細(xì)菌纖維素復(fù)合材料的研究新進(jìn)展

董麗攀，李 政，夏 文，鞏繼賢，賈士儒，張健飛

(1. 先進(jìn)紡織復(fù)合材料教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(天津工業(yè)大學(xué))，天津 300387; 2.天津工業(yè)大學(xué) 紡織學(xué)院，天津 300387; 3. 工業(yè)發(fā)酵微生物教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(天津科技大學(xué))，天津 300457)

細(xì)菌纖維素(Bacterial cellulose，簡(jiǎn)稱 BC)是由微生物發(fā)酵合成的多孔性網(wǎng)狀納米級(jí)生物高分子聚合物(圖1)[1]，細(xì)菌纖維素最早由英國(guó)科學(xué)家 Brown 發(fā)現(xiàn)，因其由細(xì)菌合成，故命名為細(xì)菌纖維素[2].它可以由多種微生物生產(chǎn)，其中木醋桿菌(Acetobacter xylinum)是研究比較透徹的菌株[3].

BC的化學(xué)結(jié)構(gòu)與植物纖維素相同，都是由β-1,4-糖苷鍵連結(jié)的多糖，其分子式為(C6H10O5)n.但BC與植物纖維素的區(qū)別在于：1)BC不含半纖維素，木質(zhì)素和果膠，是純纖維素[4]；2)BC是由20～100 nm直徑的納米纖維組成，具有3D多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，高縱橫比、高孔隙率和獨(dú)特的機(jī)械性能；3)BC具有高結(jié)晶度(70%～80%)，高聚合度(高達(dá)8 000)，高含水量(99%)和良好的成型性[5].

BC是具有一定孔隙率的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在培養(yǎng)過(guò)程中加入特定的材料，即可制備成具有特殊性能的納米復(fù)合材料[2].近年來(lái)，針對(duì)BC復(fù)合材料的深入研究主要集中在生物醫(yī)學(xué)、電化學(xué)與光學(xué)、食品包裝等領(lǐng)域.

圖1 細(xì)菌纖維素電鏡照片[1]

1 生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

細(xì)菌纖維素是一種天然的生物聚合物，具有良好的生物相容性、高含水率、多微孔性、優(yōu)良的機(jī)械性能以及可表面化學(xué)改性等特點(diǎn)，使其在涉及組織工程支架和醫(yī)用敷料等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛.

1.1 組織工程

細(xì)菌纖維素具有較高的生物相容性、獨(dú)特的纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、高孔隙率、高機(jī)械強(qiáng)度和高彈性模量等性質(zhì)，是骨組織支架的良好替代物[6].Chiulan等[7]通過(guò)溶液澆鑄法制備了由不同濃度的聚(3-羥基丁酸酯)(簡(jiǎn)稱PHB)、聚羥基鏈烷酸酯(簡(jiǎn)稱PHA)和BC形成的新型生物復(fù)合材料，BC的添加提高了聚合物基質(zhì)的熱穩(wěn)定性，細(xì)胞可以良好的附著在該復(fù)合材料上，實(shí)現(xiàn)快速增殖.

羥基磷灰石(簡(jiǎn)稱HA)是一種磷酸鈣礦物相，具有杰出的骨傳導(dǎo)性和生物活性，在醫(yī)療上有廣泛應(yīng)用.Busuioc等[6]將細(xì)菌纖維素膜在超聲波的作用下，將其在氯化鈣和磷酸氫二鈉前體溶液中交替循環(huán)浸漬，隨后在700或1 000 ℃下熱處理，獲得了具有不同形態(tài)的3D多孔支架，成功制備了細(xì)菌纖維素/磷酸鈣復(fù)合材料.該材料可用于骨修復(fù)和骨再生，還可作為骨水泥的生物活性填料.

