浅议细菌纤维素基人工皮肤应用进展

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1、浅议细菌纤维素基人工皮肤应用进展摘要：细菌纤维素作为一种新型纳米纤维材料，以其独特的超细纤维网状结构、卓越的机械性能、良好的生物相容性和生物可降解性在生物医用领域引起了人们的广泛关注。概括细菌纤维素的特性以及生物医学现状，重点阐述细菌纤维素在人工皮肤方面的应用进展，以研究开发价廉、安全、高效的细菌纤维素基人工皮肤。关键词：细菌纤维素；人工皮肤；湿性敷料中图分类号：R322.99文献标识码：C文章编号：1005-0515(2013)8-021-02细菌纤维素(Bacterialcellulose,BC)是指在不同条件下，由醋酸菌

2、属(Acetobacter)、土壤杆菌属(Agrobacterium)、根瘤菌属(Rhizobium)和八叠球菌属(Sarcina)等中的某种微生物合成的纤维素的统称，醋酸菌属中的木醋杆菌Acetobacterxylinum(现已更名为：葡糖酸杆菌Glucoacetobacterxylinum)因为纤维素产率最高而被广泛用于细菌纤维素基础研究以及应用研究的模板微生物。作为一种新型纳米纤维材料，其以细菌细胞内部作为生物合成反应器，将葡萄糖小分子在酶催化作用下经过一系列复杂的变构过程最终通过3-1,4-糖苷键结合形成3-1,4-葡

3、萄糖链由细菌系细胞侧面的催化位点挤出。3-1，4-葡萄糖链彼此之间通过分子内与分子间氢键作用，逐步、分层地形成脂多糖层、类晶团聚体、纤维素微纤并最终形成纤维素。这种材料除了与植物或海藻纤维素具有相似的化学组成外，还具有独特的物理、化学和机械性质。本文就细菌纤维素的特性及生物医学现状进行概括，重点阐述细菌纤维素在人工皮肤方面的应用进展。1、细菌纤维素的特性由Acetobacter、Agrobacterium、Pseudomonas、Rhizobium和Sarcina等微生物生化合成的生物纤维素细菌纤维素（Bacterialcel

4、lulose,BC）,这种材料除了与植物或海藻纤维素具有相似的化学组成外，还具有独特的物理、化学和机械性质：（1）超细网状结构。细菌纤维素是由直径3〜4纳米的微纤组合成40〜60纳米粗的纤维束，并相互交织形成发达的超精细网络结构。（2）细菌纤维素与植物纤维素相比无木质素、果胶和半纤维素等伴生产物，具有高结晶度（可迗95%,植物纤维素的为65%）和高的聚合度（DP值2000〜8000），赋予材料出色地力学强度以及力学韧性。（3）细菌纤维素的弹性模量为一般植物纤维的数倍至十倍以上，并且抗张强度高。（4）细菌纤维素有很强的持水能力（

5、waterretentionvalues,WRV）。未经干燥的细菌纤维素的WRV值高达1000%以上，冷冻干燥后的持水能力仍超过600%。经100°C干燥后的细菌纤维素在水中的再溶胀能力与棉短绒相当；并有非凡的持水性和高湿强度。（5）细纤维素有较高的生物相容性、适应性和良好的生物可降解性。（6）细菌纤维素生物合成时的可调控性。其作为一种新型的天然纳米生物材料，已广泛的应用于食品、医学材料、造纸、声音振动膜等领域，细菌纤维素出色的理化特性以及良好的生物相容性使其在生物医用领域有着非常广泛的应用。2、细菌纤维素的生物医学现状纤维素

6、是丰富的天然聚合物，主要分布于植物以及真菌、藻类中。其中，细菌纤维素（Bacterialcellulose,BC）以其独特的超细纤维网络结构、卓越的机械性能、良好的生物相容性和生物可降解性在生物医用领域引起了人们的广泛关注。自1987年以来，关于用细菌纤维素膜治疗烧伤、烫伤、褥疮、皮肤移植、创伤和慢性皮肤溃疡等成功病例已屡见不鲜，并且已经有用于人工皮肤、纱布、绷带等的敷料产品［1］，如由Fontana等［2］研发的细菌纤维素产品Biofill?,已经被证明在二级和三级烧伤、烫伤、皮肤移植、慢性皮肤溃疡等皮肤损伤方面有非常显著的

7、疗效。另外，Xylos公司推出的由Alvarez等［3］研制的XCells?纤维素创伤敷料和XCellsR抗菌创伤敷料也已在临床上得到了广泛的应用。同时，细菌纤维素材料已经被证明可以应用在人工血管、药物载体以及引导组织再生等方面［4-6］。随着医学的发展，人们对细菌纤维素作为一种优秀的生物材料在组织工程方面的应用进行了大量研究。其中主要包括软骨组织、血管组织、骨组织等体内组织工程以及创伤、烧伤敷料、人造皮肤修复材料等体外组织工程这两个方面。[7-11]但是目前在国内，细菌纤维素主要作为食品添加剂、膳食纤维保健食品等低附加值产品

8、出现在市场上。基于细菌纤维素的组织工程生物医用材料的研究与开发仍然处于起步阶段。自主研发的细菌纤维素生物医用产品几乎没有，质量也参差不齐。因此在国内市场，细菌纤维素作为诸如敷料、人造皮肤等高附加值产品存在着巨大的临床需求以及潜在市场价值。3、细菌纤维素在人工皮肤方面的应用进展