导电聚合物基抗菌复合材料的合成及生物医用研究进展

以聚吡咯、聚噻吩和聚苯胺为代表的导电聚合物具有优异的导电特性和良好的生物相容性,在生物医学工程、临床医学等领域中有着广泛的应用。由导电聚合物与抗菌剂复合而成的导电聚合物基抗菌复合材料,有助于改善导电聚合物的抗菌性能,降低细菌感染的风险,避免导电聚合物优异的电学性质被细菌生物膜掩盖。本文总结了导电聚合物基抗菌复合材料的研究进展,重点介绍了这类复合材料的抗菌机制、合成策略以及在生物医学工程中的应用现状,最后展望了导电聚合物基抗菌复合材料的发展前景。     

细菌纤维素在包装领域的研究进展

目的 将来源于自然的细菌纤维素作为包装材料应用于包装领域,以取代传统的塑料包装材料.方法 综述近几年细菌纤维素在包装领域的研究与应用现状,介绍细菌纤维素的基本培育过程、改性技术和制备方法,阐述细菌纤维素在包装领域的研究与应用.结果 细菌纤维素通过层层组装、聚合、联接等方式,可与多种聚合物高效复合,形成不同微观尺寸和结构特性的纤维素基多孔复合材料,从而改善其力学性能和物理性能,并可调控其阻隔性能和抗菌灭菌性能.常用细菌纤维模式为纳米细菌纤维和纳米细菌晶须.结论 细菌纤维素材料及其复合材料完全可以替代塑料用于包装领域,在食品包装和智能包装上的研究和应用前景较大.     

金属有机框架材料载体系统在食品抗菌包装中的应用

目的 综述金属有机框架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)作为载体系统在食品抗菌包装领域的研究现状和应用进展,以期为MOFs类抗菌包装材料的研发和应用提供参考。方法 介绍MOFs的基本概念及分类,概述MOFs的制备方法(加热法、机械法和电化学法等),总结归纳近年来MOFs作为载体系统在无机抗菌剂、有机抗菌剂和天然抗菌剂领域的应用,并讨论MOFs作为载体系统的机遇和挑战。结论 MOFs作为一种有机与无机相结合的多孔性复合材料,不仅可有效封装抗菌剂,实现缓释和控释,且将MOFs复合材料作为高分子填料可提高其抗菌性能、力学性能和抗紫外线性能等,因此在制备高效、安全的食品抗菌包装方面具有巨大潜力。     

石墨烯和石墨烯基纳米复合材料的制备及在生物医疗领域的应用

抗菌材料在各个应用领域的广泛使用,有效地保障着公众的身体健康.然而,在抗菌材料合成过程中要使用大量有机溶剂,不仅在很大程度上限制了合成抗菌剂在各个领域的应用,而且残留的有机溶剂也会对环境造成极大危害.因此,新型抗菌剂的开发及复合抗菌剂的合成方法和路线的改进是抗菌材料专家们研究的重点问题之一.首先介绍了新型抗菌材料——石墨烯及石墨烯基复合材料的制备及性能,随后结合石墨烯基复合材料的特性,阐述了其在抗菌、药物控释、生物传感、组织工程材料等方面的应用.     

生物基抗菌剂的制备及其改性PVA薄膜保鲜研究

目的 为了增加聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PVA)薄膜作为食品包装材料的抗菌性能,促进生物基绿色环保助剂发展和应用,推动绿色包装理念。方法 以香草醛、色氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、苏氨酸、苯丙氨酸等为原料设计合成系列生物基多官能席夫碱型抗菌剂,制备相应的席夫碱抗菌剂薄膜,并对抗菌剂进行结构表征、热学性能测试,对抗菌复合薄膜进行力学性能、透湿性能、抗菌性能、保鲜性能的测试和表征。结果 5种新型氨基酸席夫碱抗菌剂均具有较好的抗菌性能,制备的薄膜延长了圣女果的货架期2~4 d。结论 新型绿色环保生物基席夫碱抗菌剂具有十分优异的抗菌性能,改善了PVA的抗菌性能,延长了圣女果的货架期,推动了绿色包装的发展。     