Jin等[8]通過(guò)細(xì)菌還原法將G. intermedius BC-41細(xì)菌與還原氧化石墨烯共同培養(yǎng)制備了細(xì)菌纖維素/還原氧化石墨烯復(fù)合膜(BC-RGO).該復(fù)合膜具有良好的親水性、生物活性及生物相容性.如在BC-RGO膜表面培養(yǎng)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(簡(jiǎn)稱hMSC)，顯示出較高的細(xì)胞增殖效果，改善了細(xì)胞反應(yīng)，如圖2[8]所示.

Chen等[9]通過(guò)原位聚合法將聚(3,4-乙撐二氧噻吩)和氧化石墨烯涂覆在BC上，合成了細(xì)菌纖維素/聚(3,4-乙撐二氧噻吩)/氧化石墨烯復(fù)合膜(BC/PEDOT/GO)，豐富的游離羧基和羥自由基提供給復(fù)合膜用于表面改性的活性官能團(tuán).這種合成的納米纖維支架可以模擬PC12細(xì)胞電刺激后的細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的結(jié)構(gòu)，并促進(jìn)細(xì)胞取向.

圖2 BC-RGO膜的制造和應(yīng)用示意圖[8]:(a) G.中間體BC-41培養(yǎng); (b) 自組裝(孵育和生物化學(xué)還原);(c) 冷凍干燥

Fig.2 Schematic diagram depicting the fabrication and applicaion of BC-RGO film, which includes[8]: (a) G. intermedius BC-41 culture；(b) selfassembly (incubation and biochemical reduction)；(c) freeze-drying

BC膜的孔徑較小，且不可生物降解，作為組織支架會(huì)阻礙細(xì)胞的內(nèi)向生長(zhǎng).為了解決這個(gè)問(wèn)題，F(xiàn)avi等[10]使用激光圖案化技術(shù)制備了具有蜂窩孔陣列的多孔BC支架，并用氧化高碘酸鹽加以修飾，得到可生物降解的氧化BC支架.該BC支架具有良好的骨細(xì)胞相容性和較強(qiáng)的機(jī)械性能，且可以被控制降解.

Akaraonye等[11]通過(guò)將5 mL一次性注射器的一端切割后，作為支架的模具；用搖動(dòng)篩網(wǎng)篩選出80～100 μm的蔗糖顆粒，作為致孔劑；然后，將分別溶于氯仿中的聚(3-羥基丁酸酯)(簡(jiǎn)稱 P(3HB))和微纖維化細(xì)菌纖維素(簡(jiǎn)稱MFC)混合均勻，隨后加入蔗糖顆粒，將形成的半固體糊狀物置于制備的圓筒中，在氣缸的壓力下，使其成為圓柱形狀，最后將使實(shí)心圓柱體的糖粒完全溶解于去離子水中，成功制備了 P(3HB)/MFC復(fù)合支架，該3D復(fù)合支架孔隙率高，孔徑分布規(guī)則，比表面積高，與細(xì)胞外基質(zhì)的形態(tài)非常相似.該復(fù)合支架可以增強(qiáng)細(xì)胞的附著、增殖和維持軟骨細(xì)胞表型等，該復(fù)合材料在關(guān)節(jié)軟骨修復(fù)植入上具有很大的潛力，見(jiàn)圖3[11]所示.

圖3具有40%MFC復(fù)合材料斷裂表面的SEM顯微照片:(a)顆粒浸出后P(3HB)/MFC支架； (b)P(3HB)/MFC復(fù)合支架SEM圖像；(c)P(3HB)/MFC復(fù)合支架SEM圖像(高倍)

Fig.3 SEM micrographs of the fractured surface of composite materials with 40% MFC: (a) Digital image of the P(3HB)/MFC scaffold after particulate leaching；(b) SEM image of P(3HB)/MFC composite scaffold at lower magnification showing the microstructural pores in the P(3HB)/MFC scaffold, and (c) SEM image of P(3HB)/MFC composite scaffold at higher magnification

1.2 醫(yī)用敷料

細(xì)菌纖維素可用于皮膚創(chuàng)傷[12]，但純BC由于無(wú)法滿足醫(yī)學(xué)敷料的抗菌性能，因此,制備具有抗菌性的BC復(fù)合材料是該方向研究的重點(diǎn).

