细菌纤维素纳米复合材料的研究进展.pdf

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1、专题综述ComprehensiveReview细菌纤维素纳米复合材料的研究进展张秀菊，林志丹，陈文彬，容建华（暨南大学理工学院材料系，广东广州510632）摘要：细菌纤维素是一种新型微生物合成材料，与植物纤维素相比，无木质素和半纤维素等伴生产物，同时具有高结晶度和高聚合度、超精细的网络结构、极高的抗张强度和优异的生物相容性，在食品、医药、纺织、化工等方面有着巨大的应用潜力。利用细菌纤维素的纳米网络结构和超强弹性模量等特点可以用于增强聚合物基体，制备无机纳米粒子的模板、分散载体以及用于制备透明增强复合材料。重点介绍了细菌纤维素

2、与高分子材料、无机纳米材料等的纳米复合材料的研究进展，阐述了现阶段存在的问题并对该种复合材料的发展趋势进行了展望。关键词：细菌纤维素；复合材料；增强；纳米中图分类号：TQ341.9文献标识码：A文章编号：1001-7054（2010）01-0001-06纤维素是自然界中最丰富且具有生物可降解素结构非常相似，都是由葡萄糖以β-1,4-糖苷键性的天然高分子材料。在当今世界面临人口、资连接而成的高分子化合物，但与植物纤维素相比，源、环境和粮食四大问题的情况下，大力开发取之细菌纤维素有许多独特的性质：①具有高化学纯度不尽、用之不竭的

3、天然高分子材料具有重要战略意和高结晶度，没有木质素、果胶和半纤维素等伴生义。产物；②具有很强的持水能力，未经干燥的细菌纤目前，人类获得纤维素的途径主要通过树木、维素持水能力达1000％以上，冷冻干燥后持水能棉花等植物光合作用合成和微生物合成。为了区别力仍达600％；③具有较高的生物相容性和生物可于植物来源的纤维素，称微生物合成的纤维素为微降解性；④纤维直径在0.01~0.1μm之间，弹性模生物纤维素（MicrobialCellulose）或细菌纤维素量为一般植物纤维的数倍至十倍以上,并且抗拉强（BacterialCellul

4、ose，简称BC）。细菌纤维素最初在度高；⑤细菌纤维素生物合成时具有可调控性。由1886年，由英国科学家BrownAJ利用化学分析方于细菌纤维素具有以上优异的特性，故其在造纸、法确定。当时他发现在传统酿造液表面生成的类似食品工业、医药、生物医学工程中具有广泛的应用凝胶半透明膜状物质为纤维素，在光学显微镜下观前景。目前已经商品化的产品主要有用作外科和齿察到发酵生成的菌膜中存在菌体。自然界中有少数科材料的细菌纤维素产品Biofill、Gengiflex和细菌可以产生纤维素，其中木醋菌属中的木醋杆菌BASYC。对于二级和三级烧伤、

5、溃疡等，Biofill已[2]（Acetobacterxylinum）合成纤维素的能力最强，最被成功用作人造皮肤的临时替代品，Geniflex已[1][3]具有大规模生产的能力。细菌纤维素与植物纤维用于齿根膜组织的恢复；基于细菌纤维素的原位可塑性设计出的BASYC可望在显微外科中用作小收稿日期：2009-09-29[4]尺寸人造血管。在食品工业中由于细菌纤维素具基金项目：国家自然科学基金（20604010）和广东省自然科学基金项目（8451063201000041）。有很强的持水性、黏稠性和稳定性，可以作为增稠作者简介：张秀

6、菊(1975~)，女，副研究员，博士，主要从事功能高[5]剂、胶体填充剂和食品原料。在造纸工业方面，分子材料的研究。合成纤维SFC2010No.11专题综述ComprehensiveReview充分利用细菌纤维素的纳米级超细特点，在造纸纸膜加入到PLLA的氯仿溶液中，室温下放置数天除浆中加入细菌纤维素，增加了纸张强度、抗膨胀性去溶剂，制备了具有生物相容性的聚合物纳米复合[6]能、弹性和耐用性。利用其高杨氏模量和很强的材料。由于细菌纤维素的纳米纤维尺寸小于可见光形状维持性，日本的Sony和Ajinomoto公司共同研波长，复合

7、材料保持了PLLA的透明性。和纯发了用细菌纤维素制造的超级音响、麦克风和耳机PLLA膜相比，PLLA/BC纳米复合材料的拉伸强度[7]的振动膜等声学器材及建材。和杨氏模量分别提高了203％和146％。细菌纤维素作为一种新型的环境友好、性能优目前PLA/BC复合材料都是采用溶液成膜的方异的材料，近年来引起人们广泛的研究兴趣，在复法，如果用于医学领域，可能会存在两方面的缺合材料方面的应用也逐渐被开发，目前主要集中在陷：一是有机溶剂挥发不干净会影响细胞的增殖生以下几个方面：①利用细菌纤维素优异的力学性能长，二是材料的力学强度有限。

8、此外，复合材料降用于增强高分子材料；②同时利用细菌纤维素的微解时间的调控也很重要。由于人体不能同细菌一样纤尺寸小于可见光波长的十分之一的特性和高强产生纤维素酶，细菌纤维素在人体内降解性能不度，制备增强的透明材料；③利用细菌纤维素的超佳。如果将细菌纤维素部分氧化，可以使得细菌纤精细结构，原位