维素研究倍受关注，但纳米微晶纤维素存在一些实用方面的困难。
制备过程复杂、热稳定性差等是限制纳米微晶纤维素大规模商业化应用的主要的因素。
本文综述了纳米微晶纤维素的热降解机理及其热稳定性影响因素，探讨了提高其热稳定性的途径。
%Nanocrystalline cellulose( NCC)isolated from biomass has attracted great attention as a novel nanostructure material due to its low cost,excellent mechanical properties,biodegradability and renewability. However,there are still many challenges that need to be overcome in the application of nanocrystalline cellulose,including large-scale production of nanocrystalline cellulose and improvement of its thermal stability. This paper reviewed the mechanism of nanocrystalline cellulose thermal degradation and summarized the factors which affected its thermal stability. The progress of the methods in improving thermal stability was discussed.【期刊名称】《生物质化学工程》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P47-51)【关键词】纳米微晶纤维素;热稳定性;磺酸基团【作者】王钱钱;朱倩倩;孙建中;许家兴【作者单位】江苏大学环境与安全工程学院/生物质能源研究所，江苏镇江212013; 淮阴师范学院江苏省生物质能与酶技术重点实验室，江苏淮安 223300;江苏大学环境与安全工程学院/生物质能源研究所，江苏镇江 212013;江苏大学环境与安全工程学院/生物质能源研究所，江苏镇江 212013;淮阴师范学院江苏省生物质能与酶技术重点实验室，江苏淮安 223300【正文语种】中文【中图分类】TQ35;TS7纤维素是自然界中最丰富的天然高分子化合物，纤维素作为材料广泛应用于人们生产、生活的各个方面，制浆造纸工业是纤维素利用最成熟的领域。
纳米纤维素研究及应用进展
纳米纤维素研究及应用进展纳米纤维素是一种由植物细胞壁提取或微生物发酵得到的生物质材料，具有独特的纳米级尺寸和出色的物理、化学性能。
近年来，纳米纤维素因其出色的生物相容性、可降解性以及在能量储存、药物传递、环境治理等方面的应用潜力，受到了广泛。
本文将概述纳米纤维素的研究背景和意义，并详细介绍其制备方法、应用进展、研究现状与挑战以及未来应用前景。
纳米纤维素的制备方法主要包括物理法、化学法和生物法。
物理法主要包括高压静电纺丝、超临界流体纺丝等；化学法主要包括酸解、氧化还原等；生物法则利用微生物或植物细胞壁提取。
不同制备方法得到的纳米纤维素在形貌、尺寸和性能上略有差异。
纳米纤维素在许多领域中都有着广泛的应用。
在生物医学领域，纳米纤维素因其生物相容性和可降解性，可用于药物载体、组织工程和生物传感器等。
在能源领域，纳米纤维素可作为电极材料用于超级电容器和锂离子电池等。
纳米纤维素在环保、材料科学等领域也有着广泛的应用。
当前，纳米纤维素研究面临着许多挑战。
制备方法的优化和绿色生产是亟待解决的问题。
化学法制备过程中产生的废弃物可能会对环境造成污染，因此需要开发环保、高效的制备方法。
纳米纤维素的尺度、形貌和性能调控是研究的重要方向。
纳米纤维素的量产化、应用领域的拓展以及其在复合材料中的作用机制等方面也需要进一步探索。
随着科技的不断进步，纳米纤维素的应用前景十分广阔。
在生物医学领域，纳米纤维素作为药物载体和组织工程材料的应用将进一步拓展。
在能源领域，随着可再生能源需求的增加，纳米纤维素作为储能材料的应用前景将更加明朗。
纳米纤维素在环保、材料科学等领域也将发挥更重要的作用。
纳米纤维素作为一种重要的生物质材料，具有广泛的应用前景和巨大的发展潜力。
随着对纳米纤维素制备、性能和应用研究的深入，其在生物医学、能源、环保、材料科学等领域的应用将进一步拓展。
