天然高分子的研究进展
天然高分子聚丁二酸丁二醇酯复合材料研究进展
天然高分子/聚丁二酸丁二醇酯复合材料研究进展摘要：聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种热塑性脂肪族聚酯，因力学和生物降解性良好等优点而具有广泛应用前景。
但其力学和热学性能仍存在拉伸强度和耐热温度较低等缺陷，而限制了其应用，通过物理改性是提高其性能的重要研究方向之一。
本文综述了近年天然高分子/PBS复合材料制备和性能研究，并对天然高分子/PBS复合材料的发展作了总结和展望。
关键词：聚丁二酸丁二醇酯；天然高分子；共混改性A review of the blend of Poly(ButyleneSuccinate)/natural polymersAbstract: Due to its biodegradable, mechanical properties, Poly(butylene succinate)(PBS) is widely applied in the fields such as plastic, medicine and so on. However, the mechanical and thermal properties of PBS, such as tensile strength and heat distorted temperature can not meet the application requirement. To increase the thermal and mechanical properties of PBS, method such as modified PBS by physical blend was adopted. The paper reviewed the new development of the natural polymers/PBS composites, and some suggestions were described to prepare natural polymers/PBS composites with higher mechanical and thermal properties.Key words: Poly(butylene succinate); natural polymers; composites前言聚丁二酸丁二醇酯（PBS）是由1,4-丁二酸和1,4-丁二醇通过共聚反应合成的半结晶脂肪族聚酯，它具有良好的热塑性、分子柔韧性和生物降解性能等优点，成为最具发展潜力的脂肪族聚酯之一[1-5]。
天然高分子生物材料在新型医用敷料中的应用研究
天然高分子生物材料在新型医用敷料中的应用研究天然高分子生物材料在新型医用敷料中的应用研究引言：新型医用敷料是一种用于创面修复和保护的材料，它在医学领域具有重要的应用价值。
近年来，天然高分子生物材料作为新型医用敷料的主要组成部分，引起了广泛的研究兴趣。
天然高分子生物材料具有生物相容性好、生物降解性高、生物活性物质嵌入能力强等优点，因此被广泛应用于创面愈合、局部药物递送和组织工程等方面。
本文旨在综述近年来天然高分子生物材料在新型医用敷料中的应用研究进展。
1.天然高分子材料的特性及优势1.1天然高分子的来源天然高分子是指存在于自然界中的高分子化合物，如蛋白质、多糖、纤维素等。
它们的结构复杂多样，来源广泛，比如动物体内的胶原蛋白、植物中的淀粉、水果中的果胶等。
天然高分子材料具有与生物体组织相似的特性，具备了良好的生物相容性和生物降解性。
1.2天然高分子的优势天然高分子生物材料具有以下优势：（1）生物相容性好：天然高分子材料与人体组织有良好的相容性，不会引发明显的免疫反应和毒副作用。
（2）生物降解性高：天然高分子材料能被人体内的酶和细胞降解，不会残留在体内，有利于创面的自愈合过程。
（3）生物活性物质嵌入能力强：天然高分子材料可以与生物活性物质（如药物、生长因子）相互作用，实现药物释放、生长因子嵌入等功能。
