最近發(fā)表在雜志上的一篇論文，證明了使用原位方法合成的細(xì)菌纖維素復(fù)合材料作為活性敷料的可行性。
纖維素是一種由植物合成的廉價(jià)易得的生物聚合物，主要通過(guò)回收廢紙和加工落葉樹(shù)和針葉樹(shù)獲得。
雖然這種化學(xué)組成不會(huì)對(duì)植物基纖維素(PC)的應(yīng)用潛力產(chǎn)生不利影響，但當(dāng)用作生物材料時(shí)，具有100%纖維素含量的產(chǎn)品通常比PC更受歡迎。
不同的細(xì)菌，包括革蘭氏陽(yáng)性菌，如八疊球菌和革蘭氏陰性菌，例如土壤桿菌和葡糖酸醋桿菌 木棉屬，可以合成BC。來(lái)自成熟蔬菜和水果的幾乎59種細(xì)菌菌株可以合成BC。
具有更好的結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)的纖維素可以在體外使用無(wú)細(xì)胞酶系統(tǒng)合成，該酶系統(tǒng)使用來(lái)自真菌或細(xì)菌的酶。與基于細(xì)菌的方法相比，無(wú)細(xì)胞方法更有效并且使用更少的葡萄糖，并且所得纖維具有更大的直徑。
BC合成機(jī)制影響纖維素的特定性質(zhì)，包括聚合度和結(jié)晶度、機(jī)械強(qiáng)度、孔隙率、持水能力和生物降解性。
由于其納米纖維結(jié)構(gòu)，BC可以作為水凝膠儲(chǔ)存、吸收和解吸大量的水，使BC成為一種優(yōu)異的生物醫(yī)學(xué)材料。當(dāng)與生物聚合物如膠原、殼聚糖或藻酸鹽結(jié)合時(shí)，BC也可以形成復(fù)合材料。
諸如BC/殼聚糖復(fù)合材料的復(fù)合材料已經(jīng)被合成為治療不同潰瘍、傷口和燒傷的敷料材料，而B(niǎo)C/藻酸鹽復(fù)合材料被用于組織工程。
BC可以使用異位和原位方法進(jìn)行修飾，以引入未描述的和新的特性。原位方法包括將水溶性納米顆粒或添加劑直接添加到培養(yǎng)基中以修飾BC。
幾項(xiàng)研究表明，通過(guò)原位方法使用導(dǎo)電聚合物和碳納米添加劑(如氧化石墨烯或石墨烯)以及導(dǎo)電聚合物對(duì)活性炭進(jìn)行改性。
使用碳納米添加劑的改性增加了孔隙率和比表面積，并提高了復(fù)合材料的強(qiáng)度。在用于合成BC復(fù)合材料的碳納米添加劑中，GO特別受到關(guān)注，因?yàn)槎S材料通過(guò)形成氫鍵與BC牢固連接。
針對(duì)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的不同應(yīng)用，開(kāi)發(fā)了幾種具有多種構(gòu)象的BC/GO納米復(fù)合材料。例如，氧化石墨烯被用作藥物或基因的運(yùn)送載體，并用于開(kāi)發(fā)生物傳感器。
在這項(xiàng)研究中，研究人員采用原位方法合成了不同GO濃度的BC/GO復(fù)合膜，并研究了GO納米粒子對(duì)合成膜的性能和結(jié)構(gòu)的影響。
研究人員還研究了將合成的復(fù)合膜用作緩釋止痛藥撲熱息痛的潛在活性敷料的可行性。撲熱息痛被選擇用于體外生物活性物質(zhì)吸附研究，因?yàn)樗且环N強(qiáng)效解熱鎮(zhèn)痛藥。利用從金黃色美味蘋(píng)果醋中獲得的微生物來(lái)合成細(xì)菌纖維素。沒(méi)有為細(xì)菌生長(zhǎng)添加額外的營(yíng)養(yǎng)物。添加劑如檸檬酸、酵母提取物和蛋白胨不用于纖維素的生物合成。
在模擬人體體液的pH、滲透壓和離子濃度的磷酸鹽緩沖鹽水(PBS)中體外研究了生物活性物質(zhì)從膜中的釋放動(dòng)力學(xué)。
成功合成了不同GO濃度、平均含水量為400%、濕厚度為1100 m、納米纖維直徑為100 nm的BC/GO復(fù)合膜。KOH處理有效地從膜中除去了有機(jī)物，如細(xì)菌細(xì)胞。
BC復(fù)合材料中的BC納米纖維以隨機(jī)方式排列，類(lèi)似于經(jīng)典的非織造織物。GO薄片在SEM研究中是不可見(jiàn)的，因?yàn)樗鼈儽籅C納米纖維網(wǎng)覆蓋。在濕膜中，較厚的BC纖維形成松散的結(jié)構(gòu)，在纖維間的空間中含有大量的水。
此外，與純BC膜相比，GO的加入略微提高了復(fù)合膜的熱分解溫度，從而提高了其熱穩(wěn)定性。
由于納米纖維厚度的增加，GO濃度的增加增加了濕BC/GO復(fù)合膜的厚度。在純BC和BC/GO/III膜中分別觀察到470 μm和1180 μm的最低和最高厚度。
然而，由于纖維素干燥過(guò)程中分子內(nèi)和分子間氫鍵的形成，濕膜干燥后厚度顯著下降。此外，在具有高GO濃度的樣品中額外氫鍵的形成增加了結(jié)構(gòu)的致密性，這降低了這些膜的厚度。
GO的加入增加了濕膜中的水含量，在BC/GO/II膜中觀察到最高的水含量。然而，由于額外的氫鍵形成，BC/GO/III膜中的水含量減少。所有干膜的吸水值幾乎相同，由于氫鍵，在摻入GO的樣品中觀察到的值略有降低。
純BC膜吸附63.3 mg/g BC撲熱息痛，由于GO濃度的增加，BC/GO/III膜中的撲熱息痛略微下降至62.4 mg/g BC。然而，脫附測(cè)試顯示復(fù)合膜比純BC膜脫附更多的藥物，在BC/GO/III膜中觀察到42.0 mg/g BC撲熱息痛脫附。
純BC膜緩慢而穩(wěn)定地解吸撲熱息痛。然而，釋放率低于55%。BC/GO/I膜在初始釋放階段表現(xiàn)出強(qiáng)烈的撲熱息痛解吸，在40分鐘后減緩并保持在55%。BC/GO/II和BC/GO/III均顯示出67%的高釋放率，即使在24小時(shí)后也是如此。
研究結(jié)果表明，BC/GO復(fù)合膜可以有效地用作具有緩釋鎮(zhèn)痛藥物的潛在活性敷料。