细菌纤维素复合材料高值化利用的研究进展

细菌纤维素(BC)是一种由微生物产生的高分子聚合物。利用细菌纤维素制备的复合材料近几年也备受关注,细菌纤维素复合材料的制备与运用也都取得了一些突破。但是细菌纤维素在单独使用时,往往具有很大的局限性。例如,细菌纤维素价格昂贵,且本身并不具备导电、抗菌等特点,这就限制了细菌纤维素的应用范围。因此,细菌纤维素复合材料的研究显得尤为重要。但是,细菌纤维素复合材料的运用面临两点困难:其一,细菌纤维素复合材料生产十分困难;其二,细菌纤维素和辅助材料(如丝胶蛋白、银纳米颗粒等)价格昂贵,从而造成细菌纤维素复合材料生产成本高。因此细菌纤维素高值化利用成为研究热点。近年来,细菌纤维素复合材料的相关研究主要集中于两个方面:(1)研究者通过优化细菌纤维素复合材料生产工艺来获得高性能复合材料;(2)将细菌纤维素复合材料主要运用于电极材料和伤口敷料两方面。研究者们在这两方面已经取得了一些突破。但是总体来说,细菌纤维素复合材料的开发略显不足。针对此现象,本文分类总结了细菌纤维素在生物医学、光电学、食品工业和其他领域的综合利用。食品工业领域方面,本文探讨了利用细菌纤维素制备生物塑料和开发食品级的皮克林乳液。生物医学领域方面,细菌纤维素可以和苯扎氯铵、铜、银以及氧化锌纳米颗粒等抗菌物质复合,新的复合材料在组织工程和医用敷料方面都展示出良好的效果。光电学领域方面,本文介绍了细菌纤维素在催化剂、电极材料、超级电容器方面的运用。其他领域方面,本文阐述了细菌纤维素在重金属回收方面的相关研究。最后,本文分析了细菌纤维素复合材料需解决的难题,并展望了细菌纤维素复合材料的发展前景,为细菌纤维素复合材料的高值化利用提供参考。     

纳米抗菌材料在我国木工行业应用的研究进展及展望

概述了纳米抗菌材料在我国木工行业应用的研究进展,指出了在我国木工行业进一步深入进行纳米抗菌材料应用研究的重要性。重点介绍了目前纳米抗菌地板、纳米抗菌家具和纳米抗菌木质复合材料的研究现状;展望了未来纳米抗菌材料在木工行业应用领域研究的发展趋势,认为应在拓宽纳米抗菌材料应用范围、研发适宜木制品使用的专用纳米抗菌剂、抗菌材料制备工艺过程绿色化、相关抗菌机理以及抗菌效果的评价方法等方面进行更深入研究。     

多糖基抗菌膜制备的研究进展

目的综述了近年来多糖基抗菌膜制备的研究进展,为多糖基抗菌薄膜材料进一步的制备与发展提供科学的研究基础。方法通过对已有研究的现状和研究结果分析和总结,介绍了多糖基抗菌膜基材的种类、制备方法的研究进展。结果共混、浇铸、涂覆及静电纺丝等物理手段,溶解-插入的表面改性方式及化学交联法,为多糖基抗菌膜制备的主要方式。结论物理手段为常用制膜方式,故对天然抗菌剂的开发需求迫切。单一多糖基抗菌膜综合性能不足,应用容易受限,复合膜综合性能良好,但阻隔性能及缓释机理有待进一步研究。     

银负载细菌纤维素纳米复合材料的制备及抗菌性能研究

利用细菌纤维素超精细网络结构和高持水率的特点,在细菌纤维素上通过硼氢化钠(NaBH4)还原硝酸银中的Ag+原位生成纳米银颗粒,并对其微观结构等进行表征,同时对银负载细菌纤维素纳米复合膜的抗菌性能和生物相容性进行研究。XRD结果表明纳米银颗粒具有较完善的结晶结构,且银晶体为面心立方结构;XRF检测表明复合材料中含有Ag元素;由UV-Vis可知Ag/BC纳米复合材料在424nm处出现了Ag的吸收峰;从SEM图可看出随着硝酸银浓度的增大,细菌纤维素微纤表面负载的银颗粒增多,粒径大约为50～80nm。抗菌实验结果说明Ag/BC纳米复合材料具有很强的抗菌性能,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最大抑菌率分别达到99.4%和98.4%。细胞相容性实验表明,Ag/BC纳米复合材料还具有良好的细胞相容性。因此将其用于抗菌伤口敷料会有广阔的应用前景。     