銅、氧化鋅等金屬納米粒子可以作為高效的抗菌、殺菌劑，把這些離子引入細(xì)菌纖維素中，可以賦予細(xì)菌纖維素抗菌性能.Janpetch等[13]通過(guò)溶液等離子工藝(簡(jiǎn)稱SPP)制備了細(xì)菌纖維素/氧化鋅復(fù)合材料，SPP可以提供多種作為還原劑的活性物質(zhì)，將前體溶液中Zn2+轉(zhuǎn)化為金屬納米顆粒，沉積到BC膜上，使該復(fù)合材料表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗菌活性，可用作傷口敷料和水消毒抗菌材料.Ma等[14]通過(guò)原位合成法制備了銅@二氧化硅/細(xì)菌纖維素抗菌復(fù)合材料.Shao等[15]通過(guò)溶液澆鑄法制備再生細(xì)菌纖維素膜(RC，)，然后將其浸入到 CuCl2溶液中得到飽和銅離子的RC，最后用 NaBH4還原制得RC/Cu膜，該復(fù)合膜具有抗菌活性，可以用于傷口敷料，如圖4[14]所示.

圖4 負(fù)載銅納米顆粒(CuNP)的再生細(xì)菌纖維素(RC)膜制備示意圖

除復(fù)合金屬納米顆粒，其他具有抗菌作用的抗菌劑和高分子聚合物也可用于BC的復(fù)合.Shao等[16]通過(guò)浸漬法制備了抗生素四環(huán)素鹽酸鹽(TCH)/細(xì)菌纖維素(BC)復(fù)合膜，該復(fù)合材料具有優(yōu)異的抗菌活性和良好的生物相容性，并可以控制藥物釋放.Qiu等[17]通過(guò)將BC浸泡在中藥“王不留行黃酮苷”(Vaccarin，分子式為C32H38O19)溶液中制備了BC-Vac(Vaccarin 的簡(jiǎn)寫)膜，與BC膜相比，BC-Vac膜抗菌性能增加.

2 電化學(xué)和光學(xué)領(lǐng)域

純BC缺乏光學(xué)透明度，導(dǎo)電性和磁性，可通過(guò)原位合成、摻雜、混合或涂覆的方法將導(dǎo)電材料、聚合物等引入到BC基質(zhì)來(lái)賦予BC特殊性能[18].

一些研究者通過(guò)浸漬法制備了具有導(dǎo)電性能的復(fù)合材料.Kiziltas等[18]通過(guò)簡(jiǎn)單的顆粒浸漬方法，將高度溶脹的BC浸入含有納米石墨薄片(xGnP)分散體中，制備了BC-xGnP新型納米復(fù)合材料.該復(fù)合材料提高了BC的導(dǎo)電性，其性能隨著xGnP負(fù)載的增加而提高.Miyajima等[19]通過(guò)浸漬法將BC凝膠浸漬到含有不同濃度金屬離子的溶液中，隨后將其用混合器壓碎，在700～1 000 ℃、氮?dú)獗Ｗo(hù)下，以10 ℃/min的加熱速率碳化，得到不同金屬離子含量無(wú)粘結(jié)劑的多孔碳電極.

Yue等[20]將羧甲基化的細(xì)菌纖維素(CM-BC)作為模板，通過(guò)苯胺的原位氧化聚合合成了新型導(dǎo)電納米羧甲基化細(xì)菌纖維素/聚苯胺復(fù)合膜(CM-BC/PANI).該膜表現(xiàn)出優(yōu)異的電子/質(zhì)子傳導(dǎo)性，具有一定的柔性和良好的機(jī)械性能.Guan等[21]將ZnS / BC納米復(fù)合材料浸泡在乙醇溶液中，隨后在低壓下將其浸漬在E56中使乙醇蒸發(fā)，制備了硫化鋅/細(xì)菌纖維素/環(huán)氧樹(shù)脂(ZnS/BC/E56)復(fù)合材料，具有70%的可見(jiàn)光透射率，熱光系數(shù)從-361×10-6K-1增加到-310×10-6K-1，并具有良好的柔韌性，在柔性光電材料中有潛在應(yīng)用.

