电子纺纳米丝素纤维的制备及结构研究

以88％(wt)甲酸为溶剂,对再生丝素蛋白冷冻膜、室温干燥膜和烘干膜溶解制备纺丝液及其电子纺丝进行了研究,并对其形貌结构、结晶结构和构象进行了测定分析。结果表明：三种再生丝素膜均能溶于该甲酸形成浓度为11%～13％(wt)透明稳定的纺丝液,经电子纺丝制得连续的纳米级丝素纤维,形成网状无纺布纤维膜,纤维直径为200nm左右。X-射线衍射结果表明,静电纺后的丝素纤维比再生丝素膜具有较多的Silk Ⅱ(β折迭)结晶结构,X-衍射、红外光谱和DSC研究表明,经甲醇处理后的电纺丝素纤维更有β化趋势。     

丝素蛋白/聚己内酯共混复合纳米纤维拉伸性能研究

为研究静电纺丝丝素蛋白/聚己内酯共混复合纳米纤维的力学性能,为其在组织工程支架方面的应用提供指导,制备了静电纺丝丝素蛋白/聚己内酯共混复合纳米纤维膜,对其中单根纤维的力学性能进行了直接拉伸测试。测试结果显示了大变形情况下共混静电纺丝纤维的拉伸力学性能特点。通过总结其中的数学规律,进行参数拟合,获得了可应用于静电纺丝膜力学模型研究的应力应变函数。     

氯化钙/甲酸溶解体系下丝素纳米纤维的制备及其性能

采用CaCl2-Formid Acid ( FA)溶解体系溶解脱胶蚕丝形成丝素溶液,再将溶液干燥、去盐,将丝素膜二次溶液于FA溶液获得丝素浓度分别为4%、6%、8%的纺丝液。采用滚筒收集装置进行静电纺丝,讨论不同浓度的丝素溶液的纺丝性能。通过流变、SEM、红外以及体外降解等测试手段表征丝素纳米纤维的性能。结果表明：低浓度纺丝液（4%）的粘度较低,会出现不连续液滴,高浓度纺丝液（8%）所纺纤维直径较粗。本试验所用6%5%纺丝液形成的纤维成形效果良好,直径主要集中在150~250nm区域内。红外分析表明,经75%乙醇处理后会促进丝素分子构象的转变,即从α-螺旋构象向β-折叠的转变。降解实验表明,纤维在PBS、放线菌蛋白酶溶液中的纤维形态发生明显变化,具有可生物降解性。     

空气过滤用聚丙烯腈静电纺纤维膜的制备及其性能

为开发用于空气过滤的纳米纤维,采用静电纺丝技术制备了聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜,探讨了其纺丝液质量分数及纺丝电压对所纺纤维微观形貌的影响,同时研究了纤维膜厚度对过滤效率和压降的影响。实验结果表明:PAN纺丝液质量分数为12%,纺丝电压为20 k V时,所得纤维粗细均匀,平均直径为230 nm;当纤维膜厚度由18μm增至35μm时,过滤压降则由121.93 Pa升至591.75 Pa,而过滤效率由81.78%升至99.24%。对过滤性能较好的纤维膜分别进行力学性能和泡压法滤膜孔径测试,测得此纤维膜的弹性模量为223.67 MPa,断裂伸长率为51.96%,拉伸断裂应力为5.93 MPa,拉伸强度为7.77 MPa,拉伸屈服应力为2.79 MPa,平均孔径为2.064 3μm。     

羊毛角蛋白/壳聚糖纳米纤维膜的制备及对铜离子的吸附性能研究

通过纺制不同壳聚糖固含量的羊毛角蛋白/壳聚糖纳米纤维膜,分析纳米纤维纺丝难度、纤维直径指标及对铜离子吸附能力,探讨羊毛角蛋白与壳聚糖纳米纤维最佳混合比例。研究表明,当壳聚糖固含量在0~15%时,纺丝液黏度、电导率与纳米纤维膜对铜离子的吸附量随着壳聚糖固含量的增加而略微增加;当壳聚糖固含量超过15%时,纺丝液黏度与导电率随着壳聚糖固含量的增加而快速上升,而纳米纤维膜对铜离子的吸附量则随着壳聚糖固含量的增加而快速下降,且纺丝难度增加。纳米纤维的直径指标在壳聚糖固含量低于15%时,随着壳聚糖固含量的增加略微降低;当壳聚糖固含量超过15%时,纤维的直径指标呈现上升趋势,纤维质量变差。综合各种因素认为:羊毛角蛋白/壳聚糖纳米纤维中壳聚糖固含量应以10%~15%为佳。     

