Research on a pp lication of nanocr stalline celluloseZhu Xiao 1,2 Wei Xiaoyi Wang Yihong Wang Fei 1.College of Food Science &Technology of Huazhong Agricultural University 2.Agricultural Product Processing Research Institute Chinese Academy of Tropical Agricultural Science Zhanjiang 524001 3.Guangdong Ocean University Zhanjiang 524001 Abstract Nanocrystalline cellulose is a new kind of natural polymer materials which has special physical and chem- ical characters and excellent mechanical properties such as high crystallinity and high strength.The range of applicationwill be more and more widely.The application of NCC in enzyme immobilization and the future development of NCC was also prospected.Key words nanocrystalline cellulose 纳米纤维素(NCC )也被称为纤维素纳米晶体,是天然纤 维经水解、酶解、机械法等手段获得的尺度在纳米级的纤维素 产品。其粒径一般在30~100nm ,呈棒状或颗粒状,比表面积 很大,能长期稳定地分散在溶剂体系,形成稳定均匀的 NCC 胶体 纳米纤维素不但具有轻质、可降解、可再生、生物可相容等纤维素的基本结构与性能,还具有纳米颗粒的特性,如巨大 的比表面积、超精细结构和高透明性、高纯度、高结晶度、高强 度、高杨氏模量、高反应活性等 [2-3] ,其性质与普通纤维素有很 大差异。因此,纳米纤维素是一种真正可再生、性能优越、环 境友好的新型材料。本研究主要介绍了纳米纤维素在酶固定 化、催化作用、生物传感和成像、医药及造纸工业等方面的用 途,对纳米纤维素的应用进展进行综述和展望。 纳米纤维素的应用近年来,由于纳米纤维素优越的性能,研究人员对其在各 个领域的应用表现出了极大兴趣,使其应用范围不断拓展。 1.1 医药应用 1.1.1 药物缓释 纳晶纤维素由于其特殊的物理特性常被用于制药行业, 与其他药物赋形剂混合制成片剂口服药物。 Roman等 采用纤维素纳米晶体作为药物缓释的纳米材料,毒理研究表明,纤 维素纳米晶体对大脑微血管内皮细胞没有毒性作用,可在定 向药物缓释疗法中作为载体。 将纳米纤维素制成薄膜,利用其优越的机械性能,使药物 缓释系统易于控制和成型。 Kolakovic等 通过溶出实验来评估药物的释放,结果表明,药物释放持续大约3个月,反应 接近零级动力学。这说明纳米纤维素薄膜可以形成紧密的纤 维网络结构来维持药物的释放。 1.1.2 抗菌剂 细菌纤维素作为一种新颖的生物医学材料因其生物相容 性、高强度和高持水性引起了人们的注意,其能保持湿润,有 利于伤口愈合,机械强度高,对液、气通透性好,与皮肤相容性 好,无刺激,并且结构极为细密,可用作抗菌剂 纳米纤维素与银纳米颗粒结合可制备各种伤口敷料,如敷布、绷带等。王华平等 将氯化银和细菌纤维素复合制成抗菌薄膜,这种薄膜制备简单,可以用于抗菌包扎和萃取氯化 银纳米颗粒。 1.1.3 医学移植物 由细菌纤维素制备的水凝胶是直径小于10 m高度透明的纤维素网络,与水分子通过氢键结合而稳定。水凝胶可被 加工成不同的形式,如球体,薄膜和管状,当植入到老鼠和猪 祝晓等:纳米纤维素的应用研究进展的体内,这些移植物不会造成任何不利于身体的异物反应。 这表明细菌纤维素对人体不具有显著的细胞毒性和基因 毒性 将细菌纤维素与聚乙烯醇溶液混合,制备了人工硬脑膜,其在湿态时有良好的柔韧性和弹性,不渗水,缝合 时不撕裂不脱边,且成本低、生产工艺简单、生产过程环保,适 合于推广。 1.1.4 组织工程 纤维素作为组织工程支架的材料具有来源丰富、成本低 和生物相容性好等优势,因此受到人们关注。 由于纤维素结晶度高,使得纤维素既不溶于水也不溶于 一般的有机溶剂,因此难以通过溶液途径制备成多孔支架。 使用溶解性好的纤维素衍生物作为支架材料是目前最常用 的方法。 Verma等[10] 将纤维素与高碘酸盐反应制备得到二 醛纤维素( DAC ),将其与肼反应生成二腙纤维,制备膜状和 海绵状的多孔支架,用于小鼠成纤维细胞培养,生长动力学 和细胞相容性试验表明二腙纤维可以作为组织工程的支架。 [11]