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管状细菌纳米纤维素材料的制备及其表征

作　者: 蒋燕光
导　师: 洪枫
学　校: 东华大学
专　业: 生物化学与分子生物学
关键词: 细菌纳米纤维素人工血管管状材料木醋杆菌红茶菌
分类号: R318.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 28次
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内容摘要

细菌纳米纤维素(Bacterial Nano-Cellulose,简称BNC)是一类由微生物合成的高纯纤维素。它具有独特的三维纳米纤维网状结构,高持水性和良好的机械强度及生物相容性,在食品、造纸、组织工程等领域具有广阔的应用前景。细菌纳米纤维素具有极好的形状可调控性,可用特定的反应器将其制成中空的管状材料,在人工血管、神经纤维导管和输尿管等中空器官的替代品上具有很好的应用潜力。目前国内外细菌纳米纤维素管状材料的制备方法主要有以下几种：后期加工法、动态缠绕法、单管法、套管法等。这些方法制备的管状细菌纳米纤维素材料都具有一定的局限性,如：表面粗糙、生长周期较长、材料长度受限、厚度不可控、材料易分层,以及强度不够好等。基于以上现状,本研究在课题组已有管状BNC材料新装置上稍加改进,分别以木醋杆菌和红茶菌做发酵菌种,分别以双硅胶套管和硅胶玻棒套管反应器制备出内径3mm、壁厚2.5mm的光滑管状BNC材料,并对获得的管状材料进行了较全面的表征。结果表明,所有反应器中的最大产量都在0.37g/L左右,但是,红茶菌在双硅胶套管反应器中的制备效率最高,仅需3d就获得了完整的管状BNC材料,分别比另三种情况少1d、3d和4d,且它的机械强度也最高,最大轴向拉力可达12.7N,最大轴向拉伸强度可达7.2MPa,而最大径向拉伸强度可达1.3MPa。硅胶套玻棒制备的管状BNC内表面最光滑,仅为9.07nm；木醋杆菌和红茶菌制备的管状BNC的顺应性与真实血管相比仍存在一定差距,有待进一步的改善。但获得的管状BNC都具有良好的血液相容性,其溶血率小于5%,且管状BNC材料的内表面与血液接触后,黏附的血小板比较稀疏,没有呈现聚集状,而且基本没有伪足伸出。该结果表明以红茶菌和木醋杆菌为生产菌种,在双硅胶套管和硅胶玻棒套管反应器中制备的管状BNC材料都具有作为人工血管的巨大潜力。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-10
第一章绪论  10-22
  1.1 前言  10
  1.2 细菌纳米纤维素概述  10-15
    1.2.1 细菌纳米纤维素的生物合成  10-12
    1.2.2 细菌纳米纤维素的分泌、组装和结晶  12-13
    1.2.3 细菌纳米纤维素的结构与特性  13-15
  1.3 管状细菌纳米纤维素材料的研究进展  15-20
  1.4 课题的立题背景和主要研究内容  20-21
  1.5 课题的特色及创新点  21-22
第二章实验材料与方法  22-30
  2.1 菌种来源  22
  2.2 实验试剂  22
  2.3 实验仪器  22-23
  2.4 基本培养基  23
  2.5 菌种培养  23-24
  2.6 管状BNC材料的发酵制备  24
  2.7 管状BNC材料处理  24
  2.8 管状BNC得率的测定  24
  2.9 管状BNC的形态和微观结构观察  24-25
  2.10 管状BNC的表面粗糙度测试  25
  2.11 管状BNC的BET测试  25
  2.12 管状BNC的水渗透性测试  25-26
  2.13 含水率对管状BNC拉伸强度的影响  26
  2.14 培养时间对管状BNC拉伸强度的影响  26-27
  2.15 管状BNC的手术线固位强度测试  27
  2.16 管状BNC的顺应性测试  27-28
  2.17 管状BNC的血液相容性测试  28-30
第三章结果与讨论  30-55
  3.1 管状BNC产量的测定  30-31
  3.2 管状BNC的形态和微观结构观察  31-36
  3.3 管状BNC的内表面粗糙度测试  36-38
  3.4 管状BNC的BET法测试  38-40
  3.5 管状BNC的水渗透性测试  40-42
  3.6 含水率对管状BNC拉伸强度的影响  42-44
  3.7 培养时间对管状BNC拉伸强度的影响  44-49
  3.8 管状BNC的手术线固位强度测试  49-50
  3.9 管状BNC的顺应性测试  50-52
  3.10 管状BNC的血液相容性研究  52-55
第四章结论  55-57
参考文献  57-59
攻读硕士学位期间的研究成果目录  59-60
致谢  60

管状细菌纳米纤维素材料的制备及其表征

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