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植物和细菌纤维素在食品行业应用的研究进展
植物纤维素和细菌纤维素均是来源丰富的天然生物多糖,分子结构相同.本文综述了植物纤维素对人体的主要作用和作为膳食纤维在食品行业的应用,同时概述了细菌纤维素作为一种新型食品包装材料的研究进展和在食品工业中的研究方向.
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交联对氧化纤维素/蚕丝蛋白复合膜结构和性能的影响
本研究的目的是探讨交联剂对纳米细菌纤维素/蚕丝蛋白复合物的理化性能的影响.一种方法是将细菌纤维素膜和氧化的细菌纤维素膜分别与蚕丝蛋白溶液直接混合;另一种方法是两者混合时加入交联剂.对复合膜进行傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振光谱(NMR)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和力学强度测试分析.FTIR、NMR等结果表明蚕丝蛋白能结合在氧化的细菌纤维素膜上,XPS表明无论是否加交联剂,C1s、O1s和N1s能谱峰没有显著不同.BC/SF复合膜,未加交联剂的C/N摩尔比与加交联剂的C/N摩尔比相比较,从9.63减到3.94,而TBC/SF的C/N比从5.03增到7.41.FE-SEM表明加入交联剂组的膜表面比较平整,结构有明显改变,力学强度测试表明未加交联剂TBC/SF和加交联剂TBC/SF的断裂伸长率比较,有显著性差异(P＜0.01).通过添加交联剂所制得的复合膜的性能更好,并且在医用材料方面尤其在细胞化的血管支架方面的应用有一定的前景.
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C6位氧化型细菌纤维素/壳聚糖复合材料的制备及表征
细菌纤维素是天然的骨组织工程支架材料.为了改善其降解性并使其微观结构具有可调控性,利用2,2,6,6-四甲基-1-哌啶酮(TEMPO)/NaBr/NaC10体系,对细菌纤维素C6位羟基进行选择性催化氧化,氧化后的细菌纤维素在活化剂1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亚胺(EDC)/N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)存在的条件下与壳聚糖发生交联.将交联产物装入圆柱形模具,经冷冻干燥即得氧化型细菌纤维素/壳聚糖复合材料支架.通过FTIR、13C-NMR、XRD、体外降解率测定、孔隙率测定和场发射扫描电镜(FESEM)对复合材料支架进行表征.FTIR和13C-NMR结果表明氧化型细菌纤维素与壳聚糖成功发生交联;XRD交联产物的结晶度随着壳聚糖用量的增大而减小,但减小的幅度不大(≤3.1％);体外降解率测定表明氧化产物和复合产物的降解性均明显增大,其中当((OBC-COOH)/(CH-NH2))/(n/n)=1/4.5时,复合支架在8周内的降解率达40.2％;FESEM和孔隙率测定结果表明,OBCCH支架的孔径和孔隙率大于BC和OBC,当((OBC-COOH)/(CH-NH2))/(n/n)=1/4.5时,复合支架的孔隙率大,为97％.实验结果表明,OBCCH是一种理想的具有良好降解性和微观结构可调控性的骨组织工程支架材料.
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TEMPO-NaBr-NaClO体系对细菌纤维素的氧化过程研究
细菌纤维素是具有天然纳米网状结构的支架材料,选择性催化氧化可改善其降解性能.以NaClO、TEMPO和反应时间为变量,研究2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基(TEMPO)/NaBr/NaClO体系对细菌纤维素的氧化.结果表明,在试验条件范围内,体系初始阶段的反应速率随NaClO用量的增加而减小;体系pH值是影响此阶段反应速率的主要因素且体系大反应速率出现在pH=10.50～11.00之间;TEMPO用量对此阶段反应速率的影响不明显.对整个反应过程而言,体系的反应速率和不溶性产物的羧基含量都随NaClO用量的增加而增大,其中NaClO用量在1～8 mL之间时,都呈现良好的线性关系;二者都随催化剂TEMPO用量的增加而增大.不溶性产物的羧基含量随反应时间的延长先逐渐减小后保持相对稳定在0.70～0.75 mol/kg.在不同反应阶段,TEMPO/NaBr/NaClO体系对BC的氧化规律存在明显差异,BC独特的结构特点可能是导致这种差异的主要原因.