含Ag-Zn无机抗菌剂的Ca3(PO4)2涂层的抗菌性能

采用等离子喷涂方法在OCr18Ni9Ti不锈钢基体上制作分别含有不同含量Ag-zn无机抗菌剂的涂层.X射线衍射(XRD)测试分析表明:涂层中的Ag-Zn无机抗菌剂为ZnO2、Ag2O2和Ag2SO4;涂层对大肠杆菌ATCC 8099和金黄色葡萄球菌ATCC 6538的抗菌性能表明:含Ag-Zn无机抗菌剂的磷酸钙涂层具有优异的抗菌性能,随涂层中Ag-Zn无机抗菌剂含量的增加和涂层与细菌作用时间的延长,涂层的抗菌率提高.     

氧化石墨烯在纺织品领域的抗菌应用

目的总结归纳氧化石墨烯及其复合材料在抗菌纺织品类包装材料的应用现状,为氧化石墨烯及其复合材料在纺织领域的应用提供参考。方法总结氧化石墨烯的性能、结构特点以及抗菌机理,阐述氧化石墨复合材料、复合纤维材料和复合织物等纺织品类材料的抗菌性能应用,并简单讨论氧化石墨烯的抗菌影响因素和氧化石墨烯的生物安全性。结果氧化石墨烯具有二维纳米结构、优异的比表面积和水溶性,纺织品类包装材料通过与氧化石墨烯的复合应用可改善其抗菌性能。目前,氧化石墨烯抗菌性能的应用尚处于初级阶段,需要更深入的研究。结论随着对氧化石墨烯研究的不断深入,氧化石墨烯在抗菌纺织品类包装材料的应用会越来越广泛。     

抗菌剂用于牙科复合树脂的研究进展

龋病是常见的口腔疾病,填充修复是治疗的重要手段。复合树脂凭借色泽美观和理化性能优异等特点,广泛应用于牙科修复材料中。继发龋是临床应用中导致修复失败的主要原因之一。为了抑制继发龋、延长树脂使用寿命,研发具有长期抗菌功能的牙科复合树脂具有重要意义。目前,主要通过向复合树脂体系中添加抗菌型无机粒子或抗菌型有机单体赋予材料抗菌性能。基于抗菌剂的抗菌机理,本文概述了上述抗菌剂对复合树脂抗菌性能及理化性能影响的研究进展,指出了多数抗菌剂在满足复合树脂抗菌性能的同时,无法避免对树脂材料力学性能和美观性产生负面影响。最后,对抗菌型牙科复合树脂的发展趋势进行了展望,有助于推动该类材料的临床应用。     

羧甲基纤维素复合膜的研究现状

目的介绍羧甲基纤维素与淀粉、海藻酸钠、明胶、纳米纤维素、壳聚糖和其他材料制备复合膜在国内外的研究进展,以及该类具有抑菌性能的食品包装复合膜的最新研究进展,为羧甲基纤维素复合膜的研究提供一定的思路和依据。方法总结该方向研究中不同材料的最佳添加量对羧甲基纤维素复合膜性能的提升情况,及一些复合膜添加不同的有机抑菌剂或无机抑菌剂后抑菌性能的提升情况和对一些食品的保鲜效果。结论羧甲基纤维素复合膜具有较大的应用潜力,添加一些材料后具有抑菌活性,该类复合膜在食品保鲜方面具有一定的应用价值。     

有机-无机复合气凝胶的制备及其阻燃性能研究进展

以有机高分子材料为基体,复合无机填料制备的气凝胶复合材料具有超轻、绝热、阻燃等优异特性,可广泛应用在建筑节能保温、电子工业、航空航天等领域。本文报道了有机-无机气凝胶复合材料的制备工艺过程和方法,对比了现有气凝胶材料制备方法的优缺点,并综述了当前研究热点的几种常见气凝胶复合材料:聚乙烯醇类、纤维素类、海藻酸盐类、果胶类有机相复合无机组份气凝胶材料的研究进展。总结了气凝胶复合材料的未来发展方向:亟需在气凝胶材料的机械性能优化方面做出改进,还需提高气凝胶复合材料耐水性能,研究无机填料对不同基体气凝胶阻燃等性能的影响规律,拓展生物质可降解高分子基气凝胶复合材料的种类,实现气凝胶材料的工业化应用。      

