论文部分内容阅读
大豆分离蛋白(SPI)来源丰富,营养丰富,用其制备的材料具有较优的生物相容性、生物可降解性,因而被广泛用于食品包装及生物医学等领域。采用静电纺丝技术制备的大豆分离蛋白纤维薄膜有着较大的比表面积及孔隙率,若被用作创伤敷料,在保湿、透气、抗菌等方面有着较大的优势。然而,大豆分离蛋白具有较强的亲水性,导致其纤维薄膜的水稳定性及机械性能较差,达不到作为创伤敷料的要求。为了拓宽大豆分离蛋白纤维薄膜在生物医学领域的应用,本文采用化学交联方法,研究了马来酸酐(MA)和双醛壳聚糖(D-CTS)对静电纺丝法制备的大豆分离蛋白纤维薄膜水稳定性、热稳定性及机械性能的影响,并对交联机理进行探究。同时,添加壳聚糖(CS)作为抗菌剂,与电纺纤维薄膜的多孔微观结构协同抗菌。并对交联后的纤维薄膜进行亲水性、吸液率和保液率、水蒸气透过率及细胞毒性测试,评估其应用于创伤敷料的可能性。得出的主要结论如下:(1)以SPI及PEO为原料制备大豆分离蛋白纤维薄膜,当SPI/PEO=2:1时,薄膜的纤维平滑,直径较为均一,但溶失率高,力学性能差,基本不具备抗菌性能,无法满足创伤敷料的使用要求,需采用化学交联的方法对其改性。(2)MA交联大豆分离蛋白纤维薄膜的较优工艺为:170℃,10min,8%MA,此时纤维薄膜的溶失率最低,为30.8%,其多孔微观结构能在37℃的PBS缓冲液中保持15天左右,拉伸强度及断裂伸长率达到最大值,分别为2.3MPa、9.6%。SPI与MA交联生成饱和羧酸,红外谱图出现新的官能团(C=O);MA诱导SPI中的氨基残基规整排列,在21.5°附近形成有一定取向的小结晶;SPI及PEO的熔融温度升高,纤维薄膜高温降解后所剩的灰分质量比增大,纤维薄膜的热稳定性提高;壳聚糖对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌都有抑制作用,且对前者的抑制作用高于后者。(3)高碘酸钠选择性氧化CS,引入醛基基团,使其成为一种新型生物质基交联剂—D-CTS。D-CTS交联大豆分离蛋白纤维薄膜的较优工艺为:170℃,15min,8%D-CTS,此时纤维薄膜的溶失率最低,为31%,其多孔微观结构能在37℃的PBS缓冲液中保持10天左右,拉伸强度及断裂伸长率达到最大值,分别为2.19MPa和9.5%。SPI与D-CTS交联生成席夫碱(C=N);C=N较好的液晶特性在20.4°附近形成新的结晶峰;SPI及PEO的熔融温度升高,纤维薄膜高温降解后所剩的灰分质量比增大,纤维薄膜的热稳定性提高;双醛壳聚糖较壳聚糖有着更好的抗菌效果。(4)自制的大豆分离蛋白纤维薄膜具有较高的亲水性、吸液率及保液率、水蒸气透过率,对细胞的毒性较小,在创伤敷料应用中有着良好的应用前景。