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组织工程化纳米细菌纤维素管体内生物相容性研究
通过肌肉植入试验,初步探讨组织工程化纳米细菌纤维素管的体内生物相容性.利用茶水发酵法培养红茶菌,制备纳米细菌纤维素并使之成管,扫描电镜观察其表面结构.将消毒后的纤维素管植入大鼠大腿肌肉内贴近坐骨神经处,分别于第1、2、6周各随机抽取6只大鼠灌流固定、取材,做大体观察、组织学观察及血液学检查.扫描电镜观察显示,细菌纤维素管壁由细菌纤维素条相互交织,形成不规则的、疏松的网状或絮状多孔结构.材料植入后第1周,可见材料周围有较厚的结缔组织包裹,与周围组织粘连较明显,光镜下有较多的中性粒细胞和少量的单核细胞、淋巴细胞浸润,同时周围肌肉组织炎症细胞浸润明显,以中性粒细胞为主;植入后第2周结缔组织包裹明显缩小,管壁周围的炎性反应明显减轻,以中性粒细胞、淋巴细胞为主,周围肌肉组织的炎性反应亦明显减轻,同时偶可见嗜酸性粒细胞和巨噬细胞;植入后第6周,材料与周围组织分界清楚,仍然有结缔组织包裹,炎细胞数量明显减少,以淋巴细胞为主,周围肌肉组织未见明显炎症细胞浸润,同时材料开始轻度降解.血常规和血生化指标检测显示,各时间点与正常大鼠数据间的差异无统计学意义.组织工程化纳米细菌纤维素管在短期观察中,具有良好的体内生物相容性.
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杜仲叶提取物/细菌纤维素/胶原支架材料修复骨缺损的实验研究
目的 探讨细菌纤维素(BC)/胶原(Col)/杜仲叶提取物支架材料修复骨缺损的效果.方法 将3种材料BC,BC/Col,BC/Col/杜仲叶提取物分别植入不同大白兔下颌骨的缺损区,分为对照组,胶原组和杜仲组,在术后4、8、12w将大白兔处死后,在缺损区周围0.5 cm取材,锥体束CT检测缺损区新生骨的密度情况,扫描电镜观察新生骨和材料的衔接情况,组织学观察新生骨长入材料的情况.结果 每时间点CT检测表明,杜仲组的数值大,与其他两组相比,差异有统计学意义(P＜0.05)；扫描电镜显示各时间点杜仲组与材料的衔接紧密；组织学表明缺损区均有成骨细胞的长入,其中杜仲组对骨的修复效果好,胶原组次之,均优于对照组.结论 杜仲叶提取物/细菌纤维素/胶原支架材料具有明显加速成骨的作用.
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3种复合支架材料用于成骨细胞株体外复合培养的比较
目的 检测细菌纤维素/明胶/羟基磷灰石(BC/GEL/HAP)复合支架材料对成骨细胞附着增殖的影响.方法 实验采用小鼠胚胎成骨细胞株(MC3T3-E1)与细菌纤维素(BC)、细菌纤维素/明胶(BC/GEL)、细菌纤维素/明胶/羟基磷灰石(BC/GEL/HAP)3种支架材料进行体外复合培养.通过倒置显微镜观察MC3T3-E1细胞形态,分别于细胞与支架材料复合培养3、6、9 d后采用碱性磷酸酶活性测定法检测成骨细胞与支架材料结合能力,同时扫描电镜观察细胞生长的情况.结果 细胞与支架材料复合培养3、6、9 d,实验组与对照组比较,各组之间两两比较,差异均有统计学意义(P＜0.05).结论 3种支架材料均有利于细胞生长,其中细菌纤维素/明胶/羟基磷灰石复合支架材料的增殖效果更好.
