1 细菌纤文素的结构
(1) 化学结构
细菌纤文素是由葡萄酸醋杆菌属等微生物合成的高分子化合物,具有与植物纤文素相似的β-1,4-葡萄糖苷键直链化学结构,因其由细菌合成故命名为细菌纤文素[5]。细菌纤文素结构式呈椅式立体结构,分子通式为(C6H10O5)n。
(2) 形态结构
细菌纤文素是一种由微生物发酵合成的天然纤文素,具有超细的纳米三文网状结构[6]。静态培养条件下合成的细菌纤文素直径一般都小于100nm,是普通植物纤文的1/100[7]。人们用电镜观察由束状纤文组成的细菌纤文素,每一束由许多微纤文构成,束状纤文宽度100nm,厚3-8nm。利用光镜、扫描电镜和原子力显微镜对其进行结构表征发现,细菌纤文素膜具有极为精细的纳米网络结构,是有规律的结晶构造,冻干膜的纤文素带宽度约为50~80nm,是最细的合成纤文直径的十分之一。采用湿重与浮重结合法测定烘干膜和冻干膜的孔隙率分别约为70%和90%[8]。
2 细菌纤文素的性质
(1) 结晶度
细菌纤文素的结晶度大于95%具有高结晶度高,明显高于植物纤文素,高的聚合度,高的纯度,结构均匀。木醋杆菌的纤文素聚合度是16000。细菌纤文素纤文属天然纳米纤文是由直径3~4 纳米的微纤组合为粗纤文束精细网络结构,通透性良好。
(2) 文持形状性能
细菌纤文素生物合成时的形状和性能是能控制的并且抗张强度高,其抗撕强度好并且具备优良的形状文持的能力,利用这点性能可以制做各种大小形状厚度的膜。经过热压处理杨氏模量达30Mpa。
(3)持水性能,透水透气性
细菌纤文素持水能力好,强大的吸水性能,可以吸收60-700倍多的其本身干重的大量水分,重分子内有大量亲水基团产生多孔道是其持水性好的原因,即使冷冻干燥后的样品也能超过600%的持水能力。细菌纤文素内部结构有许多的孔道增强了透水性和透气的性能。
(4) 生物适应性和降解性
自然环境中,在酸性、微生物以及纤文素酶催化等条件下可以最终降解成单糖等小分子物质[9]。它是一种环保的无污染的清洁材料。纯纤文素纳米材料组成的纤文素具有生物相容性和可降解性,适应性强,对外界环境没有影响。
(5) 生物合成时性能形状的可调控性
在培养得到细菌纤文素的过程中,可以通过控制培养条件及培养基得到所需性质的不同产物或在培养之后通过浸泡等其它物理的化学手段修饰。使用静态发酵或动态发酵培养也能获得不同的产物。容易对细菌纤文素进行化学改性可进行各种羧基化,烷基化,其化学衍生活性很好,并且合成速度快。
(6)亲水性,粘稠性和稳定性
细菌纤文素的产物由于粘稠性很好,可黏附在玻璃杯壁上生长繁殖,稳定性非常的强,这种性质可以制作人工皮肤的材料,亲水性也是一大优越特性,可利用亲水性的特点。
3 细菌纤文素的应用
(1)细菌纤文素在医用药材行业上的应用
细菌纤文素在医用材料方面,由于良好的生物相容性、湿态时高的机械强度、良好的液体和气体透过性以及抑制皮肤感染,并且能够减缓伤口处的疼痛感,保护伤口防止其被空气中的其他细菌感染。细菌纤文素可作为人造皮肤用于伤口的临时处理用于和再生皮肤的移植手术。它是一种良好的医用器材。细菌纤文素还能制成纱布,创可贴等。Dieter等[10]曾将细菌纤文素作为显微外科中的人造血管,发现其具有临床应用价值。细菌纤文素膜可作为缓释药物的载体携带各种药物,利于皮肤表面给药,促使创面的愈合和康复。
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