细菌纤维素复合凝胶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种细菌纤维素复合凝胶及其制备方法与应用。该细菌纤维素复合凝胶的组分包括多孔骨架材料及聚苯胺；多孔骨架材料具有三维网状多孔结构，多孔骨架材料的组分包括细菌纤维素和氧化细菌纤维素；聚苯胺负载于多孔骨架材料的表面及三维网状多孔结构内部。该细菌纤维素复合凝胶具有稳定的三维网络结构，且具有优异的传导性和生物相容性。且具有优异的传导性和生物相容性。且具有优异的传导性和生物相容性。

【技术实现步骤摘要】
细菌纤维素复合凝胶及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于复合材料领域，具体涉及一种细菌纤维素复合凝胶及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]传感器的工作原理是：接通在恒定电压电路中的传感材料在应力作用下发生形状变化，导致其电阻变化，进而产生与应力及应变相对应的变电流信号，实现传感器件对应力的响应，传感器的核心功能部件为应力传感材料。且考虑到应用环境以及对植入体的影响，可植入式应力传感器对其传感材料有着严苛的性能要求，不仅要求其要具有高传感灵敏性，还要求具有良好的生物相容性、较低的模量、较小的外形尺寸及重量。而细菌纤维素(简称BC)因其具有纳米网络结构、高结晶度、高聚合度、强持水能力、良好的生物相容性及良好的乳化性的特点，被认为是制备应力传感材料的理想原料，本领域技术人员聚焦于采用细菌纤维素与导电聚合物复合以制备传感材料。
[0003]然而，细菌纤维素是由不定长度的纤维素纳米纤丝在随机方向上交织形成，呈半透明、凝胶态的膜状，难以直接制成纤维，需要经进一步纺丝加工。传统的制备BC纤维的方法中，常以BC溶液为纺丝原液进行湿法纺丝，在制备BC溶液时，BC在溶解过程中会将内部的纳米纤丝溶解，以形成均一的高分子溶液，由此，传统的采用BC溶液作为纺丝原液制备BC凝胶纤维及BC气凝胶纤维时，BC纳米纤丝结构会被破坏，因此只能形成相分离孔，而非纳米纤丝搭建的三维网络孔。
[0004]一技术将BC氧化为OXBC，从而得到均匀稳定分散且具有良好可纺性的oxBC纳米纤丝的分散液，随后以其为纺丝原液，以丙酮为凝固浴进行湿法纺丝，制得含有oxBC纳米纤丝构成高强度oxBC纤维。但这项工作所采用的纺丝体系纤维凝固速度较快，必须使用高速的纤维干燥及纤维卷绕工艺才能与之相匹配，这将导致oxBC纳米纤丝在纺丝过程中高度取向，所制得的纤维内部为紧密的纤丝抱合聚集结构，而非多孔的三维网状结构。且为了防止oxBC纤维在水中再分散，所制得的纤维需经较高浓度金属离子浸泡来螯合oxBC纳米纤丝，以保持oxBC纤维的三维结构。但经过高浓度的金属离子的纤维并不适合应用于细胞的培养。
[0005]因此，现有技术仍有待发展。