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防粘连细菌纤维素复合补片动物模型的建立及实验研究
目的 将防粘连细菌纤维素复合补片应用于大鼠实验中,进一步探索并验证该补片腹腔内的防粘连效果,为新型补片的研发提供理论基础.方法 采用随机数字表法将48只成年Wistar大鼠平均分成2组(每组24例),分别为聚丙烯组(PP组)、防粘连复合补片组(PP/BC组).每组再随机平均分成2个亚组(每组12例),即短期组(10 d)和长期组(60 d),分别予植入后10d和60 d肉眼观察补片粘连情况,并取补片及其周围腹壁组织进行组织学观察,比较及评价各组补片的抗粘连效果.结果 术后第10天,细菌纤维素复合补片防粘连评分明显优于聚丙烯补片(P＜0.05).复合补片周围新生细胞外沉积较多(P＜0.05),腹腔侧有更明显的纤维结缔组织覆盖,较少的炎细胞浸润(P＜0.05).术后第60天,细菌纤维素复合补片粘连评分与聚丙烯补片相比,差异无统计学意义(P＞0.05),炎细胞浸润较多、多核巨细胞浸润较少(P＜0.05).结论 细菌纤维素复合补片腹腔内修补的防粘连效果较佳,是一种潜在的腹腔内防粘连疝补片,但能否临床转化仍需进一步研究.
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多孔细菌纤维素/聚乳酸-羟基乙酸聚合物/羟基磷灰石复合纤维支架生物相容性研究
目的 探讨多孔细菌纤维素/聚乳酸-羟基乙酸聚合物/羟基磷灰石(BC-PLGA-HA)复合支架的生物相容性.方法 采用溶液浇铸/粒子沥滤法进行BC-PLGA-HA多孔复合支架的制备,测定支架抗张强度和孔隙率,作细胞MG-63培养为对照组,对支架对MG-63细胞增殖、黏附活性以及对碱性磷酸酶(ALP)活性的影响进行评价.结果 多孔BC-PLGA-HAP支架孔隙率及抗拉强度分别为(64.3±5.6)％、(8.925±0.913) N/mm2,BC-PLGAHAP支架对成骨样细胞具有较高的增殖及ALP活性.结论 多孔BC-PLGA-HAP复合支架作为一种新型支架材料,具良好的生物相容性及孔隙率.
关键词： 细菌纤维素 聚乳酸-羟基乙酸聚合物 羟基磷灰石 纤维支架 生物相容性 -
多孔细菌纤维素-聚乳酸乙醇酸-羟基磷灰石复合支架的制备及性能研究
目的 制备多孔细菌纤维素(bacterial Cellulose,BC)-聚乳酸乙醇酸(poly lactic-co-glycolic acid,PLGA)-羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)复合支架并研究其相关性能.方法 溶液浇铸/粒子沥滤法制备多孔BC-PLGA-HA复合支架,扫描电镜观测所得支架表面形貌并测定其抗张强度和孔隙率;体外接种成骨样细胞MG-63培养,以细胞培养板作对照组,通过扫描电镜(SEM)、四甲基偶氮唑盐(MTT)比色法以及碱性磷酸酶(ALP)检测来初步评价支架对MG-63细胞黏附、增殖活性以及ALP活性的影响.结果 多孔BC-PLGA-HA支架抗拉强度为(8.923 1±0.901 2)N/mm2,孔隙率为(64.73±5.65)%;扫描电镜、MTT及ALP检测结果显示支架对成骨样细胞MG-63具有较高的增殖活性及ALP活性.结论 多孔BC-PLGA-HA复合支架具良好的力学性能、孔隙率和生物相容性,有望作为一种新型组织工程支架材料.
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优化细菌纤维素在医学领域中的应用进展
细菌纤维素作为一种新兴的材料,因其具有独特的纳米纤维网格结构以及良好的纯度、机械强度、持水能力等物理、化学特性、生物相容性及适应性,已被广泛地应用于医学、食品、造纸、纺织和声学材料等各个行业,尤其在医学领域近年得到了突飞猛进的发展.就目前细菌纤维素及其性能优化产物在医学领域中的应用作一综述.