丝素/胶原蛋白共混纳米纤维的结构分析

采用桑蚕废丝制作再生丝素室温干燥膜,并以不同质量比例与水溶性胶原蛋白混合,溶解于质量分数为98%的甲酸中制得不同质量分数的纺丝液,选择一定的工艺参数进行静电纺丝。通过扫描电镜观察纳米纤维的外观形貌并计算纤维平均直径,采用红外光谱测定纳米纤维的微细结构。结果表明:纳米纤维的直径随着纺丝液质量分数和丝素与胶原蛋白共混质量比例的提高而增大;水溶性胶原蛋白与丝素之间有相互作用,纯丝素电纺纳米纤维结构以无规构象为主,含有少量β折叠,丝素/胶原蛋白共混纳米纤维β化程度提高。     

芳纶纳米纤维膜的宏量制备及其高温过滤性能

利用静电辅助溶液喷射纺丝设备制备了间位芳纶(PMIA)纳米纤维膜,通过单因素法研究了纺丝液浓度、感应电压、牵伸风压等纺丝工艺参数对纤维膜形貌、直径和平均孔径的影响规律。并进一步研究了不同面密度PMIA纳米纤维膜的过滤性能。结果表明:纺丝液浓度和感应电压影响着纤维分布和纤维形态,纺丝液浓度和牵伸风压对纤维直径影响较大,感应电压和纺丝液浓度对纤维膜的平均孔径影响显著;当纤维膜的面密度为11 g/m2时,其过滤效率可达到99.429%,压降为125.9 Pa,表明PMIA纳米纤维膜具有良好的过滤性能;且PMIA纳米纤维膜在278.2℃以下能保持稳定的热力学性能,有利于其在高温高效空气过滤材料领域的应用。     

取向排列丝素蛋白/聚已内酯复合纳米纤维膜的双轴向拉伸性能

 以滚筒为收集装置,用静电纺丝技术制备了有序排列的丝素蛋白/聚己内酯（SF∕PCL）复合纳米纤维膜。利用FE-SEM和MATLAB软件对不同转速下收集的SF/PCL纳米纤维的形貌及排列有序程度进行表征;利用双轴拉伸试验仪对纳米纤维膜的力学性能进行测试。结果表明：滚筒转速越大,纳米纤维排列有序程度越高;纳米纤维膜力学性能表现出各向异性,同时具有明显的非线性和非弹性。对实验曲线进行拟合,建立了纳米纤维膜在双轴循环拉伸作用下的拉伸负荷-伸长率数学模型。以滚筒转速4.70m/s的试样为例,数学模型拟合曲线与实验曲线具有较高的一致性。     

取向排列丝素蛋白/聚己内酯复合纳米纤维膜的双轴向拉伸性能

以滚筒为收集装置,用静电纺丝技术制备了有序排列的丝素蛋白/聚己内酯(SF/PCL)复合纳米纤维膜。利用FE-SEM和Mat Lab软件对不同转速下收集的SF/PCL纳米纤维的形貌及排列有序程度进行表征;利用双轴拉伸试验仪对纳米纤维膜的力学性能进行测试。结果表明:滚筒转速越大,纳米纤维排列有序程度越高;纳米纤维膜力学性能表现出各向异性,同时具有明显的非线性和非弹性。对实验曲线进行拟合,建立了纳米纤维膜在双轴循环拉伸作用下的拉伸负荷-伸长率数学模型。以滚筒转速为4.70 m/s的试样为例,数学模型拟合曲线与实验曲线具有较高的一致性。     