Zhang等[22]將鈦酸鋇納米顆粒(BaTiO3)超聲分散在蒸餾水中，然后與BC懸浮液混合，并經(jīng)真空過(guò)濾壓縮得到BTO/BC新型柔性壓電紙.由于BTO / BC獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使其產(chǎn)生的最大功率密度比BTO /聚二甲基硅氧烷高10倍以上.在彎曲條件下，該發(fā)電機(jī)裝置能產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)液晶顯示屏的1.5 V輸出電壓.

2.1 電催化劑

為了緩解化石燃料引起的能量危機(jī)和環(huán)境惡化，氫被認(rèn)為是化石燃料的理想替代物.而氫析出反應(yīng)(HER)需要一種有效且強(qiáng)大的催化劑，以降低反應(yīng)的超電勢(shì)和增加催化電流密度[23].

在各種催化劑材料中，鉑(Pt)被認(rèn)為是最好的電催化劑，在酸性條件下顯示出近零的超電勢(shì)，為HER提供較高的電化學(xué)活性.除催化劑Pt，使用碳納米管、石墨烯和碳納米纖維等大表面積導(dǎo)電載體也能提高HER的催化活性.BC的三維碳納米纖維氣凝膠可作為Pt的導(dǎo)電載體[23].然而，鉑的稀缺性和高成本嚴(yán)重限制了其應(yīng)用，因此，選擇一種既能減少Pt的負(fù)載量，同時(shí)又能保持HER電催化活性的可行方法變得十分迫切.

Mi等[23]通過(guò)改進(jìn)的原子層沉積法實(shí)現(xiàn)了Pt納米顆粒在碳納米纖維(BCF)上超低負(fù)載量的目的(圖5[23]).Pt納米顆粒在BCF表面高度分散，平均尺寸為2 nm，具有低至0.87%的質(zhì)量負(fù)載.這項(xiàng)研究減少了貴金屬催化劑的用量.

圖5 Pt/BCF樣品制備的示意圖:(a)BC水凝膠;(b)BC氣凝膠;(c)BCF氣凝膠;(d)Pt/BCF

Fig.5 Schematic illustration of the preparation of the Pt/BCF sample: (a) BC hydrogel; (b) BC aerogel; (c) BCF aerogel; (d) Pt/BCF

Lai等[24]通過(guò)氧化聚合和水熱反應(yīng)的組合成功制備了具有分級(jí)納米結(jié)構(gòu)的氮摻雜碳納米纖維/二硫化鉬納米復(fù)合材料(pBC-N/MoS2).這種納米復(fù)合材料在發(fā)生HER時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的電催化活性和優(yōu)良的穩(wěn)定性，其超電勢(shì)為108 mV.在200 mV下，電流密度為8.7 mA/cm2，塔費(fèi)爾斜率為61 mV/dec.在能源轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)領(lǐng)域中，這項(xiàng)工作為資源和材料的應(yīng)用提供了一個(gè)新的戰(zhàn)略.

2.2 電池的陽(yáng)極材料

隨著便攜式電子設(shè)備和電動(dòng)汽車的快速發(fā)展，人們對(duì)能量密度更高、循環(huán)壽命更長(zhǎng)的鋰離子電池(LIB)的需求也在不斷增加.因此，通過(guò)簡(jiǎn)單的合成方法開(kāi)發(fā)具有高比電容、高充放電速率和良好的循環(huán)性能的新型電極材料非常重要.