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新型多微孔细菌纤维素组织工程支架材料的制备及表征
目的 当细菌纤维素(BC)作为组织工程支架时,动物细胞在其纳米级网络中无法很好延展和分化生长,因此无法获得完美的生物医学应用.为此,本研究开发出一种新型绿色环保方法制备出孔径分布在50～800 μm的多微孔BC材料,以期今后用作组织工程支架.方法 将BC水凝胶浸入过氧化氢溶液中,并加入不同质量的亚氯酸钠固体,氧化反应瞬间发生,产生的大量气体在BC水凝胶内部形成了50～800 μm的气孔.结果 气孔直径分布可随过氧化氢-亚氯酸钠的体积质量比不同而变化.红外光谱分析表明反应过程中无纤维素被氧化.多微孔BC水凝胶的含水率与原BC水凝胶相似,但其杨氏模量为26.1kPa,低于致孔前的69.9 kPa.噻唑蓝(MTT)实验结果初步表明多微孔BC水凝胶材料更适宜细胞成长,具有成为骨组织工程支架的潜力.结论 该制备方法不仅简单易行,实验原料安全性好,而且有较广阔的应用前景,可推广用于其他凝胶材料致孔,适合工业化大规模生产.
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生物新材料细菌纤维素对深Ⅱ度烧伤大鼠皮肤的治疗作用
背景:研究表明细菌纤维素有利于皮肤组织生长和限制感染,为制备用于烧伤患者和慢性皮肤溃烂患者的生物敷料及临时皮肤提供有利条件.目的:观察生物新材料细菌纤维素对深Ⅱ度烧伤大鼠皮肤的治疗作用.设计、时间及地点:随机对照动物实验,于2007-06/12在解放军第二军医大学动物实验中心完成.材料:木醋杆菌M12由山东轻工业学院酶技术研究室选育获得.清洁级成年健康SD大鼠30只.方法:菌株M12经液态30℃恒温静置培养6 d发酵可产生不溶性的凝胶膜,用0.1 mol/L的NaOH溶液,100℃煮沸20 min,去除液膜中的菌体和残留培养基后,即得乳白色半透明的细菌纤维素膜.用自制烫伤仪于SD大鼠背部脊柱两侧各制造2.0 cm×2.0 cm大小的皮肤烫伤,随机选择一侧为治疗侧,表面敷以细菌纤维素膜,用1号手术缝线缝扎固定于周围皮肤上,另一侧为对照侧,不予包扎.主要观察指标:术后4,7,14,21,28 d计算伤口愈合率.光镜下观察皮肤损害及愈合情况.结果:所有实验动物无死亡,均未出现创面感染,术后21 d治疗侧伤口愈合率高于对照侧,差异有显著性意义(P＜0.01);其他时间点两侧比较差异无显著性意义.组织学观察两侧病理损害和愈合程度在各个时间点无明显差异.结论:细菌纤维素膜在一定程度上具有促进烧伤创面愈合的作用,其作用效果还需要运用其他类型皮肤损伤的动物模型进一步验证.
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细菌纤维素减轻兔耳增生性瘢痕的作用
背景:国内外已有研究报道细菌纤维素对皮肤创伤愈合具有促进作用,但是其对增生性瘢痕是否有治疗作用尚不清楚.目的:观察细菌纤维素对兔耳增生性瘢痕的疗效.方法:建立兔耳腹侧增生性瘢痕模型,术后第21天创面上皮化后,对每只兔耳5个不同瘢痕面随机给予5种不同处理方式:持水性分别为1∶5,1∶6,1∶8细菌纤维素组、阳性对照组(贴敷瘢痕贴)、阴性对照组(未贴任何敷料且瘢痕自然生长).观察不同处理后第0,14,21,28,42,56天瘢痕面大体形态学及组织学变化.结果与结论:持水性1∶5,1∶6,1∶8细菌纤维素组瘢痕增生厚度低于阴性对照组,但高于阳性对照组(P < 0.01).与阴性对照组比较,持水性1∶5,1∶6,1∶8细菌纤维素组瘢痕组织中真皮层薄,成纤维细胞少,胶原纤维较细、排列较整齐;与阳性对照组组比较,持水性1∶5,1∶6,1∶8细菌纤维素组成纤维细胞数稍多,胶原也稍粗、排列也稍不整齐.3种细菌纤维素组间瘢痕厚度及成纤维细胞数量为1∶5细菌纤维素组> 1∶6细菌纤维素组> 1∶8细菌纤维素组(P < 0.05).说明细菌纤维素有效抑制了兔耳创面愈合后增生性瘢痕的形成,并且持水性越高,效果越好.
