纳米纤维素研究及应用进展Ⅱ.pdf

高 分 子 通 报 2010年3月 纳米纤维素研究及应用进展 Ⅱ 范子千 ，袁 晔 ，沈 青 (1．东华大学高分子材料与工程系；2．东华大学纤维材料改性 国家重点实验室，上海 200051) 摘要 ：纳米纤维素是一种新型的高分子功能材料 ，具有独特的结构和优 良的性能，特别是细菌纤维素，其三 维纳米网状结构，生物适应性，良好 的机械稳定性，抗菌性等优 良性能使它越来越收到重视 。本文是 “纳米纤维 素研究及应用进展 I”的下篇，本文中介绍了近年来对于纳米纤维素应用和研究的进展。文中主要 内容有纳米 纤维素在生物、医学、增强剂、造纸工业、净化、传导、与无机物复合、食品工业、磁性复合物等方面的应用。 关键词 ：纳米纤维素 ；电子纸；生物模板 ；磁性纳米复合物 前言 本文将继续上篇 《纳米纤维素研究及应用进展 I》，介绍近年来关于纳米纤维素在生物、医学、增强 剂、造纸工业、净化、传导、与无机物复合、食品工业、磁性复合物等方面的新用途，对纳米纤维素的应用进 展进行综述 。 1 纳米纤维素的应用 纳米纤维素由于其优越的性能，在许多领域都有应用。 1．1 生物应用 由于纳米纤维素是一种纯天然的生物材料，它在生物方面的用途极为广泛，包括生物传感器的制造， 生物载体 ，生物医学材料 ，无机材料的生物模板，和无机材料复合制备生物活性的组织学支架 ，磁性药物 载体，甚至工业净化等等 ，几乎所有纳米纤维素所应用的领域都涉及到了其生物特性_1j。 Brown等 将PEO加入到生长了木醋杆菌的培养基中制备出了形态范围广并且分散 良好的细菌纤 维素／PEO纳米复合物。当BC／PEO质量 比率从 15：85增加到 59：41时，纳米纤维的直径变的更小 了，但是凝结到成更大的束状。这说明PEO和纳米尺度的纤维素混合了。FTIR光谱显示在 BC／PEO 纳米复合物中有氢键连接并且优先结晶到纤维素 I。。纤维素纳米纤维具有很好的分散性从而阻碍 PEO 的结晶、降低其熔点和结晶度 。事实上，即使保留了细菌细胞碎片，也会导致 PEO熔点的降低和分解温 度升高。并且在纳米复合物 中，PEO在 50℃以上范围的拉伸储能模量提高了很多。Brown认为这个人 工制品的性能已经接近了纤维增强的热塑性纳米复合物，它有很好的柔韧性 ，这种形态和性质适用于剪 裁 ，显示了可以将细菌细胞转移去制造生物仪器产品的前景。 由于纳米纤维素很好的生物适应性以及其纳米尺度的特殊结构，在用于生物载体方面体现出了巨大 的潜力。Ioelovich等 介绍了一种纳米纤维素载体的制备方法。这种方法包括 ：在控制条件下将最初的 纤维素解聚，对其进行结构和化学的改性，以便使多种生物活性物质能嫁接到纤维素颗粒上以及在液体 介质 中将纤维素颗粒高强度机械瓦解 。因此，有生物活性的纳米纤维素就被分离出来了。由于是纳米级 基金项 目：高等学校学科创新引智计划资助(No．111-2—04)； 作者简介 ：范子千(1987一)，男，辽宁本溪人 ，东华大学高分子材料工程系本科生 ； 通讯联系人 ：sqing@dhu．edu．cr1． 第 3期 高 分 子 通 报 别，有生物活性的纤维素颗粒能清理皮肤的毛孔，打开气孔，穿过皮下的脂质层和上皮层 。生物载体的该 功效可以被应用到高级生物材料或者用于高级护理及皮肤治疗的化妆药物。 丁振等 5]『以细菌纤维素为载体 ，采用吸附一交联 的方法将海藻糖合酶固定化 ，如 15℃吸附20h，然后 与6 戊二醛在 15。C交联 20h。他们发现：与游离酶相比，固定化酶 的最适 pH值向碱性方 向移动 0．4， 为pH一7．4，最适作用温度为 45℃，比游离海藻糖合酶提高 1O℃，酸碱稳定性 、热稳定性均有较大提高； 重复使用 6次后，酶剩余活力保持在 87 左右，有较好的操作稳定性和重复使用稳定性 。 在细菌纤维素的应用 中，很少使用到细菌纤维素球体 ，但是在酶固定领域经常应用细菌纤维素球体。 故 wu_6将广泛应用于食品工业中的葡糖淀粉酶，经过很多活化过程 的测试后 ，固定在细菌纤维素小珠 上 。结果显示 ，用环氧方式与戊二醇联结是最好的方法 。他又比较了不同类型的用于戊二醇固定的细菌 纤维素小珠，发现尺寸小的(0．5～1．5r