2.天然高分子生物材料在新型医用敷料中的应用2.1创面修复天然高分子生物材料在创面修复中具有重要作用。
蛋白质是一种常见的天然高分子材料，可用于制备胶原蛋白基质。
胶原蛋白基质具有良好的生物相容性和生物降解性，能够为创面提供支架结构和生长因子释放平台，促进创面的修复和再生。
多糖也是常见的天然高分子材料，在敷料中的应用主要体现在阻止水分流失、增加创面潮湿度、促进上皮细胞迁移和新生血管的形成等方面。
2.2局部药物递送天然高分子生物材料可用于局部药物递送。
通过结合生物活性物质与天然高分子材料，可以实现药物的缓慢释放和持续性药效。
研究进展
高分子材料在药学中的应用研究进展摘要：概述了应用于药学领域的高分子材料的研究进展。
根据用途将高分子材料分为高分子缓释药物载体、高分子药物、药物制剂和包装用高分子材料三类，分类叙述其制备方法、特点、应用。
关键词：生物吸收材料，缓释药物，靶向药物，高分子药物，微胶囊0．前言在药物制剂领域中，高分子材料的应用具有久远的历史。
人类从远古时代在谋求生存和与疾病斗争的过程中，广泛地利用天然的动植物来源的高分子材料，如淀粉、多糖、蛋白质、胶原等作为传统药物制剂的黏合剂、赋形剂、助悬剂、乳化剂。
但天然高分子药物在原料的来源，品种的多样化以及药物本身的物理化学性质和药理作用等方面存在一定的局限性，而合成材料的出现，弥补了天然材料的不足，大大的推动了药物制剂的发展。
作为药用的高分子必须具备以下几点条件：本身及分解产物应无毒，不会引起炎症和组织变异反应，无致癌性；进入血液系统的药物不会引起血栓；具有水溶性，能在体内水解为具有药理活性的基团；能有效达到病灶处，并积累一定浓度；口服药剂的高分子残基能通过排泄系统排出体外；对于导入方式进入循环系统的药物，聚合物主链必须易降解，使其有可能排出体外或被人体吸收[1]。
目前药用高分子材料主要以下三种用途：一是高分子缓释药物载体；二是高分子药物，包括带有高分子链的药物和具有药理活性的高分子；三是药物制剂和包装用高分子材料[2]。
1．高分子缓释药物载体这类药物是利用生物吸收性材料作为药物载体，将药物活性分子投施到人体内以扩散、渗透等方式实现缓慢释放。
其优点是：使用便利；能维持正常的血药浓度；不引起药物积累中毒；减少对正常细胞，组织的毒副作用；提高疗效，并可产生新的疗效；安全。
迅速，可靠经济并具有竞争力[3]。
目前存在时间控制缓释体系和部位控制缓释体系。
郑玲利，黄园[4]等研究了一种pH4.0左右敏感的包衣材料。
他们用偏苯三酸酐和顺丁烯二酸酐对羟丙基甲基纤维素(HPMC)进行化学修饰，并对产物醋酸羟丙基甲基纤维素顺丁烯二酸酯(HPMCAM)和羟丙基甲基纤维素偏苯三甲酸酯(HPMCT)的性质(ph敏感值，膜的透湿性，膜的抗张强度，玻璃化转变温度)进行了初步研究,探讨了各种因素对产物性能的影响。
壳聚糖的改性研究进展及其应用
壳聚糖的改性研究进展及其应用壳聚糖是一种天然高分子材料，由于其具有良好的生物相容性、生物活性和生物降解性，因此在工业、生物医学等领域得到了广泛的应用。
然而，壳聚糖也存在一些不足之处，如水溶性差、稳定性低等，因此需要对壳聚糖进行改性研究，以提高其性能和应用范围。
壳聚糖的改性方法主要包括化学改性和物理改性。
化学改性是通过化学反应改变壳聚糖的分子结构，从而提高其性能。
例如，通过引入疏水基团可以改善壳聚糖的水溶性和生物相容性。
物理改性则是通过物理手段改变壳聚糖的形态、结构等因素，以达到提高性能的目的。
例如，通过球磨法可以制备壳聚糖纳米粒子，从而提高其在生物医学领域的应用效果。
目前，壳聚糖的改性研究已经取得了显著的进展。
然而，仍存在一些问题和挑战。
其中，如何保持壳聚糖的生物活性是改性过程中面临的重要问题。
改性后的壳聚糖可能会出现新的毒性问题，因此需要进行深入的毒性研究。
未来，随着壳聚糖改性技术的不断发展，相信这些问题将逐渐得到解决。
壳聚糖在工业、生物医学等领域有着广泛的应用。
在工业领域，壳聚糖可用于制备环保材料、化妆品添加剂、印染助剂等。