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生物新材料细菌纤维素与深Ⅱ度烧伤大鼠皮肤的创面愈合
背景:研究表明细菌纤维素有利于皮肤组织生长和限制感染,为制备用于烧伤患者和慢性皮肤溃烂患者的生物敷料及临时皮肤提供有利条件.目的:通过动物实验观察细菌纤维素作为烧伤敷料的可能性.设计、时间及地点:观察实验,于2008-06/12在上海交通大学附属第六人民医院完成.材料:菌株M12经30℃恒温静置培养6 d发酵可产生不溶性的凝胶膜,用0.1 mol/L的NaOH溶液,100℃煮沸20 min,去除液膜中的菌体和残留培养基后,即得乳白色半透明的细菌纤维素膜.方法:用自制烫伤仪于30只SD大鼠背部脊柱两侧各制造2.0 cm×2.0 cm大小的皮肤烫伤,随机选择一侧为治疗侧,表面敷以细菌纤维素膜,用1号手术缝线缝扎固定于周围皮肤上,另一侧为对照侧,不予包扎.主要观察指标:术后4,7,14,21,28 d计算伤口愈合率.光镜下观察皮肤损害及愈合情况.结果:所有实验动物无死亡,均未出现创面感染,术后21 d治疗侧伤口愈合率高于对照侧,差异有显著性意义(P<0.01);其他时间点两侧比较差异无显著性意义.组织学观察两侧病理损害和愈合程度在各个时间点无明显差异.结论:细菌纤维素膜在一定程度上具有促进烧伤创面愈合的作用.
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细菌纤维素在创面修复中的研究与应用特性
背景:细菌纤维素天然交织形成的超精细纳米级三维网络结构,已成为国内外新型生物医用材料的新方向.目的:通过总结细菌纤维素的原始组成和作为纳米材料等多种形式的应用,探讨其在生物医学领域的应用.方法:以"细菌纤维素,组织工程,医用材料,抗张强度"为中文关键词,以"Bacterial cellulose,tissue engineering,medical material,tensile strength"为英文关键词,检索CNKI、万方及PubMed、Medline数据库中有关细菌纤维素在创面修复中的应用研究的相关文献,总结细菌纤维素在创面修复中的应用现状,分析存在的问题及前景.结果与结论:细菌纤维素是由微生物分泌的一种高纯度、高结晶度的超细纳米纤维素,静置培养条件下可交织成多孔网络结构,其化学结构稳定、吸水性佳、透气性好、机械强度高、生物相容性良好,是理想的生物医用材料,特别在创面修复领域具有广泛的应用前景.目前已开发出细菌纤维素创面敷料产品,被证实能够促进组织再生和加速创面愈合.
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细菌纤维素在组织工程中的应用
背景：细菌纤维素是纳米级纤维，具有许多独特的理化和机械性能及良好的生物相容性和可降解性等特性，目前已成为国际上新型组织工程材料的研究热点。
目的：分析细菌纤维素在组织工程中的应用。
方法：检索2004至2013年PubMed数据库和中国知网数据库中相关文献，英文检索词为“bacterial cel ulose；tissue engineering”，中文检索词为“细菌纤维素；组织工程”。选取有关细菌纤维素在组织工程中应用方面密切相关文献48篇进行分析。
结果与结论：细菌纤维素具有高结晶度、高持水性、高机械强度、可降解性、良好的生物相容性和超细三维纳米网状纤维结构等独特特性，能作为生物活性分子的载体，维持生物活性分子的活性。同时，细菌纤维素通过改性修饰能提高其机械和生物特性，促进损伤组织的修复重建。目前已开始将细菌纤维素应用于组织器官重建中。细菌纤维素能作为生物活性分子的载体，但存在难以降解和功能单一等缺点，通过对细菌纤维素的改性修饰可以改善它的功能和促进降解。 -
细菌纤维素模板合成研究进展
细菌纤维素是一种新型的天然纳米生物材料,它具有独特的物理、化学和机械性能,片且具有较高的生物活性、良好的生物相容性和生物可降解性.细菌纤维素本身是一种具有多孔性结构及一定孔径分布的高分子材料,其孔径在纳米数量级,大量的纳米级介孔可作为"模板"使用.以细菌纤维素为模板,可通过仿生合成路线合成三维网状结构的纳米级复合材料,也可以在超细微纤网络结构中稳定和分散易聚集成团或束的聚合物结构,并进一步将细菌纤维素模板移除,从而改变或优化所复合物质的性质.还可以利用细茼纤维素模板与无机物之间的协同作用制得具有内部通道的新型中空分子筛,从而合成各种纳米级的金属氧化物中孔网络结构.文章就目前以细菌纤维素为模板的合成研究进展进行初步探讨.
