關於通過不同比例的透明質酸和纖維素製作複合材料的相關文獻

文獻標題：

Hyaluronic Acid–Cellulose Composites as Patches for Minimizing Bacterial Infections

DOI號：

10.1021/acsomega.9b03852

關(guan) 鍵詞：

Absorption,Cellulose,Composites,Drug release, Materials

內(nei) 容摘要：

文章講述了關(guan) 於(yu) 利用1-丁基-3-甲基咪唑氯[Bmim][Cl]鹽溶液，作為(wei) 唯一的溶劑，溶解不同比例的透明質酸(HA)和纖維素(CELD)的生物複合材料的合成方法。通過光譜測量(傅裏葉變換紅外(FT-IR)和X射線衍射(XRD))證實了HA和CEL之間的相互作用，掃描電子顯微鏡(SEM)圖像反映了不同的生物聚合物比例及其對這些複合材料的紋理和孔隙度的影響。這些複合材料在各種介質中表現出高度的吸脹能力。這些複合材料還被用來載藥，以檢測其釋放藥物的性能，以便更好地對抗金黃色葡萄球菌感染。

圖1 合成含有不同比例的透明質酸 (HA) 和纖維素 (CEL) 的生物複合材料的方法

主要內(nei) 容：

纖維素(CEL)是一種多糖，是植物細胞壁的主要成分，為(wei) 複合材料提供了化學穩定性和機械強度。

離子液體(ti) (IL)是在溫度低於(yu) 100 °C的有機鹽，具有各種獨特的化學和物理特性，包括高熱穩定性、高溶解度功率、低揮發性和可忽略不計的蒸汽壓力。

製作方法：

複合材料以各種比例(1:1，1：2，2:1，1：4 和 4:1)與(yu) 纖維素的纖維素製成，不超過5% w/w HA(指 HA質量占溶液總質量不超過5%)。且隻有1:1和2:1(HA/CEL)產(chan) 生了穩定的複合材料。

向上滑動具體(ti) 方法

1.在[Bmim][Cl]中溶解透明質酸鈉(5% w/w)；在90-100°C的礦物油浴中，在小瓶中攪拌溶液。

2.HA溶解後，將CEL(2.5或5% w/w)以10%的增量添加到小瓶中。

3.在CEL溶解和溶液均質化後，將混合物轉移到矽膠模具中，並放在冰箱中過夜，以便形成凝膠。

4.通過將複合材料浸泡在去離子水中來回收離子液體(ti) [Bmim][Cl]。

5.通過凍幹從(cong) [Bmim][Cl]中取出水，回收[Bmim][Cl]

6.使用FT-IR表征完成了[Bmim][Cl]去除的確認；進行了硝酸銀(AgNO3）離子測試，以確認從(cong) 複合材料中去除所有[Bmim][Cl]。這些複合材料被切割成1.27厘米×1.27厘米的小塊，凍幹過夜，用傅裏葉變換紅外(FT-IR)光譜、熱重分析(TGA)、X射線衍射(XRD)和掃描電子顯微鏡(SEM)對這些基於(yu) HA/CEL的複合材料進行了表征。

結果分析：

使用 FT-IR 光譜法來確定複合材料的化學結構：

HA 光譜的吸收帶在1604和1405 cm^-1(羧酸非對稱拉伸振動和羧酸對稱拉伸的指示性波段)。1145和1027 cm^-1的波段是HA骨架的C-O-C拉伸振動。1560和1322 cm^-1的兩(liang) 個(ge) 信號表示酰胺波段。

在 1150-650 cm-1的區域，複合材料的光譜和HA 之間幾乎沒有差異。這驗證了這些複合材料中HA的存在。複合材料中峰值形狀的這種變化表明複合材料中HA和纖維素之間的氫鍵相互作用。

圖2 CEL,HA,1:1和2:1複合材料和O-H拉伸區的FT-IR光譜

圖3 纖維素,HA和複合材料的TGA光譜

X 射線衍射(XRD)確定不同量的HA如何影響纖維素的結晶度：

HA是完全無定形的，纖維纖維素的超分子結構作為(wei) 纖維素 I 存在，其結晶性是兩(liang) 種形式(Iβ和Iα)之間比例的結果。纖維纖維素在14.9、16.4、20.6、22.7 和34.5°有五個(ge) 特征峰，分別對應於(yu) 101、101̅、021、002和040平麵。複合材料保持了纖維素的特征峰值，在1:1和2:1複合材料中，14.9和22.7°之間的無定形散射角略有增加。

圖4 CEL和HA(a)以及1:1和2:1複合材料(b)的XRD光譜

結晶度指數(CI)計算：

圖5 計算公式

其中I 002是002-晶格衍射的強度，Iam是2θ = 18°時的衍射強度。兩(liang) 種複合材料的CI都低於(yu) 纖維素，其中2:1複合材料的CI最低。這可以歸因於(yu) 複合網絡中與(yu) 纖維素相比，無定形HA含量較高。非晶物質破壞了纖維素的晶格，從(cong) 而降低了其CI。

圖6 複合材料和母體(ti) 生物聚合物的結晶度指數（%）

掃描電子顯微鏡：

複合材料被切成小塊，表麵用一層薄薄的導電鉑進行旋轉塗層。在5千伏處通過掃描電子顯微鏡評估表麵形態。

複合材料表現出紋理多孔的表麵；然而，對於(yu) 2:1複合材料來說，孔隙更大，形狀更不規則；1:1的複合材料表現出更光滑的平麵紋理。

圖7 1:1複合材料(a)2:1複合材料(b)，

[CHX][Ceph]負載1:1複合材料(c)和

[CHX][Ceph]負載2:1複合材料(d)的形態

溶脹研究：

證明這些潛在的傷(shang) 口護理複合材料的滲出能力，並調查不同聚合物比率對容量的影響。

圖8 去離子水，0.9%鹽水和1×磷酸鹽緩衝(chong) 鹽水(PBS)
(pH 7.4)中複合材料的膨脹

在所有研究的介質中，2:1(HA/CEL)複合材料的膨脹程度比1:1(HA/CEL)材料高得多。這些結果表明，隨著複合材料的孔徑大小和無定形性質的增加，膨脹比會(hui) 增加，因為(wei) 無定形區域能夠比結晶區域吸收更多的水。

此外，對這些結果的評估表明，隨著複合材料內(nei) 纖維密度的降低，膨脹增加。由於(yu) HA具有吸濕性，在 2:1複合材料的吸收能力中發揮更大作用。更大程度的溶脹也可能是因為(wei) HA上鈉離子的濃度較高。

個(ge) 人評價(jia) ：

如果想做在生產(chan) 出細菌纖維素之前做BC和HA的水凝膠測試的話，可以嚐試文章中提到的方法，雖然文章中纖維素的來源是木本植物和棉花（具體(ti) 是啥沒說，他們(men) 買(mai) 的纖維素，說是來源於(yu) 木本植物和棉花），一些檢測方法可以參考做為(wei) 我們(men) 的實驗產(chan) 物的檢測。