例如，通过接枝共聚将壳聚糖与聚丙烯酸制成高分子复合材料，可用于制备可生物降解的塑料袋等环保材料。
在生物医学领域，壳聚糖可用于药物传递、组织工程、生物传感器等方面。
例如，利用壳聚糖制备的药物载体能够实现药物的定向传递，提高药物的疗效并降低毒副作用。
在生物医学领域，壳聚糖还可用于组织工程。
通过将壳聚糖与胶原等生物活性物质结合，可以制备出具有良好生物相容性和生物活性的组织工程支架。
这些支架可为细胞生长提供适宜的微环境，促进组织的再生和修复。
壳聚糖还可用于制备生物传感器，用于检测生物分子和有害物质。
例如，将壳聚糖与酶或抗体结合制成生物传感器，可实现对血糖、胆固醇等生物分子和有害物质的快速、灵敏检测。
壳聚糖作为一种天然高分子材料，具有良好的生物相容性、生物活性和生物降解性，在工业、生物医学等领域得到了广泛的应用。
高分子背景及前沿
高分子背景及前沿高分子化学作为化学的一个分支，同样也是从事制造和研究分子的科学，但其制造和研究的对象都是大分子，即由若干原子按一定规律重复地连接成具有成千上万甚至上百万质量的、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子，称为高分子、大分子或聚合物。
既然高分子化学是制造和研究大分子的科学，对制造大分子的反应和方法的研究，显然是高分子化学的最基本的研究内容。
早在19世纪中叶高分子就已经得到了应用，但是当时并没有形成长链分子这种概念。
主要通过化学反应对天然高分子进行改性，所以现在称这类高分子为人造高分子。
比如1839年美国人G oodyear发明了天然橡胶的硫化；1855年英国人Parks由硝化纤维素（guncotton）和樟脑（camphor）制得赛璐珞（celluloid）塑料；1883年法国人d e Chardonnet发明了人造丝rayon等。
可以看到正是由于采用了合适的反应和方法对天然高分子进行了化学改性，使得人类从对天然高分子的原始利用，进入到有目的地改性和使用天然高分子。
回顾过去一个多世纪高分子化学的发展史可以看到，高分子化学反应和合成方法对高分子化学的学科发展所起的关键作用，对开发高分子合成新材料所起的指导作用。
比如70年代中期发现的导电高分子，改变了长期以来人们对高分子只能是绝缘体的观念，进而开发出了具有光、电活性的被称之为“电子聚合物”的高分子材料，有可能为21世纪提供可进行信息传递的新功能材料。
因此当我们探讨21世纪的高分子化学的发展方向时，首先要在高分子的聚合反应和方法上有所创新。
对大品种高分子材料的合成而言，21世纪初，起码是今后10年左右，metallocene 催化剂，特别是后过渡金属催化剂将会是高分子合成研究及开发的热点。
活性自由基聚合，由此而可能发展起来的“配位活性自由基聚合”，以及阳离子活性聚合等是应用烯类单体合成新材料（包括功能材料）的重要途径。
对支化、高度支化或树枝状高分子的合成及表征，将会引起更多的重视。
天然高分子材料研究进展
四、结论
四、结论
天然生物医用高分子材料由于其出色的生物相容性和生物活性，在医疗领域 具有广泛的应用前景。随着科技的不断进步，相信未来会有更多新型的天然生物 医用高分子材料被开发出来，为人类的健康事业做出更大的贡献。
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二、天然高分子外敷材料的种类 和应用
二、天然高分子外敷材料的种类和应用
1、壳聚糖：壳聚糖是一种来源于甲壳类动物的外壳的天然高分子，具有良好 的生物相容性和抗菌性。它可以用于制作药物载体，促进伤口愈合，防止感染。
二、天然高分子外敷材料的种类和应用
2、纤维素：纤维素是一种常见的天然高分子，具有优良的力学性能和生物相 容性。它可以被用作医用敷料，能够吸收伤口的渗出物，促进伤口愈合。
3、医疗器械
3、医疗器械
天然非生物降解高分子材料具有良好的机械性能和化学稳定性，可用于制作 医疗器械。例如，纤维素可加工成纤维束、膜材料等，用于制作医疗器械的包装 材料、支架材料等。
三、天然生物医用高分子材料的 研究进展
三、天然生物医用高分子材料的研究进展