Zhang等[25]通過(guò)簡(jiǎn)單的原位組裝方法制備了二硫化鉬/細(xì)菌纖維素碳納米纖維(簡(jiǎn)稱MoS2/cBC)復(fù)合材料，該材料用作鋰離子電池的電極材料和集電器.二硫化鉬(MoS2)是典型的二維層狀材料，由于其分層結(jié)構(gòu)，可與BC上的含氧官能團(tuán)結(jié)合，制成的負(fù)極材料不含任何粘合劑和導(dǎo)電添加劑.該復(fù)合材料具有較高的導(dǎo)電性和循環(huán)穩(wěn)定性.在1 A/g的電流密度下，1 000次循環(huán)后仍保持581 mA·h/g的電容量.Huang等[26]通過(guò)簡(jiǎn)單的原位熱分解方法將無(wú)定型的氧化納米顆粒包裹在細(xì)菌纖維素碳?xì)饽z的外層，制得了無(wú)定形氧化鐵陽(yáng)極復(fù)合材料，具有穩(wěn)定的循環(huán)性能和高倍率性能.

Lv等[27]通過(guò)生物合成方法制備了羧酸多壁碳納米管(c-MWCNT)與BC組成的新型納米復(fù)合材料，可作為酶生物燃料電池的陰極和陽(yáng)極，其功率密度和電流密度可分別達(dá)到32.98 μW/cm3和0.29 mA/cm3.

Dursun等[28]通過(guò)在BC培養(yǎng)基中加入SnO2，并通過(guò)低成本和環(huán)境友好的熱裂解的方法生成了SnO2/BC復(fù)合材料.該材料作為鈉離子電池的負(fù)極材料，在C/10 A電流密度下，經(jīng)50次循環(huán)后仍具有約400 mA·h/g容量的高穩(wěn)定容量保持率(圖6[28]).

圖6 SnO2 @ PBC納米復(fù)合材料的合成過(guò)程

2.3 超級(jí)電容器

由于超級(jí)電容器能提供比電池更高的功率密度，比傳統(tǒng)電容器更高的能量密度而備受關(guān)注.但如何進(jìn)一步提高其能量密度是一個(gè)難題.碳材料、金屬氧化物和導(dǎo)電聚合物是常見(jiàn)的3種超級(jí)電容器電極材料[29].

以細(xì)菌纖維素為原料制備電極材料是近年來(lái)超級(jí)電容器領(lǐng)域的熱點(diǎn)研究方向之一.BC作為導(dǎo)電基體材料的主要優(yōu)點(diǎn)是便宜易得、環(huán)境友好且具有機(jī)械強(qiáng)度高的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[29].Wang等[30]將細(xì)菌纖維素在氮?dú)獗Ｗo(hù)下熱裂解，然后通過(guò)KOH活化，形成了用于超級(jí)電容器的多孔三維網(wǎng)狀電極材料—活性熱解細(xì)菌纖維素(APBC)，具有較大的比表面積，比電容達(dá)到241.8 F/g，且即使在5 A/g的電流密度下其能量密度也高于PBC的5倍.

氮原子的摻雜可以提高電容器的電容值并使其保持卓越循環(huán)能力.Lei等[31]將BC均勻分散在去離子水中形成分散漿料，在氯化鐵引發(fā)下，令吡咯單體與BC表面的氫鍵結(jié)合，并均勻的涂覆在BC的表面上，形成了BC/PPy核-殼結(jié)構(gòu).隨后，將BC/PPy復(fù)合材料在氬氣保護(hù)下碳化，形成氮摻雜碳納米纖維(NDCN).由于BC的3D結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致電極/電解質(zhì)較大的接觸面積，這種接觸方式縮短了電解質(zhì)離子的運(yùn)輸途徑.此NDCN中含有吡啶氮，吡咯氮和季氮3種類型的N摻雜，從而提高了電極的電子傳導(dǎo)性.該材料用于超級(jí)電容器的電極，具有優(yōu)異的電化學(xué)性能.Peng等[32]將BC膜浸泡到六水硫酸鎳水溶液中達(dá)到平衡溶脹，隨后浸泡在硫化鈉水溶液中使BC膜變成棕色，形成硫化鎳/細(xì)菌纖維素膜(NiS / BC)，最后以六水氯化鐵化合物為氧化劑，將吡咯通過(guò)原位氧化聚合的方法沉積在NiS / BC膜上，制得了聚吡咯/硫化鎳/細(xì)菌纖維素(PPy/NiS/BC)復(fù)合材料，在電流密度為0.8 mA /cm2時(shí)，其比電容、能量密度和功率密度分別達(dá)到 713 F/g、239.0 Wh/kg、39.5 W/kg.