壳聚糖对电纺纳米丝素纤维形态和构象的影响

以甲酸为溶剂，将丝素（SF）和壳聚糖（CS）在不同共混比例下进行静电纺丝。虽然纯CS不能通过静电纺丝成纤维结构，但CS含量为30％的SF／CS共混物可以静电纺成纤维结构。与纯SF纳米纤维相比，SF／CS共混纳米初生纤维直径更小，直径分布范围也变窄。随着共混物中CS含量的增加，纤维直径逐渐从450nm下降到130nm。然而，当共混物中CS含量超过40wt％时，SF纳米纤维中就会含有CS珠状结构。利用ATR红外光谱和固态CPMAS ^13C-核磁共振仪研究了甲醇处理对初生SF纤维或SF／CS共混纳米纤维次级结构的影响。与纯的SF纳米纤维相比，SF／CS共混纳米纤维β化速度更快。这是因为刚性骨架的CS通过分子间作用加速了SF的构象转变。     

静电纺丝素纳米纤维非织造膜形态结构研究

静电纺丝可获得丝素纳米级纤维,并以非织造布状排列,广泛用于细胞支架、伤口包覆及药物控释等。用甲酸溶解丝素室温干燥膜,研究了静电纺丝素纳米纤维非织造膜的形态结构,分析其影响因素。结果表明:非织造膜孔隙率为32.3%,孔径80~600 nm;纤维直径与纺丝液质量分数表现出高度显著线性关系,纤维直径随纺丝液质量分数的升高而增大;纤维直径开始随电压的增大而变小,之后变大;电场强度相同,高电压/长距离电场形成的纤维直径小。     

静电纺再生丝素/明胶纳米纤维的结构与性能

 以质量分数为98%的甲酸为溶剂,将再生丝素与明胶以质量比70∶30进行共混静电纺丝。研究纺丝液质量分数及乙醇处理对纤维膜的结构及力学、溶解性能等的影响;测定不同纺丝液质量分数及不同厚度下纤维膜的孔隙率及孔径;在纤维膜上进行小鼠成纤维细胞(L929)和人脐静脉内皮细胞(HUVECs)培养实验。结果表明:随着纺丝液质量分数的提高或经乙醇处理后,丝素β化程度提高,纤维结晶度增大,溶失率减小,拉伸强度增大;随着纺丝液质量分数的提高,纤维膜的孔隙率减小,孔径增大,厚度增加时,纤维膜的孔隙率及孔径均减小;L929及HUVECs均能够在纳米纤维膜上黏附、生长和增殖。     

静电纺再生丝素纳米纤维载药体系研究

将丝素和药物双胍醋酸盐共溶于质量分数为98%的甲酸,制得均匀的纺丝液,再静电纺丝制备丝素/药物纳米纤维膜。扫描电镜(SEM)观察其形貌的结果表明:纳米纤维的平均直径随着含药量的增加而减小;随着丝素质量分数的增加而增加。通过紫外分光光度计测其释放在水中药物的吸光度来计算释药速率,其释药速率随纤维直径的减小而加快。抑菌圈定性测试显示丝素/药物纳米纤维膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌具有优异的抑菌性。     

聚乳酸-聚己内酯/丝素蛋白三元复合纳米纤维膜支架的结构与性能

通过静电纺丝技术制备出不同质量比的聚乳酸聚己内酯/ 丝素蛋白（PLA-PCL/SF）复合纳米纤维膜支架,采用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪对纳米纤维膜的形貌和结构进行表征,测试纤维膜的孔隙率和吸附性能。结果表明：PLA-PCL与SF 这2 种组分的质量比对复合纳米纤维膜的形貌有显著影响,质量比为90:10和70:30的纳米纤维表面分布着密集的孔洞;PLA-PCL/SF复合纳米纤维膜中SF 经甲醇处理后由无定形结构转变为β?折叠结构;随着复合纳米纤维膜中SF 含量的增加,纳米纤维膜的孔隙率和吸附性也逐渐降低。接触角实验和小鼠胚胎成纤维细胞（NIH-3T3）培养结果表明,SF的加入提高了纳米纤维膜的亲水性,有利于NIH-3T3细胞的黏附和增殖。     

