纤维素基复合材料的制备及抗菌性能的研究开题报告

1. 研究目的与意义

纤维素是自然界中存在的最广泛的可再生资源之一。纤维素及其衍生物产品、纤维素材料在化工、医药、建筑、油田化学和生物化学等领域得到了广泛的应用。盐酸四环素是常见的抗生素，具有广谱抗菌活性，对多种革兰阳性、革兰阴性和厌氧菌等有较强的体外活性。但是存在抗生素的滥用的问题。为了解决纤维素本身不具有抗菌性的问题，本课题提出将纤维素作为盐酸四环素的载体，制备纤维素-盐酸四环素复合材料，保证盐酸四环素的高效率，同时延长使用时间，有望获得具有高效保湿抗菌功能的理想医用抗菌材料。

2. 国内外研究现状分析

纤维素是最丰富的可再生的有机材料。在未来，它将成为最重要的基础化工原料之一。早在1979年，ailan等人就提出壳聚糖具有广谱抗菌性，此后有许多学者对壳聚糖的抗菌性能进行了研究^[1,2]。壳聚糖具有良好的生物相容性和生物可降解性，因此，有很多人研究壳聚糖与纤维素结合后的抗菌性能^[3-6]。fengel wegener于1989年发现它是一种不溶性纤维素，不溶于大多数溶剂，也不会熔化，所以许多应用领域受到限制。因此，寻求纤维素的新型绿色溶剂，尤其是可以进行均相反应的纤维素的非衍生化溶剂是当前纤维素研究的热点．目前正在研究的纤维素新兴溶剂包括：非衍生化溶剂，如n-甲基吗啉-n-氧化物(nmmo)溶剂体系；有机、无机物质的混合物，如氯化锂、二甲基乙酰胺(dmac)溶剂体系；有机物质的混合物，一些熔融的水合盐及离子液体。然而，这些溶剂体系的商业化进程均面临着毒性大、成本高、溶剂不稳定或难于回收等问题^[7,8]。在医用领域，伤口敷料作为伤口的临时覆盖物，在伤口愈合过程中,可以暂时替代受损的皮肤起保护作用，防止伤口感染发炎，为伤口快速愈合提供一个有利的环境。目前，已经商品化的新型敷料有以细菌纤维素为原料制备的biofill 和gengiflex 等。这些产品具有良好的保湿性能，能预防伤口感染，并促进伤口的修复和快速愈合^[4]。天然抗菌剂是天然动植物的提取物，虽具有来源广、生物相容性好等优点，但因其提取技术或成本等条件限制了对其的大规模推广使用。目前，有研究充分利用广泛存在于自然界的生物质为基本原料，以制备生态、环保、不致畸、不治病的绿色抗菌剂为基本出发点，将具有温度敏感性的天然纤维素醚衍生物一羟丙基纤维素(hpc)，通过自由基聚合反应接枝到壳聚糖(cs)分子结构中，制备具有温度敏感性的cspc抗菌剂^[9]。近年来，离子液体作为一类新型的环境友好介质和软功能材料受到了广泛的关注。其中，离子液体中的纤维素化学是当前离子液体研究的热点领域之一。离子液体的出现也为纤维素化学的进一步发展提供了广阔的空间。离子液体以其低熔点、高稳定性、低蒸汽压、溶解性能可调节等优异的理化性能已被证实为纤维素的有效溶剂，被广泛用于纤维素的溶解、再生及应用研究^[6]。艾蒿(artemisia vulgaris l.简称av)，又名艾叶草，为菊科蒿属多年生野生草本植物，具有温经止血、散寒止痛、除湿止痒、通经活络等药用功效。目前有实验采用机械共混法将自制的av超细粉体添加到bc溶液中，制备出av/bc共混膜，通过显微镜观察共混膜的形态结构，并对膜的力学性能、透湿性能、吸湿保湿性能和抗菌性能进行了研究^[2,10-12]。

参考文献：

[1] 许莹，陈建勇. 壳聚糖与纤维素的结合及其抗菌性能的研究. 印染，2002, 2: 1-3.

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

(1) 优化实验条件，制备纤维素基复合材料；(2) 利用不同分析测定手段对纤维素基复合材料进行结构分析；

(3) 纤维素基复合材料抗菌性能评估；

(4) 纤维素基复合材料结构与性能关系的研究。

4. 研究创新点

纤维素基抗菌纳米复合材料以纤维素为基体相,盐酸四环素为增强相制备的复合材料结合了纤维素和无机抗菌材料的优点,具有生物可降解性、生物适应性和抗菌性,在组织工程、生物医用等领域具有潜在的前景。本课题利用绿色环保的方法快速制备一系列纤维素基抗菌纳米复合材料,实现无机抗菌材料与纤维素均匀复合,有望得到新型抗菌复合材料。