Lai等[33]將細(xì)菌纖維素/聚酰亞胺復(fù)合材料通過(guò)連續(xù)酰亞胺化和碳化生成了具有分層結(jié)構(gòu)的碳?xì)饽z.碳?xì)饽z用作超級(jí)電容器的電極材料時(shí)，具有194.7 F/g的高比電容和優(yōu)異的穩(wěn)定性.

元素的共摻雜也可以發(fā)揮各元素間的協(xié)同作用.Hu等[34]通過(guò)簡(jiǎn)單、低成本的溶液浸漬法將NH4H2PO4浸入到細(xì)菌纖維素膜中，而后將冷凍干燥的BC膜在NH3保護(hù)下熱解，首先以1.5 ℃/min的速度從室溫升高到350 ℃并維持1 h，隨后以相同的速度升高到800 ℃并維持1 h，最終制備了N,P-CNWs(氮、磷碳納米線)復(fù)合材料，其可用作超級(jí)電容器的有效電極材料.所制備的材料在1 A/g的電流密度下表現(xiàn)出258 F/g的比電容，循環(huán)30 000次仍保持穩(wěn)定，通過(guò)該材料作為正電極和負(fù)電極制造對(duì)稱超級(jí)電容器，如圖7[34]所示.

圖7 對(duì)稱電容器示意圖

Wang等[35]將BC懸浮于含有NaBr和四甲基哌啶氧化物(TEMPO)的去離子水中，緩慢加入NaClO溶液，而后將溶液pH通過(guò)NaOH溶液調(diào)節(jié)至10，再通過(guò)HCl調(diào)至7，制得TOBC(TEMPO氧化的細(xì)菌纖維素).最后，通過(guò)原位氧化聚合的方法將吡咯納米顆粒均勻地涂覆在TOBC表面，得到了具有核-殼結(jié)構(gòu)的PPy-TOBC復(fù)合材料，該材料表現(xiàn)出高孔隙率和高電導(dǎo)率，在0.2 A/g的電流密度下，顯示出153 F/g的高比電容值.此外，該超級(jí)電容器電池在100次循環(huán)后保持93%的電容，并顯示出良好的彎曲穩(wěn)定性.

3 食品包裝領(lǐng)域

BC用于食品包裝，通常采取向BC系統(tǒng)中引入抗菌材料的方法來(lái)增加膜的抗菌性.這種抗菌材料提高了產(chǎn)品的安全性，延長(zhǎng)了產(chǎn)品的保質(zhì)期[36].該抗菌性能主要表現(xiàn)在：1)隔絕食品表面的氧氣；2)增強(qiáng)BC的吸附性能；3)去除食品表面水分和污漬.從這3個(gè)方面出發(fā)，已有大量食品包裝材料的研究報(bào)道.

Padrao等[37]通過(guò)將BC膜浸入含有牛乳鐵蛋白(bLF)的磷酸鹽緩沖鹽水(PBS)中，使BLF吸附在BC上，制得功能化復(fù)合膜(BC+bLF)，該材料具有抗菌性，可作為高度易腐敗食品的可食性包裝材料，如可用于新鮮香腸等肉制品.

