[发明专利]一种具有纳米蛛网结构的细菌纤维素膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有纳米蛛网结构的细菌纤维素膜及其制备方法，方法为：将等电点为3.5～4.0的菌株均匀分散在pH值为4.5～5.0的菌株培养液中得到菌株细胞密度为10⁹～10¹²个/mL的培养菌液，再将培养菌液置于表面亲水的培养容器内静置培养制得细菌纤维素膜，表面亲水的培养容器表面的静态水接触角≤70°。制得的细菌纤维素膜主要由主干细菌纤维素纤维和分支细菌纤维素纤维构成，其中主干细菌纤维素纤维自身之间相互交联形成三维网孔结构并构成细菌纤维素膜的骨架，分支细菌纤维素纤维在主干细菌纤维素纤维之间成网。本发明方法操作方便，绿色无污染，制得的细菌纤维素膜具有生物相容性好、比表面积高和力学性能好等优点。

技术领域

本发明属于细菌纤维素膜制备领域，涉及一种具有纳米蛛网结构的细菌纤维素膜及其制备方法。

背景技术

随着纳米科技的发展，纳米纤维技术已成为纤维科学的前沿和研究热点，并在电子、机械、生物医学、化工和纺织等领域得到广泛的应用，其中由于具有纳米网孔结构的材料有着超高的比表面积和较大的堆积密度，因此其在超精细过滤、传感器、组织工程、纤维增强以及高性能防护等领域具有巨大的应用潜力。

生物纳米纤维是木醋杆菌等微生物通过代谢糖源、体内生物合成和体外层次化自组装制备得到的具有高结晶度和高纯度的纳米纤维材料，也称细菌纤维素(BacterialCellulose，简称BC)。BC纤维具有超纯(100％纤维素)、超细(纳米级)、超强(高杨氏模量)、高吸水保水率(1:50以上)、吸收/给水动态平衡和高化学衍生性等特性。BC纤维因其具有原料天然、合成过程温和高效和最终产物环境友好等特点受到广泛关注，是21世纪最具前景的十大高科技材料，而生物合成法是目前最具工业化前景的制备纳米纤维的方法。

目前的纳米纤维材料主要是通过静电喷网技术(Electro-spinning/netting)制备的。例如专利CN101564914B提供了一种制备纳米网孔的方法，但是该方法受制于高能耗和低产率的技术瓶颈，纳米纤维材料无法实现高效低成本的规模化生产。

静电喷网技术是具体指在静电纺丝过程中泰勒锥在喷出射流的同时还产生微小液滴在电场中飞行，进而受力变形最后分裂形成纤维网，从而得到二维纳米网络结构的纳米蛛网的过程。这一过程涉及物理、化学和电流体力学等诸多方面，结构控制和制备过程复杂，同时采用静电喷网技术只能形成纳米蛛网与纳米纤维的复合结构，纳米蛛网的存在使得纳米纤维及蛛网之间堆积蓬松，纤维的粘连性减弱，从而使得制备得到的纤维的拉伸强度及断裂伸长率减小。

因此，研究一种简单易行适合规模化生产且制得的纤维具有优良的力学性能的蛛网材料的制备方法具有极大的现实意义。

发明内容

本发明的目的为了克服上述现有技术中存在的纳米纤维制备过程复杂且制得的纤维的力学性能较差的问题，提供了一种简单易行适合规模化生产且制得的纤维具有优良的力学性能的细菌纤维素膜的制备方法。本发明制备的纳米蛛网结构细菌纤维素膜具有生物相容性好、力学性能好和比表面积高等特点，在超精细过滤、传感器、组织工程、纤维增强以及高性能防护等领域具有巨大的应用潜力。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种具有纳米蛛网结构的细菌纤维素膜，所述具有纳米蛛网结构的细菌纤维素膜主要由主干细菌纤维素纤维和分支细菌纤维素纤维构成；

所述主干细菌纤维素纤维是自身之间相互交联形成三维网孔结构并构成细菌纤维素膜的骨架的细菌纤维素纤维；

所述分支细菌纤维素纤维是在主干细菌纤维素纤维之间成网的细菌纤维素纤维。

作为优选的技术方案：