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细菌纤维素/聚乙烯醇/聚丙烯酰胺复合水凝胶的性能表征
背景:随着高分子水凝胶材料应用领域的扩展而对其性能提出了更高要求,研制和开发性能更为优良的高分子水凝胶材料已成为目前的研究热点.目的:比较细菌纤维素改性前后的聚乙烯醇/聚丙烯酰胺水凝胶的力学性能,为其用于伤口敷料提供理论依据.方法:实验利用细菌纤维素为增强材料,采用冷冻-熔融法,在细菌纤维素网络中引入聚乙烯醇/聚丙烯酰胺水凝胶,制备了细菌纤维素/聚乙烯醇/聚丙烯酰胺复合水凝胶,采用红外光谱、扫描电镜、热重分析、力学性能测试等手段对凝胶的结构和性能进行表征.结果与结论:①通过扫描电镜和红外光谱图可以看到聚乙烯醇和聚丙烯酰胺结合到了细菌纤维素上,说明制备出了细菌纤维素/聚乙烯醇/聚丙烯酰胺复合水凝胶;②细菌纤维素增强复合凝胶的热稳定性、拉伸强度明显提高,而断裂伸长率较细菌纤维素增强前下降;③聚丙烯酰胺浓度为1.0%时,复合水凝胶的拉伸强度和断裂伸长率大分别为331.79 kPa和105.33%,聚乙烯醇浓度为3.5%时,复合水凝胶的断裂伸长率大为46.25%,而拉伸强度随聚乙烯醇浓度的增加而增加;④结果表明,细菌纤维素的引入明显提高了水凝胶材料的力学性能,增强了其稳定性,该复合水凝胶有望用作伤口敷料.
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血管内皮生长因子纳米微球-细菌纤维素复合支架与多种细胞构建组织工程膀胱
背景：传统膀胱修补的方法存在损伤正常器官功能、术后并发症多等问题，组织工程为膀胱修复提供了新的途径。
目的：探讨血管内皮生长因子纳米微球-细菌纤维素支架复合兔舌黏膜上皮细胞及舌骨骼肌细胞构建组织工程膀胱的可行性。
方法：分别制备细菌纤维素支架与血管内皮生长因子纳米微球-细菌纤维素支架，将兔舌骨骼肌细胞、舌黏膜上皮细胞依次接种至两种支架上。取6只兔，制备膀胱缺损模型，随机分两组，实验组于缺损处植入复合自体舌骨骼肌细胞、舌黏膜上皮细胞的血管内皮生长因子纳米微球-细菌纤维素支架，对照组于缺损处植入复合自体舌骨骼肌细胞、舌黏膜上皮细胞的细菌纤维素支架。植入后3个月进行膀胱造影、尿动力学及组织学检测。
结果与结论：①造影结果：实验组可见相对完整的膀胱，对照组部分膀胱可见小面积充盈缺损。②尿动力学检测结果：两组的大膀胱容量和膀胱顺应性均较植入前降低，对照组上述尿动力学参数下降幅度显著高于实验组(P<0.05)。③组织学检测结果：对照组修复处膀胱组织未能构建出完整的上皮细胞层，其下方仅有少量肌层形成，黏膜下方有少量微血管形成；实验组修复处膀胱组织有完整上皮细胞层形成，可见到黏膜下方有较多肌层形成，黏膜下方有较多量毛细血管形成。④结果表明，将血管内皮生长因子纳米微球-细菌纤维素支架与舌骨骼肌细胞、舌黏膜上皮细胞复合可构建组织工程膀胱。
