细菌纤维素(BC)由于具有独特的纳米纤维网络结构,良好的生物相容性,高的持水性和良好的机械韧性,在生物医学领域具有非常广阔的应用前景。随着材料复合技术的发展,具有特殊性能的BC材料相继被开发,更拓宽了BC的应用领域。聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)作为一种温敏类材料,因具有32°C的临界溶解温度(LCST)这一优异特性,常被用来制备具有温度响应性的智能复合材料。为了获得具有温度响应性的BC复合材料,进一步探索BC材料的应用潜力,本课题以BC为基质材料,通过NIPAM单体渗入BC纤维网络内部引发自由基聚合,成功制备出具有温敏效应的BC/PNIPAM复合水凝胶材料,在LCST点的附近,水凝胶膜透光率可以发生巨大变化。首先利用本实验室筛选和优化所得的木醋杆菌(ATCC 23770),通过静态发酵,获得具有均一透明的BC水凝胶膜,然后在80°C条件下把NIPAM单体渗入到BC纤维网络内部,在引发剂的作用下进行自由基聚合反应,最终获得了具有三种不同PNIPAM含量的BC/PNIPAM复合水凝胶材料。在温度低于LCST时,该材料具有与BC相同的透明度,而当温度高于LCST时,该材料的透明度显著降低,且当温度达到60°C时,该材料出现了几乎不透明的状态。随后,通过元素分析法分别测定了三种BC/PNIPAM复合材料内部的PNIPAM的含量,并利用红外、热重、差示扫描量热等分析方法对制备所得的BC/PNIPAM复合水凝胶进行了一系列的表征。为了进一步验证材料的温敏性能对其透光性的影响,本课题利用紫外-可见-近红外分光光度计测定了不同温度条件下水凝胶透光率的变化。结果表明,从高温到低温转变过程中,BC/PNIPAM水凝胶透光率发生明显的变化,且波长范围以及复合膜中PNIPAM含量对复合材料的吸光度均有影响,该复合材料在温控光通路领域具有很好的应用前景。为了探索BC/PNIPAM复合水凝胶的在不同温度下透光率差异的微观机制,利用场发射扫描电镜(SEM)观察了在不同温度条件下,瞬间冷冻并冻干的BC/PNIPAM复合水凝胶材料的内部结构,并对纤维直径进行统计。图像证实了在不同温度下,复合水凝胶的微观结构确实存在较大的差异性,在低温(20°C)时,PNIPAM凝胶吸水溶胀,均匀填充在BC网络空间,纤维直径变得更粗;高温(60°C)时,PNIPAM凝胶失水收缩,多个凝胶团粘附到一起团聚成颗粒挤占BC的网络空间,因此纤维直径变化不大。在不同温度条件下,BC/PNIPAM复合材料内部的PNIPAM由于溶胀和去溶胀的原因,导致BC内部间隙的变化,因此可以利用该材料作为温度控制开关,用于药物的透过研究。本工作以苯甲酸钠为模型药物,在不同温度条件下,利用复合不同PNIPAM含量的复合水凝胶进行透药实验研究。实验结果表明,在高于临界溶解温度的37°C条件下,苯甲酸钠32 h内的累计透过量显著高于其在20°C低温条件下的累计透过量,从而证明其在控制药物透过领域具有良好的应用前景。最后,本文对复合材料的生物相容性进行评估。通过两种细胞实验试剂盒(MTT&CCK-8)对水凝胶材料细胞毒性的评价研究,结果表明,CCK-8更适用于BC水凝胶材料的细胞毒性评价。同时细胞增殖率和荧光染色结果显示,细胞在纯BC和三种BC/PNIPAM复合膜材料上均能生长良好,细胞增殖率无明显差异。共聚焦显微镜结果显示,BC/PNIPAM和BC材料表面细胞形态均呈现梭型,生长形貌良好。总的来说,新合成的BC/PNIPAM复合水凝胶材料,不仅有望用于光控制的智能窗口,还可以实现药物透过的温度控制,并且材料无明显的细胞毒性,因此在生物医学领域还有更多可以挖掘的潜力。