近年来，随着对天然生物医用高分子材料的深入研究，越来越多的新型天然 生物医用高分子材料被开发出来。其中，基于蛋白质的纳米粒子已成为药物载体 的重要研究方向。这些纳米粒子具有良好的生物相容性和生物活性，同时可以通 过化学修饰来改善其药物载体性能。此外，基于甲壳素和壳聚糖的纳米粒子也因 其优良的生物相容性和生物活性而备受。这些纳米粒子可以作为药物载体和基因 载体，通过控制药物和基因的释放来提高疗效。
五、结论
五、结论
天然高分子外敷材料作为一种绿色、安全的材料，在医疗、环保、能源、信 息等多个领域具有广泛的应用前景。随着科技的发展，这些材料的研究和应用也 将不断地深化和扩展。未来，我们需要进一步加强对天然高分子外敷材料的改性 研究和应用研究，以开发出性能更优、应用更广的材料，为人类的生产和生活提 供更多的贡献。
丝素蛋白复合材料的研究进展
丝素蛋白复合材料的研究进展唐春怡宁晚娥毛文洁林海涛(广西科技大学生物与化学工程学院，柳州545006)摘要丝素蛋白作为天然高分子，具有良好的生物相容性、可降解性，在医用材料、食品、化妆品方面作为复合材料组分的研究越来越受到重视。
综述了丝素蛋白分别与壳聚糖、纤维素、角蛋白、聚乙烯醇、聚电解质、聚氨酯、无机硅和羟基磷灰石互配所制得的复合材料的研究进展，分析了丝素蛋白复合材料的发展趋势。
关键词丝素蛋白，复合材料，进展Research progress on silk fibroin composite materialsTang Chunyi Ning Wane Mao Wenjie Lin Haitao(College of Biological and Chemical Engineering,Guangxi Universit of Science andTechnology,Liuzhou 545006)Abstract Silk fibroin as a natural polymer,possesses good biocompatibility and biodegradability.The studyon silkfibroin as the component of composites in medical materials,food,cosmetics are paid more and more attention.The re-search progress on the composite materials from the combination of silk fibroin with chitosan,cellulose,keratin,polyviny lalcohol,polyelectrolyte,polyurethane,inorganic silicon,hydroxyapatite were reviewed respectively .and the developingtrend of the silk fibroin composites was analysed.Key words silk fibroin,composite material,progress近年来，天然高分子和合成高分子材料的应用范围已逐渐发展到临床修复和组织工程支架中。
我国高分子化工材料的研究进展
我国高分子化工材料的研究进展【摘要】近些年来，中国在世界工业领域的地位越来越高，甚至被不少国家称之为“世界工厂”，由此促使了社会对工业技术的重视，也让更多的人开始重视高分子化工材料的研究和应用。
本文先分析了高分子化工材料的定义和特点，结合当前研究现状分析了未来发展进程，旨在为同行工作提供参考。
【关键词】高分子化工材料；智能材料；聚乙烯材料；规划高分子材料是当今社会经济发展的基础性产业，是推动国民经济稳步发展的助力产业，是国家科技引导型产业，也是国家战略产业。
就目前高分子材料的发展情况进行分析，其在社会各行业的应用范围更加广泛，不仅是传统石化产业的延伸和优化，还是电子信息、国防建设、新型能源、航空航天等领域的主要配套材料，是一种技术含量高、附加值大、新能源要求高的现代化产业体系。
