壳聚糖静电纺纳米纤维的研究进展.doc

壳聚糖静电纺纳米纤维的研究进展.doc壳聚糖静电纺纳米纤维的研究进展摘要:本文对纯壳聚糖,壳聚糖与人工合成材料的混合物、与其它天然生物材料的混合物, 以及壳聚糖衍生物等静电纺纳米纤维的制备方法和技术特点等进行了介绍。关键词:纯壳聚糖;人工合成材料;天然生物材料;壳聚糖衍生物; 静电纺中图分类号: TQ341 文献标志码: A Development of Chitosan Nanofiber Made by Electrospinning Abstract : Preparation methods and technology characteristics of electrospinning of pure chitosan nanofiber , blended chitosan/synthetic materials nanofiber or chitosan/other natural biomaterials nanofiber , as well as chitosan derivative nanofiber , were introduced in this article. Key words : pure chitosan ; synthetic materials ; natural biomaterials ; chitosan derivative ; electrospinning 壳聚糖是自然界中甲壳素脱乙酰化后的产物, 具有优异的性能, 如亲水性、生物相容性、生物可降解性、抗菌、无毒、抗凝血性能等, 在生物医学方向应用广泛。而静电纺被认为是一种有效的制备微纳米纤维的方法。本文主要从 4 个方面对部分壳聚糖纳米纤维的制备进行描述。 1 纯壳聚糖静电纺丝壳聚糖由于其氨基的质子化作用使其可溶于大多数的酸, 又因其黏度较大, 在静电纺高压作用下, 聚合物内部离子基团的排斥力增加, 聚合物难以从针头处喷射出来, 且因其大的黏度容易堵塞针头, 限制了纯壳聚糖的静电纺丝。 Ohkawa 等以三氟乙酸( TFA ) 为溶剂, 壳聚糖分子量为 21万, 脱乙酰度 78% 。当壳聚糖的浓度低于 6% 时,扫描电镜下观察纤维和珠状物共存; 当壳聚糖浓度为 7%时, 主要以纤维为主, 串珠大大减少, 当壳聚糖浓度为 8%时, 扫描电镜下观察纤维为网状结构, 但仍有少量串珠, 纤维平均直径为 490 nm。 TFA 为溶剂的壳聚糖溶液能成功纺成纤维是因为其破坏了壳聚糖分子之间的氢键,使纯壳聚糖纺丝变得容易。 Sangsanoh 等用 TFA 和二氯甲烷( DCM )以 70?30 ( V/V )的比例为溶剂,二氯甲烷的加入提高了壳聚糖静电纺纤维的均匀性,得到了无珠状的均匀纤维,在最佳条件下,纤维平均直径为( 160 ± 20) nm。除 TFA 外,另一种有效的有机溶剂是浓乙酸。 Cheng 等研究了不同浓度乙酸为溶剂时的壳聚糖静电纺丝。随着乙酸的浓度增加, 扫描电镜下观察接收物由珠状逐渐变成纤维状。当乙酸的浓度高于 50% 时,纤维和珠状物并存,当乙酸的浓度增大到 90% 时,可得到无珠状的纳米纤维,此时溶液的表面张力为 mN/m 。这是因为壳聚糖溶液的表面张力随着乙酸浓度的增大而减少,电压更容易克服溶液的表面张力而获得连续的纤维。纤维的平均直径随着溶液浓度的增大而减小。 Gu 等研究了超声处理对壳聚糖溶液静电纺丝的影响。结果表明: 超声处理时间的长短可以改变静电纺壳聚糖纳米纤维的孔径大小和膜的厚度, 最佳条件下得到的壳聚糖纳米纤维能够获得更大的孔隙率,吸水时间也从原来的 110 s 减少到 9s ,大大增加了壳聚糖纤维的亲水性。相关研究表明, 在静电纺过程中, 溶液黏度对纤维的直径和形貌起到决定性作用。当溶液黏度很低时, 纺丝时大多形成串珠或液滴, 无法形成连续的纤维; 而当溶液黏度过高时, 溶液因高压电流作用被挤出针头后很难形成泰勒锥, 甚至很容易堵塞针头, 给纺丝过程带来极大的不便。另外, 溶剂的浓度对实验过程也有很大影响。当溶剂浓度过低时, 溶液的黏度较低但表面张力过高, 增加了纺丝难度; 而当溶剂浓度过高时, 壳聚糖很难溶解充分,这样不仅影响纺丝液的稳定性,还会影响纤维的质量。因此, 制备好的纺丝液是纺制品质良好的纤维的前提条件。 2 壳聚糖与人工合成材料的混合物静电纺 壳聚糖与聚氧乙烯( PEO )混纺人工合成材料静电纺丝时容易出现珠状物等问题,通常可以用加入盐、离子表面活性剂、聚电解质或超声处理等方法来克服。壳聚糖与人工合成材料的混纺可以提高纤维的生物相容性、生物可降解性能及抗菌性等。 Mehd i 等将脱乙酰度为 97. 5 的壳聚糖( 80~ 90 kDa )和 PEO ( 600 kDa ) 混合, 以质量分数为