技术实现思路

[0006]基于此，本专利技术提供了一种细菌纤维素复合凝胶及其制备方法与应用，该细菌纤维素复合凝胶具有稳定的三维网络多孔结构，具有优异的传导性和生物相容性。
[0007]本专利技术的技术方案如下。
[0008]本专利技术的一个方面，提供一种细菌纤维素复合凝胶，所述细菌纤维素复合凝胶的组分包括多孔骨架材料及聚苯胺；所述多孔骨架材料具有三维网状多孔结构，所述多孔骨架材料的组分包括细菌纤维素和氧化细菌纤维素；
[0009]所述聚苯胺负载于所述多孔骨架材料的表面及三维网状多孔结构内部。
[0010]在其中一些实施例中，所述细菌纤维素与所述氧化细菌纤维素的质量比为(1～9):(9～1)。
[0011]在其中一些实施例中，其特征在于，所述多孔骨架材料的孔径为0.035μm～1.261μm，孔隙率为90％～99.9％。
[0012]本专利技术的另一方面，提供如上所述的细菌纤维素复合凝胶的制备方法，包括如下步骤：
[0013]将细菌纤维素、氧化细菌纤维素与碱性溶液混合，得到混合纤维素分散液；
[0014]以所述混合纤维素分散液为纺丝原液、稀硫酸为凝固浴进行湿法纺丝，得到多孔骨架材料；
[0015]在氧化剂及酸的作用下，将所述孔骨架材料和苯胺进行氧化聚合，得到细菌纤维素复合凝胶。
[0016]在其中一些实施例中，所述湿法纺丝的纺丝速度为40μL/min～250μL/min。
[0017]在其中一些实施例中，所述稀硫酸的浓度为0.1mol/L～0.5mol/L。
[0018]在其中一些实施例中，所述氧化聚合的温度为4℃～8℃，时间为3h～9h；和/或
[0019]所述氧化剂选自过硫酸铵；和/或
[0020]所述氧化剂和所述苯胺的摩尔数之比为1：(1～3)。
[0021]本专利技术的又一方面，提供一种传感膜，该传感膜的原材包括如上所述的细菌纤维素复合凝胶。
[0022]本专利技术的又一方面，提供一种传感器，所述传感器的采用的传感材料包括如上所述的细菌纤维素复合凝胶。
[0023]在其中一些实施例中，所述传感器为植入性传感器。
[0024]上述细菌纤维素复合凝胶的组分包括多孔骨架材料及聚苯胺，多孔骨架材料具有三维网状多孔结构，多孔骨架材料的材料包括细菌纤维素和氧化细菌纤维素，其构成的三维网状多孔结构稳定，与聚苯胺复合后形成的细菌纤维素复合凝胶具有稳定的三维网络多孔结构，同时具有优异的传导性和生物相容性。
[0025]上述传感器原材包括如上所述的细菌纤维素复合凝胶，上述细菌纤维素复合凝胶具有稳定的三维网络结构，且具有优异的传导性和生物相容性，如此，传感器具有高灵敏度，且可植入生命体。
附图说明
[0026]图1为实施例1中制得的细菌纤维素复合凝胶的扫描电镜照片；
[0027]图2为实施例1中制得的细菌纤维素复合凝胶的EDX
‑
mapping；
[0028]图3为实施例1中制得的细菌纤维素复合凝胶在不同拉伸比例下的拉伸传感测试图；
[0029]图4为实施例1中制得的细菌纤维素复合凝胶的拉伸传感测试的线性拟合曲线；
[0030]图5实施例1中制得的细菌纤维素复合凝胶在不同弯曲角度下的弯曲传感测试图；
[0031]图6为实施例1中制得的细菌纤维素复合凝胶的弯曲传感测试的幂函数拟合曲线；
[0032]图7为实施例1中细胞毒性测试中H9C2细胞存活率的柱状图；
[0033]图8为实施例1中细胞毒性测试中NIH3T3细胞存活率的柱状图；
[0034]图9为对比例4制得的PANI/PMON杂化凝胶纤维的扫描电镜照片；
[0035]图10对比例4制得的PANI/PMON杂化凝胶纤维的拉伸传感测试的线性拟合曲线。
具体实施方式
[0036]为了便于理解本专利技术，下面将对本专利技术进行更全面的描述，并给出了本专利技术的较佳实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。
[0037]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0038]细菌纤维素(简称BC)因其具有纳米网络结构、高结晶度、高聚合度、强持水能力、良好的生物相容性及良好的乳化性的特点，被认为是制备应力传感材料的理想原料。而传统采用BC溶液为纺丝原液制备BC凝胶纤维及BC气凝胶纤维时，BC纳米纤丝结构被破坏，因此只能形成相分离孔，而非纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种细菌纤维素复合凝胶，其特征在于，所述细菌纤维素复合凝胶的组分包括多孔骨架材料及聚苯胺；所述多孔骨架材料具有三维网状多孔结构，所述多孔骨架材料的材料包括细菌纤维素和氧化细菌纤维素；所述聚苯胺负载于所述多孔骨架材料的表面及三维网状多孔结构内部。2.如权利要求1所述的细菌纤维素复合凝胶，其特征在于，所述细菌纤维素与所述氧化细菌纤维素的质量比为(1～9):(9～1)。3.如权利要求1所述的细菌纤维素复合凝胶，其特征在于，所述多孔骨架材料的孔径为0.035μm～1.261μm，孔隙率为90％～99.9％。4.如权利要求1～3任一项所述的细菌纤维素复合凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将细菌纤维素、氧化细菌纤维素与碱性溶液混合，得到混合纤维素分散液；以所述混合纤维素分散液为纺丝原液、稀硫酸为凝固浴进行湿法纺丝，得到多孔骨架材料；在氧化剂及酸的作用下，将所述孔骨架材料和苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔湉湉，吴霓欢，孟思，张玉燕，魏誉添，王依涵，黄芷瑶，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：