静电纺制备普鲁兰多糖纳米纤维及交联机理研究

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静电纺丝技术是一种能够直接、连续制备具有高比表面积、高孔隙率纳米级纤维的方法,其制造设备简单、成本低廉、工艺可控,在生物医用材料、过滤、催化等领域有着广泛的应用前景。普鲁兰多糖是由出芽短梗霉发酵产生的一种线性多糖,具有良好的生物相容性、可降解性和较低的毒性,采用静电纺技术有望开发出载药材料、医用敷料等医用普鲁兰多糖纳米级纤维,但该纳米纤维存在遇水瞬间溶化的不足,极大限制了它的应用。因此,开展静电纺普鲁兰多糖纳米纤维交联技术及机理研究十分重要。  文中首先以水为溶剂,配制浓度范围为14%~24%的纺丝液,利用静电纺丝技术成功制备了Pullulan纳米纤维膜。通过SEM对纤维形貌进行了表征,研究了静电纺工艺对纤维形貌的影响。获得了较佳的静电纺工艺:纺丝液浓度为20%,纺丝电压31kV,接收距离20cm,挤出速率0.5ml/h。  其次,分别以戊二醛(GA)和乙二醇二缩水甘油醚(EGDE)为交联剂,配制不同交联体系交联液来交联Pullulan纳米纤维膜。研究了不同工艺条件对Pullulan纳米纤维膜的交联效果,利用SEM、FTIR、DSC、XPS等测试手段表征了交联纳米纤维膜的结构和热性能,并分析了交联后纤维膜的溶胀及力学性能,研究表明:GA交联体系中,处理后的纤维膜能在水中稳定存在且最大溶胀率在680%左右,交联后的纤维膜断裂强度提升了44.8%;EGDE交联体系中,交联处理后的纤维膜能在水中稳定存在且最大溶胀率在520%左右,交联后的纤维膜断裂强度提升了192.7%。同时,两种交联体系交联的纤维膜的热学性能均得到提升。  最后,以GA为交联剂,采用原位交联一步法成功制备了直径范围为180~300nm且具有交联结构的Pullulan纳米纤维膜。探讨了静电纺Pullulan纳米纤维膜原位交联工艺,利用SEM、FTIR、DSC、XPS等测试手段研究了交联纳米纤维膜的结构、热性能和溶胀性能。研究可知,较佳原位交联工艺为:纺丝液浓度为22%,交联剂与溶质比为50μL/g,接收距离为18cm,挤出速率为0.7ml/h,纺丝电压为25kV,该条件下纤维膜吸水率达到最大,在650%左右,质量损失率仅为4.1%,并且得到的纤维膜热学性能得到提升。
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