[发明专利]一种压力控制制备细菌纤维素复合材料的方法

说明书

本发明涉及一种压力控制制备细菌纤维素复合材料的方法，包括：通过培养得到具有三维网络结构的细菌纳米纤维素BNC；进行纯化，得到纯化后的BNC；进行水分蒸发干燥，得到干的BNC；将包含外源分子的压力作用于干的BNC，通过控制压力使其膨胀，外源分子进入到BNC网络孔隙中，吸附或固定后，经后处理得到BNC复合材料。本发明针对干的细菌纳米纤维素复水率低的特点，利用流体压力作用于BNC，使细菌纳米纤维素快速恢复到高持水的状态，同时引入外源分子，可制备得到复合材料，过程简单、快速，在生物材料领域具有重要的意义。

技术领域

本发明属于生物复合材料领域，特别涉及一种压力控制制备细菌纤维素复合材料的方法。

背景技术

细菌纳米纤维素(bacterial nanocellulose,BNC)是一种由细菌分泌产生的纤维素，其特征是高化学纯度，高结晶度，高持水性，具有三维纳米纤维网络结构，良好的生物相容性等，是一种极具潜力的生物材料。

通过发酵得到的细菌纳米纤维素，通常是一种类水凝胶，含水量极高，不便于储存和运输等，而脱水干燥是很好的解决方法。细菌纳米纤维素的脱水方法主要有冷冻干燥法和蒸发干燥法。冷冻干燥法能够较好地保留原有的孔隙结构，获得泡沫状的细菌纳米纤维素，但是此种脱水方法得到的细菌纳米纤维素，体积大，机械性能差，同样不利于运输。以前的研究普遍认为，通过热蒸发过程形成的干的细菌纳米纤维素，如果不通过化学修饰，很难恢复成原来的水凝胶状态，而化学修饰细菌纳米纤维素，过程复杂，需要引入其他化学物质，且改变了细菌纳米纤维素原有的结构。热蒸发形成的干的细菌纳米纤维素，纤维素分子内和分子间的氢键作用较强，机械性能增强，浸入到水中，只能吸收自身体重3-5倍的水。

细菌纳米纤维素复合材料的制备方法主要包括在细菌纳米纤维素培育过程中复合(原位(in situ)复合)和在细菌纳米纤维素纯化后复合(异位(ex situ)复合)。原位复合是将外源分子加入到培养基中，干涉纳米纤维的分泌，而成为细菌纳米纤维素网络的一部分。该种方法得到的复合物，在其细菌纳米纤维素后续的纯化过程中，容易产生变化。异位复合的方法是将纯的细菌纳米纤维素基体浸入到一种溶液中，分子通过扩散进入到网络中，但是耗时长，效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种压力控制制备细菌纤维素复合材料的方法，通过风干和鼓风干燥得到的干的细菌纳米纤维素纤维网络结构坍塌，纤维致密，缝合强度等机械性能较高，本发明通过向干的细菌纳米纤维素施加一定含有外源分子的压力，可使压力进入到纤维素分子之间，高效制备细菌纤维素复合材料。

本发明的一种压力控制制备细菌纤维素复合材料的方法，包括：

(1)通过培养得到具有三维网络结构的细菌纳米纤维素BNC；进行纯化，得到纯化后的BNC；

(2)将步骤(1)得到的纯化后的BNC进行水分蒸发干燥，得到干的BNC；

(3)将包含外源分子的压力作用于步骤(2)得到的干的BNC，通过控制压力使干的BNC膨胀，外源分子进入到BNC网络孔隙中，吸附或固定后，经后处理得到BNC复合材料。

所述步骤(1)中培养的工艺条件为：在灭菌条件下，将含有微生物的培养液20～35℃静置培养7～10天。

所述微生物为纤维素合成微生物，优选木葡糖酸醋杆菌或红茶菌。

所述步骤(1)中纯化的工艺条件为：在75～85℃水浴条件下，采用浓度为0.5～1.5％的NaOH碱煮2～4次，每次3～5h，然后用去离子水反复置换至中性。

所述步骤(1)中的BNC为管状或膜状。

所述步骤(2)中的水分蒸发干燥为风干或鼓风干燥。

所述步骤(3)中的压力为5KPa～2MPa，来自于流体，包括气体或液体。