在当今社会发展中，高分子材料的研究越来越深入，在优化传统工艺的同时需要对其可持续发展进行深入分析。
文章具体分析了高分子化工材料的研究现状和进展。
一、高分子材料概述在当今化工材料研究中，高分子材料的重视度越来越高，其不仅是发展速度最快的产业，也是产能转化率最高的产业。
在当前高分子材料研发的时候，其最早起步于工业制造和生产，随着城市化发展进程的加快，高分子化工材料逐渐被应用在计算机、医学和生物学等多个领域，这也促使了越来越多的人对其进行深入研究。
为了更好的保证高分子材料的研究科学性和有效性，提前对理念和特点进行分析十分必要。
1、高分子材料的概念高分子化工材料是一种由聚合物的许多基本单元构成的综合性结构，是一种具备良好耐磨性、强韧性、绝缘性和高密度的化工材料。
伴随科学技术的发展，高分子化学材料的研究逐渐朝着精密化、多元化和综合化发展，其中有不少材料都是由植物提取出来的天然物质。
在目前，常见的高分子材料主要包含了合成纤维、塑料、橡胶以及聚乙烯材料等。
2、高分子材料的特点高分子材料是一种多元化、多功能化的材料，其通常都是通过加强内需和生产技术来提高材料的生产和加工效率。
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此外,Martins 等最近报道了有关木质素单分子膜对溶于水中 的金属离子,如Pb2 + 、Cu2 + 、Cd2 +的敏感性研究。他们发现这种 单分子膜对游离金属离子非常敏感,可以作为高特异性识别重金属离子 感应器。
重金属离子感应器
淀粉材料
淀粉由α-(1 →4) 2链接的D-葡萄糖组成,主要存在于植物根、 茎、种子中。淀粉基生物可降解材料具有良好的生物降解性和可加工 性,已成为材料领域的一个研究热点。全淀粉塑料是指加入极少量的增 塑剂等助剂使淀粉分子无序化,形成具有热塑性的淀粉树脂,这种塑料 由于能完全生物降解,因此是最有发展前途的淀粉塑料。
木质素材料
木质素是具有更为复杂结构的天然高分子,它含芳香基、酚羟 基、醇羟基、羧基、甲氧基、羧基、共轭双键等活性基团,可以进 行多种类型的化学反应。它主要用于合成聚氨酯、聚酰亚胺、聚 酯等高分子材料或者作为增强剂。接枝共聚是其化学改性的重要 方法,它能够赋予木质素更高的性能和功能。 木质素的接枝共聚通常采用化学反应、辐射引发和酶促反应三 种方式,前两者可以应用于反应挤出工艺及原位反应增容。 于九皋等指出木质素中的羧基、酚羟基和醇羟基可以与异氰酸 酯进行反应制备聚氨酯材料,木质素充当交联剂及硬链段的双重作 用,加入部分木质素可以使材料的力学性能明显提高。 实验室用21.8 %的硝化木质素与蓖麻油基聚氨酯预聚物反应制 备出力学性能优良的材料。该复合材料形成接枝型互穿聚合物网 络( IPN) 结构,它以硝化木质素为中心连接多个聚氨酯网络而形成 一种星型网络结构,由此得到的IPN 材料的抗张强度和断裂伸长率 都比原聚氨酯提高一倍以上。
全降解膜料
全降解塑料袋
全降解一次性餐盒
日本住友商事公司、美国Warner lambert 公司以及意大利 Ferruzzi 公司等研制出淀粉质量分数为90 %～100 %的全淀粉塑 料,产品能在一年内完全生物降解,可用于制造各种容器、薄膜和垃 圾袋等。淀粉材料的改性主要集中在接枝、与其它天然高分子或 合成高分子共混以及用无机或有机纳米粒子复合制备完全生物可 降解材料、超吸水材料、血液相容性材料等。 最近,余龙等综述了可再生资源在聚合物共混方面的研究进展以 及这类材料的一系列应用前景。其中,将淀粉及其衍生物与聚乳酸 (PLA) 、聚羟基丁酸酯(PHB) 等共混制备性能优良、可生物降解的 复合材料。例如,以甲基二异氰酸酯(MDI) 为增容剂,将不同含量 PLA（聚乳酸）、小麦淀粉以及MDI （4,4'二苯基甲烷二异氰酸酯）在 180 ℃下混合反应,然后在175 ℃下热压成型。当淀粉含量为45 %(质量百分数) 时得到拉伸强度为68 MPa ,断裂伸长率为511 %的 复合材料。用蒙脱土(MMT) 增强甘油增塑的热塑性淀粉塑料,得到 拉伸强度和模量分别为27MPa 和207MPa 的复合材料。