未来，纳米纤维素的研究将更加注重绿色生产、可持续性和规模化应用，为推动纳米科技和生物质材料的发展提供新的机遇和动力。
纳米纤维材料的研究进展
纳米纤维材料的研究进展纳米纤维材料的研究一直是材料科学领域的热门研究课题。
随着技术的不断发展，纳米纤维材料在生物医学、能源、环境科学等领域的应用也越来越广泛。
本文将介绍纳米纤维材料的最新研究进展。
一、制备方法的发展制备纳米纤维材料的方法有很多种，其中最为常用的两种方法是电纺和纳米纤维喷射技术。
电纺技术是利用高电场将高分子材料从喷嘴中拉伸成具有纳米级直径的纤维，该方法性能稳定，容易控制纤维直径，广泛应用于生物医学和能源领域。
纳米纤维喷射技术是通过将溶剂和高分子材料混合后，在高电压作用下形成细流，然后在空气中干燥，形成纳米纤维材料。
该方法制备速度快且适用于大规模生产，广泛应用于过滤分离和防护领域。
二、性能的优化在制备过程中，我们可以通过改变材料性质，调整制备条件等方法来优化纳米纤维材料的性能。
例如，将碳纤维和氧化石墨烯等材料引入到纳米纤维中，可以提高其机械性能和导电性能，并且扩展了其应用范围。
同时，通过改变纤维的表面性质、制备条件等方法，可以调节其疏水性、亲水性和稳定性等性质，以适应具体应用的要求。
此外，在生物医学领域中，我们还可以将生物活性物质与纳米纤维材料相结合，来实现纳米级别的药物送达和控释，这些都是优化纳米纤维材料性能的有效方法。
三、应用领域的拓宽在生物医学领域，纳米纤维材料已被广泛应用于组织工程和药物传递。
例如，可以通过改变纤维直径、表面性质等方法来模拟人体组织结构，帮助细胞生长和组织修复。
此外，在药物传递方面，纳米纤维材料可以将药物嵌入纳米纤维中，实现长时间的缓释和比常规药物更好的传递效果。
在能源领域，纳米纤维材料可以通过利用其高比表面积和大量的活性位点来提高储能和催化性能。
例如，在锂离子电池中，纳米纤维材料可以提高电极材料的比表面积，从而提高电池的能量密度和循环寿命。
在催化领域，纳米纤维材料可以通过高效的可控晶核成核和生长来制备高效的催化剂，提高化学反应效率。
在环境科学领域，纳米纤维材料可以通过改变其表面性质，实现高效的分离、去污和环境修复等应用。
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抗菌聚合物纳米纤维的研究进展孙娟,姚琛,李新松*(东南大学化学化工学院,生物材料和药物释放实验室,南京210018)摘要:静电纺丝技术是制备功能聚合物纳米纤维的一种简单而有效的方法。
由电纺纳米纤维堆砌而成的无纺织物具有巨大的比表面积,赋予其广泛的应用前景。
通过在电纺聚合物纳米纤维中添加各类抗菌剂或对其表面进行化学改性,制备具有优异抗菌性能的新型功能聚合物纳米材料,将进一步拓展电纺纳米纤维在生物医学、过滤、精密制造等领域的应用。
本文基于抗菌纳米纤维的分类进行总结,介绍国内外抗菌聚合物纳米纤维的研究现状,并对抗菌纳米纤维的未来发展进行了探讨。
关键词:聚合物纳米纤维;抗菌;静电纺丝引言随着社会和经济的发展,人类对生存环境和生活质量的要求越来越高,特别是健康意识不断增强。
自然界中存在着大量的微生物,常常引起各种材料的分解、变质和腐败,带来重大的经济损失。
而致病微生物的广泛分布,由材料携带而引发的细菌性感染,更是严重威胁着人类健康。
因此,具有抗菌功能的材料的研究和开发越来越受到研究人员的重视。
静电纺丝是通过在聚合物溶液中施加外电场来制备纳米纤维的一种有效纺丝技术。
静电纺丝技术制得的纤维直径范围一般在几十纳米至几微米之间,由电纺纤维堆砌构成的无纺织物具有巨大的比表面积。
进一步通过各种物理化学手段,可以赋予电纺纳米纤维特殊的结构和功能。
因此,电纺纳米纤维不仅可以用作高效过滤材料,而且在传感器、高性能光电材料、防护材料、纳米复合材料,特别是在生物医学领域有着广泛的应用前景[1~3]。
通过将抗菌剂和纳米纤维以物理或化学方法复合制备具有抗菌功能纳米纤维材料,是近年来电纺纳米纤维研究和开发的热点。
抗菌剂和纳米纤维的结合不仅有利于抗菌剂的传输、释放和吸收,而且有利于空气的透过,并阻碍空气中灰尘、细菌的通过,还可以吸附微生物,从而达到更高的抗菌效果。
本文从抗菌剂的分类出发,介绍制备抗菌电纺聚合物纳米纤维的方法,归纳了抗菌纳米纤维的研究进展。
1无机抗菌剂复合纳米纤维无机抗菌剂具有良好的持久性、广谱抗菌性等特点,其中,银和银离子的抗菌效果最为显著[4,5]。