肉桂醛复合材料的制备工艺及其应用研究现状

目的为肉桂醛(CA)复合材料的创新开发及其应用提供理论依据。方法综述国内外CA复合材料的主要复合工艺、应用领域和具体效果,并对存在的问题进行分析,同时对CA复合材料的发展趋势进行展望。结果 CA复合材料因其优良的抑菌抗氧化作用主要被应用在食品包装和医疗方面,更多地被应用在食品保鲜包装中,缺乏针对应用在其他方面的研究。结论国内外对CA复合材料的研究刚起步不久,工艺和应用都还比较单一,研究新型的、具有更多功能的CA复合材料以及开发其在其他领域方面的应用将是未来CA复合材料的发展趋势。     

表面沉积铜纳米颗粒的细菌纤维素/壳聚糖交联复合膜的制备及其抗菌性能研究

通过戊二醛交联制备了细菌纤维素/壳聚糖复合材料,并采用磁控溅射技术在交联复合膜表面沉积铜(Cu)纳米颗粒。利用扫描电子显微镜观察纳米纤维膜表面形貌,采用傅里叶红外光谱仪、热重分析仪和X射线衍射仪比较交联复合前后以及镀铜前后复合膜基本化学结构、热稳定性和晶面结构的变化。通过能量色散X射线光谱对壳聚糖和铜在复合膜表面的分布情况进行表征。同时借助抗菌实验探究复合膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌能力。结果表明:壳聚糖与细菌纤维素发生了有效交联,改变了细菌纤维素的基本形貌、化学结构、晶体形态以及热学性能,并且镀铜后交联复合膜的抗菌性能得到了明显的提升(膜与细菌接触20min,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌效果均达到了99.999%)。     

生物质纤维基包装复合材料的研究现状

目的综述纤维基复合材料在包装中的应用和研究现状。方法介绍国内外生物质纤维基复合材料在发泡型材料、薄膜、板材等不同种类包装材料中的应用现状,分别总结各类包装材料使用的基材及制备工艺,比较不同纤维基复合材料的性能差异,指出复合材料在制备工艺及性能上的不足,并展望纤维基包装复合材料的发展前景。结果纤维素具有天然的化学结构,使纤维基材料具有良好的力学性能、阻隔性、可降解性,较好地应用在不同包装材料中。结论纤维基复合材料具有性能优良、可生物降解、经济环保等特点,在包装领域具有较大发展潜力,在原料的选择、制备工艺绿色化及性能的可控性等方面还有较大的研究空间。     

Novel bacterial cellulose–acrylic resin nanocomposites

The preparation and characterization of new nanocomposite films based on two acrylic emulsions, composed of random copolymers of butyl acrylate and methyl methacrylate, and bacterial cellulose is reported. The new composite materials were obtained through a simple and green approach by casting water-based suspensions of the acrylic emulsions and bacterial cellulose nanofibrils. The excellent compatibility between these matrices and the natural reinforcing fibers, observed by scanning electron microscopy (SEM), was reflected in the enhanced thermal and mechanical properties of the ensuing composites. Thus, an increase of around 30 °C in the maximum degradation temperature was observed for a 10% content of bacterial cellulose. The new composites showed glass–rubber transition temperature profiles comparable to those of the pristine matrices, as shown by DMA, and increasing elastic moduli with increasing the bacterial cellulose content. The tensile tests revealed a substantial increase in Young’s modulus and tensile strength and a corresponding decrease in elongation at break with increasing bacterial cellulose load.     

Review: Current international research into cellulosic fibres and composites

The following paper summarises a number of international research projects being undertaken to understand the mechanical properties of natural cellulose fibres and composite materials. In particular the use of novel techniques, such as Raman spectroscopy, synchrotron x-ray and half-fringe photoelastic methods of measuring the physical and micromechanical properties of cellulose fibres is reported. Current single fibre testing procedures are also reviewed with emphasis on the end-use in papermaking. The techniques involved in chemically modifying fibres to improve interfacial adhesion in composites are also reviewed, and the use of novel fibre sources such as bacterial and animal cellulose. It is found that there is overlap in current international research into this area, and that there are complementary approaches and therefore further combining of these may make further progress possible. In particular a need to measure locally the adhesion properties and deformation processes of fibres in composites, with different chemical treatments, ought to be a focus of future research.