目录
天然高分子材料应用前景 纤维素材料 木质素材料 淀粉材料 甲壳素材料 其它多糖材料 蛋白质材料 天然橡胶材料 天然高分子材料的优点和用途的概括
天然高分子材料应用前景
天然高分子材料科学是高分子科学、农林学、 生命科学和材料科学的交叉学科和前沿领域,世界 各国正加大对其研究的支持力度。 美国能源部(DOE) 预计到2020 年,来自植物 可再生资源的基本化学结构材料要增加到10 % , 而到2050 年要达到50 %。因此,天然高分子领域 的研究及应用开发正在迅速发展,而且它们也必将 带动纳米技术、生物催化剂、生物大分子自组装、 绿色化学、生物可降解材料、医药材料的发展,并 提供新的商机。
天然高分子的研究进展
主讲 翁正阳 主编 张子慧 编委 （排名不分先后）
洪 城 何 敏 吴金元 相立辉 刘 旭 李志强
版权所有，翻版必究！
序
“不使用也不产生有害物质,利用可再生资源合成环境友好化学品” 已成为国际科技前沿领域。众所周知,世界石油资源日益减少,原油价格不断上 涨,使传统的合成高分子工业的发展受到制约。同时,合成高分子材料很难生物 降解,造成的环境污染日益严重。可生天然高分子来自自然界中动、植物以及 微生物资源,它们是取之不尽、用之不竭的可再生资源。而且,这些材料废弃后 容易被自然界微生物分解成水、二氧化碳和无机小分子,属于环境友好材料。 尤其,天然高分子具有多种功能基团,可以通过化学、物理方法改性成为新材料, 也可以通过新兴的纳米技术制备出各种功能材料 ,因此它们很可能在将来替代 合成塑料成为主要化工产品。由此,世界各国都在逐渐增加人力和财力的投入 对天然高分子材料进行研究与开发。 近10 年,有关天然高分子材料的优秀成果如雨后春笋般不断涌现。本文主 要综述纤维素、木质素、淀粉、甲壳素、壳聚糖、其它多糖、蛋白质以及天 然橡胶等主要天然高分子材料的研究进展,并探讨它们的应用前景。
图1 示出这种再生纤维素丝在不同拉伸取向下测得的X射线小角散射图像。
它具有均一、平滑的表面和圆形截面,以及优良的力学 性能,染色性高于粘胶丝,而且含硫量为0。这是一种价廉、 无污染的绿色技术,明显优于粘胶法。同时,在该溶剂体系 中已制备出多种纤维素功能材料,包括纤维素-壳聚糖共混 吸附材料 ,纤维素-蛋白质共混生物相容材料以及凝胶膜
总之，开发和利用天然高分子材料势在必行，而且刻不容缓，它符合可 持续发展计划，并且对提高资源利用率以及减少环境污染都有着重要的现实 意义。
纤维素材料
纤维素是地球上最古老和最丰富的可再生资源,主要来源于树木、 棉花、麻、谷类植物和其它高等植物,也可通过细菌的酶解过程产生 (细菌纤维素) 。纤维素由β-(1 →4)-链接的D-葡萄糖组成,它含有大量 羟基,易形成分子内和分子间氢键,使它难溶、难熔,从而不能熔融加工。 纤维素除用作纸张外,还可用于生产丝、薄膜、无纺布、填料以及各种 衍生物产品。长期以来,采用传统的粘胶法生产人造丝和玻璃纸,由于 大量使用CS2 而导致环境严重污染。因此,寻找新溶剂体系是纤维素科 学与纤维素材料发展的关键。 最近开发的纤维素溶剂主要有N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)、氯 化锂/二甲基乙酰胺(LiCl/DMAc)、1-丁基-3-甲基咪唑氯代([BMIM]Cl) 和1-烯丙基-3-甲基咪唑氯代([AMIM]Cl)离子液体等。纤维素在加热条 件下溶于NMMO(4-甲基吗啉-N-氧化物,分子式：C5H11NO2 )，用它纺的 丝称为Lyocell(天丝)，其性能优良。纤维素在各种溶剂体系的溶解过 程和溶解机理以及再生纤维素丝、膜材料等已有不少报道。 Heinze等和Klemm等分别综述了纤维素在不同溶剂中的非传统 合成方法，并提出了纤维素醚合成的“相分离”机理。