Son 等[6]以质量分数比为80/20的丙酮和水作为混合溶剂,按不同比例将AgNO3加入到质量分数为10%醋酸纤维素溶液中,通过静电纺丝制备纳米纤维膜。
在紫外光照射作用下,纤维上的银离子通过光致还原形成3~16nm的银纳米粒子,并评价了其对革兰氏阴性菌(大肠杆菌、克雷伯氏杆菌、绿脓杆菌)和革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)的抗菌效果。
载银抗菌纳米纤维主要依靠纤维中游离出的银离子发挥抗菌作用,银离子和细菌细胞接触后,通过静电相互作用吸附在带负电荷的细胞壁上,取代细胞膜表面阳离子的位置,与蛋白质或其他阴离子基团结合,破坏细胞膜的结构和功能,导致细胞内容物溢出,达到抗菌目的[7~9]。
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50573011,50673019,50903016);作者简介:孙娟,硕士研究生,从事电纺法制备功能纳米纤维及其应用研究;*通讯联系人:E2mail:lixs@.Jeon等[10]将聚己内酯(PCL)和聚氨酯(PU)与不同浓度的AgNO3进行复合电纺。
由于AgNO3的加入增加了聚合物射流的电荷密度,复合纤维直径随着银含量的增加而减小。
采用的溶剂二甲基甲酰胺(DMF)作为还原剂,将溶液中的A gNO3部分还原成银纳米粒子,并分散在聚合物溶液中。
进一步将电纺纳米纤维在100e下热处理24h,发现纤维中银纳米粒子的直径及其分布明显增大(如图1所示)。
图1含2%(wt)AgNO3的8%(wt)P CL2P U溶液电纺纳米纤维T EM图(a)未处理;(b)100e热处理24hF igur e1TEM images of the PCL2PU nanofibers electr ospun fr om8%(wt)PCL2PU solutions containing2%(wt)of AgNO3(a)before and(b)after being annealed at100e for24h采用单一的银离子还原方法,如紫外还原、加入还原剂等,银离子的还原效率通常较低。
Lala等[11]以还原剂DMF作为溶剂,对含AgNO3的聚丙烯腈(PAN)溶液进行电纺,得到部分还原的银纳米粒子均匀分散的纤维膜,进一步经紫外光照射,促进其余银离子的还原。
通过溶剂DMF和紫外照射的协同作用,提高了纤维中银离子的还原效率,并在很大程度上避免了银粒子的积聚效应。
抗菌实验结果表明,这种载银PAN纤维杀菌效果显著。
Jin等[12]以聚乙烯醇(PVA)作为还原剂,通过回流使PVA溶液中的Ag+部分还原为银粒子后采用静电纺丝制得载银PVA纳米纤维,并在随后的退火过程中进一步将包埋在纤维中的Ag+还原。
PVA羟基氧原子上的未共用电子对能够与A g+和Ag粒子相结合,阻止了Ag 粒子的成核生长,使Ag粒子均匀、稳定地分散在纳米纤维表面和内部。
Rujitanaroj等[13]对含银明胶纳米纤维进行老化处理,并采用戊二醛对其交联。
明胶纤维的直径在230~280nm之间,纤维中银粒子呈球形分布,直径约11~20nm,且随着老化时间的延长而增大。
明胶作为抗菌剂的载体,对卤化银粒子具有保护作用,能阻止卤化银粒子聚集。
明胶复合纤维抗菌实验结果显示,纤维对革兰氏阴性菌(大肠杆菌、绿脓杆菌)和革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)都具有很强的杀灭效果。
Melaiye等[14]用一价银咪唑类配合物进行静电纺丝制得纳米纤维膜,能将培养皿中的金黄色葡萄球菌完全杀灭,其抗菌效率与015%AgN O3相当,但银含量仅为后者的八分之一。
这种纳米纤维膜对大肠杆菌、绿脓杆菌、白色念珠菌、黑曲霉菌和酵母菌都有良好的杀灭效果。
此外由于络合物释放银离子的速率缓慢而平稳,使得纤维膜能在相当长的一段时间内保持良好的抗菌效果。
Duan等[15]将载银磷酸锆纳米颗粒(nano AgZ)均匀分散的三氟乙醇悬浮液加入到聚己内酯(PCL)溶液中,电纺制得抗菌剂质量分数为1%的纳米纤维。
这种复合抗菌纳米纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌率分别达到99.27%和98.44%。
TiO2作为光催化性无机抗菌剂,稳定性高,抗菌性能优异。
韩晓建等[16]以钛酸丁酯作为TiO2的前驱体制备了载T iO2聚碳酸酯(PC)纤维膜。