Jebel等[38]將5wt.% ZnO納米顆粒摻入到細(xì)菌纖維素中，得到了ZnO/BC納米復(fù)合材料，并制備了多層膜.ZnO/BC納米復(fù)合材料具有良好的機(jī)械性能、低吸水性和水蒸氣滲透性.在超聲波條件下，會(huì)導(dǎo)致ZnO顆粒尺寸的減小，可以實(shí)現(xiàn)至少96 h內(nèi)ZnO的穩(wěn)定持久釋放.該納米復(fù)合材料對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有抗菌活性.

Urbina等[39]將聚乳酸(PLA)浸漬到BC膜中，制得了BC/PLA復(fù)合膜，該膜的透明度、水蒸氣阻隔性能優(yōu)于純BC膜，且生物降解速度比純PLA還要快.

為了改善玉米醇溶蛋白纖維的疏水性.Wan等[40]將BC膜作為外層，電紡絲玉米醇溶蛋白纖維作為內(nèi)層，開(kāi)發(fā)了多層細(xì)菌纖維素/玉米醇溶蛋白復(fù)合膜，該膜具有優(yōu)異的防水性能，可以用于防水性BC包裝膜的開(kāi)發(fā).

由于細(xì)菌纖維素納米晶須(BCNW)對(duì)氧氣和水蒸氣有一定的阻隔性.Jose等[41]通過(guò)熔融混合制備性能增強(qiáng)的熱塑性玉米淀粉(TPCS)納米復(fù)合材料，其內(nèi)含有細(xì)菌纖維素納米晶須(BCNW).聚(3-羥基丁酸酯)(PHB)涂覆納米材料BCNW或靜電紡絲法紡制PHB-BCNW，可優(yōu)化材料的疏水性能.在熱塑性玉米淀粉(TPCS)內(nèi)層和PHB涂層中并入BCNW的多層結(jié)構(gòu)，都可降低水蒸氣的透過(guò)率.

Ummartyotin等[42]將蛋殼與細(xì)菌纖維素懸浮液混合，并將其作為復(fù)合膜澆鑄，得到了細(xì)菌纖維素/蛋殼復(fù)合材料.該復(fù)合材料在300 ℃具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，其吸附性增強(qiáng)，可用于活性包裝中的吸收材料.

4 其他領(lǐng)域

重金屬污染會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，如何開(kāi)發(fā)新材料來(lái)除去污染中的重金屬成為了大家關(guān)注的重點(diǎn).Stoica-Guzun等[43]通過(guò)原位共沉淀法在純N2條件下，將BC膜加入到Fe(II)和Fe(III)(Fe2+/2Fe3+)共混溶液中，再用氫氧化鈉(0.1 M)調(diào)節(jié)pH到10，制得BC-Fe3O4復(fù)合材料，該材料可以有效地從稀釋溶液中除去六價(jià)鉻離子.

Wang等[44]通過(guò)使用微波輻射制備了黃原酸酯改性的細(xì)菌纖維素(XMBC)和硫酸鹽改性的細(xì)菌纖維素(SMBC)，兩種材料可以有效去除溶液中的Pb(II)離子.其中XMBC的吸附容量為144.93 mg/g，SMBC的吸附容量為126.58 mg/g.

5 展 望

BC是由木醋桿菌等微生物合成的一種天然可再生聚合物，具有良好的生物相容性、納米級(jí)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、高機(jī)械強(qiáng)度、生物合成的可調(diào)控性等優(yōu)良的性能，已成為生物材料領(lǐng)域中的一個(gè)研究熱點(diǎn).目前，BC已廣泛應(yīng)用于食品和化妝品(面膜)行業(yè)，并在醫(yī)用敷料行業(yè)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化.然而，由于BC的性能還存在局限性，如不具有抗菌性等，限制了其在生物醫(yī)學(xué)、食品包裝上的應(yīng)用；不具有導(dǎo)電性，限制了在電化學(xué)方面的應(yīng)用.為了解決這些問(wèn)題，近年來(lái)主要通過(guò)聚合物滲透、摻雜雜原子和納米顆粒修飾等方法制備BC復(fù)合材料，以彌補(bǔ)單一BC性能上的缺陷，從而擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域.

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