细菌纤维非常纤细——一根典型的细菌纤维线宽仅有0.1μm,而针叶木 浆纤维的宽度至少有30μm,即使棉花纤维的宽度也约为15μm; 比表面积越大——具有比针叶木浆大200倍非常低浓度的细菌纤维,就可以很 容易地粘结无机或有机粒子以及纤维; 高结晶度和高化学纯度——细菌纤维不含半纤维素、木素和其他细胞 壁成分,是100%的纤维素; 成膜性能良好——干燥时,细菌纤维结合到纸页表面或成膜,细菌纤维 素膜的抗撕能力比聚乙烯膜和聚氯乙烯膜要强5倍; 高抗张强度和弹性模量——经洗涤、干燥后,杨氏模数可达10MP,经热 压处理后,其杨氏模数可达30MP,比有机合成纤维的强度高4倍; 极强的水结合性——其内部有很多“孔道”,有良好的透气、透水性能, 能吸收60～700倍于其干重的水份,即有非凡的持水性,同时具有高湿 强度; 良好的生物适应性和生物可降解性——作为烧伤病人和慢性皮肤溃烂 患者的生物敷料,具有良好的生物适应性,而且具有生物合成时性能的 可调控性。最近,Czaja 等综述了细菌纤维素在生物医学上的应用。他 们指出,细菌纤维素的独特纳米结构和性能使其在造纸、电子学、声学 以及生物医学等多个领域具有广泛的应用潜力,尤其是作为组织工程材 料用来护理创伤和替代病变器官。细菌纤维素薄膜已被用作皮肤伤口 敷料以及微小血管替代物。
图二 显示出由两种细菌合成的纤维素丝的扫描电子显微镜(SEM) 照片
Kuga 等用硫酸水解细菌纤维素,得到了棒状的纤维素 微晶悬浮液。脱盐后,该悬浮液会自发的进行向列型相分 离,且持续1 周。若向其中加入示踪的电解质溶液(1mmol NaCl) 则会导致相分离行为变化,即从各向异性转变成手性 的向列型液晶。
随着纳米技术的发展,出现了纤维素纳米材料,如纳米纤维、 纳米膜等。Ichinose 等用Ti (OnBn ) 4(Ti(OCH2CH2CH2CH3)4 .钛酸正丁 酯 )的甲苯-乙醇(1∶1 体积比) 溶液处理滤纸制备出二氧化钛纳米 凝胶,并用它涂覆纤维素得到纳米纤维。它是很有前途的生物功能 材料,可用于蛋白质固定化、生物大分子的分离和提取技术以及生 物防御系统。 许多天然高分子本身含有较高的结晶区,如纤维素、淀粉、甲 壳素等,可以通过盐酸或硫酸降解得到不同形状的纳米级微晶或者 晶须。将亚麻纤维用硫酸降解后得到亚麻纤维晶须,并用其增强水 性聚氨酯。这种纳米复合材料的杨氏模量和拉伸强度均明显提高。 实验室将棉短绒经硫酸降解制备出纤维素纳米晶须,并用它作 为增强剂与大豆分离蛋白质(SPI) 共混制备出环境友好热塑性蛋白 质复合材料。 结果揭示,晶须之间以及晶须和SPI 基质之间存在着较强的氢 键作用力,导致SPI-纤维素晶须复合材料的耐水性、力学强度和弹 性模量明显增强。此外,利用具有微孔结构的再生纤维素膜为模 板,FeCl3为前驱体成功制备出纤维素-氧化铁纳米复合物。其中直 径为24nm、厚度为215～315nm 的盘状氧化铁纳米颗粒均匀排列 在纤维素基体中,形成多层结构的各向异性的磁性膜。近30 年,细 菌纤维素已日益引人注目,因为它比由植物得到的纤维素具有更高 的分子量、结晶度、纤维簇和纤维素含量。
Klemm 等指出,纤维素分子链上引入亲水和疏水基后,可分别 变为水溶性衍生物或高分子表面活性剂。 江明等利用羟乙基纤维素(HEC) 与聚丙烯酸接枝聚合制备出 接枝共聚(HEC-g-PAA) ,该衍生物具有pH 依赖和敏感特性,能在水 中通过自组装形成胶束。该胶束随着环境的pH 变化,其形貌和功能 也发生变化。 黄勇等利用可聚合单体作为溶剂对纤维素衍生物胆甾型液晶相 溶液中织构形成过程和结构进行研究。他们发现胆甾相结构中的 螺距、分子链间距及胆甾相的光学性能与浓度的变化规律和定量 关系式,并保持原胆甾相结构和性能的复合物膜。 实验室开发了新一类溶剂(NaOH-尿素、NaOH-硫脲、LiOH尿素水溶液体系) ,它们在低温下能迅速溶解纤维素(重均分子量低 于112 ×105 ) 得到透明的溶液。由此提出了高分子溶解的低温新 效应,即低温下通过氢键或静电力驱动使大分子与溶剂小分子迅速 自组装形成包合物,导致纤维素溶解。 利用这些新溶剂体系通过中试设备已成功纺丝,得到了性能优 良的新型再生纤维素丝。