静电纺PA 6纳米纤维膜的力学性能研究

利用静电纺丝可形成由纳米级纤维组成的纳米纤维膜,由于该膜孔径小并具有高比表面积和高孔隙率,可用作组织工程支架、传感器感知膜、过滤材料和防护材料等。静电纺纳米纤维膜的力学性能对其适用性和耐用性有重要影响。以PA 6甲酸溶液进行静电纺丝,研究了纺丝液喂入速度和纺丝距离对静电纺PA 6纳米纤维膜力学性能的影响。结果表明:纺丝液喂入速度较低时,形成的纳米纤维膜力学性能差;纺丝距离增大时,纳米纤维膜的断裂强度降低;PA 6溶解于98%甲酸中配制成13%(质量分数)纺丝液,在喷嘴口径0.9 mm、电压30 kV下进行静电纺丝,纺丝液喂入速度在0.2～0.3 ml/h、纺丝距离为8～10 cm时可获得具有良好力学性能的PA 6纳米纤维膜。     

静电纺丝素/壳聚糖纳米纤维的研究

以质量分数为98％的甲酸为溶剂．丝素和壳聚糖以不同质量分数及比例共混制备纺丝液进行静电纺丝,并用扫描电镜观察其形态结构。结果表明：与丝素和壳聚糖溶液质量比为70／30．两者质量分数分别为13%～17％和3%～5%时,都能获得连续纤维;当丝素和壳聚糖溶液质量分数分别为17％和4%,两者质量比高于50/50时．均能静电纺得连续纤维,纤维直径随壳聚糖含量的增加而减小．减小质量比低于50／50时,制成的纳米纤维中含有壳聚糖颗粒。采用红外光谱法测定了丝素,壳聚糖纳米纤维的结构,结果表明：壳聚糖与丝素之间有相互作用,经乙醇处理促进了丝素构象转变为β结构。     

壳聚糖纺丝液性能对静电纺纤维形态的影响

配置壳聚糖(CS)与聚乙烯醇(PVA)质量比为0 ∶ 100、10 ∶ 90、20 ∶ 80、30 ∶ 70的纺丝液,并通过静电纺丝工艺制得CS/PVA纳米纤维膜.探讨纺丝液的黏度、电导率、表面张力对CS/PVA纳米纤维膜表观形貌的影响.结果表明:随着CS含量的增大,CS/PVA纺丝液黏度提高、电导率上升、表面张力下降,这使得静电纺丝过程中射流更易被拉伸,所得纤维更细;但纺丝液黏度增大到一定程度后,纤维会出现串珠状或纺锤状.因此,配制出适宜黏度的纺丝液是静电纺丝的关键.当mCS∶mPVA=30 ∶ 70时,所得CS/PVA纳米纤维膜中纤维平均直径最小,且直径CV值最低,纤维形貌最为均匀.     

静电纺再生丝素蛋白纳米纤维膜的工艺及性能

以甲酸为溶剂,利用静电纺丝法制备了再生丝素蛋白纳米纤维膜,系统地研究了纺丝液质量分数,纺丝电压、纺丝液流速及接收距离对纤维形貌和直径的影响.结果表明,在制备直径250 nm以下、表面光滑且均匀的纤维时,纺丝液质量分数和电压是影响纤维形貌和直径的2个主要因素,且体积分数90%乙醇溶液处理能促进丝素蛋白纤维的结构从无规卷曲...     

载药聚乳酸/丝素纳米纤维的制备及缓释性能

将药物阿司匹林、聚乳酸(PLA)和丝素蛋白(SF)同时溶解在三氟乙酸、二氯甲烷（体积比7:3）的二元溶剂中,通过静电纺丝技术制备载药PLA/SF复合纳米纤维。借助扫描电镜观察纳米纤维形貌,利用红外光谱分析其成分,并用紫外分光光度计检测其释放在磷酸盐缓冲液中药物的吸光度,并计算其释药速率。结果表明：复合纤维的平均直径随着药粉质量分数的增高而减小且PLA和SF能很好的复合;SF质量分数为3%时复合纤维释药速率最大;释药速率随着药粉浓度的增大而加快。     

宏量制备纳米纤维膜的均匀性表征与评价

采用克重、力学性能、过滤性能、孔径分布及扫描电镜等表征手段对宏量制备的聚丙烯腈纳米纤维膜进行了性能研究和均匀性评价,实验结果表明,宏量制备的聚丙烯腈纳米纤维在宏观和微观结构上均表现出较好的均匀性,克重变异系数、断裂载荷变异系数和过滤气阻变异系数分别为2.9%、3.3%和2.4%,纳米纤维膜的微孔孔径偏差≤1.5%;当纺丝液浓度为11%～12%时,纳米纤维直径分散系数在1.11～1.15之间。