通过对(510~1010)@105cfu/mL的大肠杆菌细菌稀释液抗菌结果表明,当PC与钛酸丁酯质量比为7B3时,复合纤维的抗菌率达到87%。
他们随后[17]又利用静电纺丝法,采用TiO2凝胶制备了聚丙烯腈(PAN)/T iO2纤维。
对金黄色葡萄球菌的抗菌测试结果表明,当PAN溶液和TiO2凝胶的质量比为315B1时,复合纤维对金黄色葡萄球菌的抗菌率达到82%。
银系抗菌剂对各种细菌的抗菌性能较好,但光敏效应很强,易氧化变色;纳米T iO2只有在光照条件下才能发挥抗菌活性,纯纳米T iO2光催化效率较低。
为了进一步拓展应用,研究者通过将两种或两种以上无机抗菌剂复合,以实现协同高效抗菌作用。
Wu等[18]将羟基磷灰石(H AP,细菌吸附材料)、AgBr(可见光催化的抗菌剂)、纳米TiO2(紫外光催化的抗菌剂)及纳米Ag(广谱型抗菌剂)同时加入到聚乙烯吡咯烷酮(PVP)电纺溶液中,通过对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌实验发现,可见光条件下H AP/ AgBr/T iO2/纳米Ag复合PVP纤维20min杀菌率即可达到99.9%,而相同条件下的H AP/AgBr/ TiO2/纳米Ag粉末混合物则需要40min才能达到相同的杀菌率,复合纤维经紫外光射照后杀菌时间可以减少几分钟,无光照条件下,50min杀菌效率就接近99199%。
基于四种活性成分的协同作用,这种复合纤维膜在紫外光和可见光照射下,甚至在无光照条件下都表现出优良的抗菌性能。
2有机抗菌剂复合纳米纤维有机抗菌剂作用速度快,通过化学反应破坏细胞膜,使蛋白质变性、代谢受阻、杀菌能力强。
Kim 等[19]将苄基三乙基氯化铵(BT EAC)加入到聚碳酸酯(PC)/氯仿溶液中,电纺制得直径约1L m的PC纤维。
BT EA C的加入增加了聚合物溶液的电导率,有利于制得连续均一、直径较小的纳米纤维,得到的纳米纤维因能释放出季铵盐型阳离子抗菌剂而具有良好的抗菌活性。
这种纤维对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌以及克雷伯氏杆菌作用18h后杀菌率可达到9919%以上。
Chen等[20]以醋酸纤维素(CA)为基材,添加抗菌剂双氯苯双胍己烷(CH X,俗称洗必太),以有机钛酸盐作为交联剂,制备的抗菌纳米纤维对革兰氏阴性菌(大肠杆菌)和革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)都显示出良好的抗菌效果。
Kim等[21]将亲水性抗生素头孢西丁钠(Mefoxin)分别加入到丙交酯2乙交酯共聚物(PLGA)以及PLGA、聚乙二醇2聚乳酸嵌段共聚物、聚乳酸的混合物(PLGA/PEG2b2PLA/PLA)溶液中,制得两种载药复合纳米纤维。
药物释放结果表明,PLGA载药纳米纤维显示Mefoxin的突释现象,而PLGA/PEG2b2 PLA/PLA纤维中,由于两亲性嵌段共聚物PEG2b2PLA的引入减少了起始阶段Mefoxin的突释,在一周时间内显示出持续的药物释放效果,对金黄色葡萄球菌的杀菌率达到90%以上,在防止术后粘连和感染方面有着潜在的应用前景。
T hakur等[22]采用双喷头电纺系统制备释放两种药物的纳米纤维支架,由其中一个喷头制备含麻醉剂盐酸利多卡因(Lidocaine hydrochloride,LH)的聚2L2乳酸(PLLA)纳米纤维,另一喷头制备含抗生素莫匹罗星(Mupirocin)的PLLA纳米纤维。
这种方法可以让LH在PLLA纤维中结晶,Mupirocin处于PLLA基体的非晶部分,从而有效阻止了Mupir ocin与LH共存时的结晶行为。
药物释放实验结果表明,PLLA纳米纤维中的LH在开始的1h内突释80%,利于达到快速止痛效果,而Mupirocin的释放时间超过72h,使纳米纤维显示出持久稳定的抗菌性能。
双喷头电纺系统与单喷头装置制备的PLLA纤维中LH的释放曲线类似,前1h突释80%,随后的71h里再缓慢释放约10%的LH。
而双喷头电纺系统制备的PLLA纤维中Mupirocin的释放速率明显低于单喷头装置制备的纤维中Mupirocin的释放速率,药物72h累积释放量分别为12%和36%。
他们认为,从药物释放情况来看,双喷头电纺系统在创伤修复材料的制备方面将比传统单喷头电纺装置更具优势。
3高分子抗菌剂复合纳米纤维壳聚糖作为一种天然高分子抗菌剂,其抗菌活性已经被国内外学者证明并报道。
由于壳聚糖溶解度小,机械性能差且溶液粘度高,使得纯壳聚糖水溶液较难电纺。