纳米细菌纤维素的制备及其超微结构镜观察

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1、纳米细菌纤维素的制备及其超微结构镜观察【关键词】纳米材料；细菌纤维素；超微结构；组织工程；电子显微镜Abstract：Topreparethebiomaterialbacterialcellulose(BC)andobservethecharacteristicofitsultra-structure.Red-teafunguseterbiomaterialBCproducedthroughfermentationoftea,thentheultra-structureofnanometerbiomat

2、erialBCembranesthatfreshpreparedooth、colorlessandjelalikeanditshoent.ThesurfaceofBCmembranesicro-fibrilsofBCtheeyeletofcelledicineareas.Keyetermaterial；Bacterialcellulose；Ultra-structure；Tissueengineering；Eletronmicroscope1引言细菌纤维素(bacterialcellulose,BC)是

3、由微生物（主要为细菌）发酵形成的一类纤维素，是葡萄糖以β-1,4-糖苷链连接形成的高分子化合物，它与植物纤维素化学组成非常相似，因其在吸水性、物理和机械性能等诸多方面的优良性能，在医药、生物医学工程、造纸和食品工业等领域中具有广泛的应用前景，是国际生物医用材料研究的热点之一。本研究用红茶菌做菌种，通过茶水发酵制备纳米细菌纤维素，同时通过对扫描和透射电镜下细菌纤维素的结构的观察，深入了解其纳米级的结构特点。2材料和方法2.1材料红茶菌菌种(购自黑龙江黑河)、葡萄糖（AR）、蔗糖（AR）、乙醇（食用级）、蛋

4、白胨、市售绿茶。扫描电子显微镜（S-3400N,Hitachi）,透射电子显微镜（JEM-1230,JEOL）。2.2方法2.2.1基础发酵培养基的配制按绿茶(干基):糖:水=0.5:100:1000，先将水煮沸，加入绿茶浸泡于85～90℃温度，保持20min，滤去茶叶渣得到绿茶汁，按比例加入溶化的糖水（其中葡萄糖和蔗糖的比例为1：1），再加入0.5%蛋白胨、1%乙醇（V/V），混匀后分装到三角瓶中，每500ml装入200ml糖茶水，用牛皮纸包扎，巴氏消毒后冷却到室温备用。2.2.2接种培养红茶菌菌种放

5、入消过毒的浅盘中，倒入适量基础发酵培养基，在30℃恒温条件下静止培养7天。2.2.3细菌纤维素的提取和处理恒温静置培养7d后，生成细菌纤维素膜浮于液面。膜取出后，用蒸馏水多次冲洗，除去膜表面培养基及杂质。再将膜浸泡于0.1mol/L的NaOH溶液，100℃煮沸20min，去除液膜中的菌体和残留培养基，膜呈乳白色半透明。将以上制得的细菌纤维素膜置于装有生理盐水的烧杯中，以121℃高压消毒20min备用。2.2.4纳米细菌纤维素超微结构观察取纳米细菌纤维素膜1cm2左右，干燥后直接于离子溅射仪上喷镀金属铂，

6、然后在SEM下观察标本结构；将纳米细菌纤维素经超声粉碎后制成纤维素悬液，经4%磷钨酸负染后于TEM下观察。　　3结果与讨论3.1恒温静置培养7d后，生成细菌纤维素膜，经提取和预处理后呈乳白色半透明胶状液膜，外表均匀光滑，有一定的张力，见图1。3.2SEM下观察细菌纤维素膜的表面结构特征在扫描电镜下可见菌体呈杆状，细菌纤维素膜表面菌体及从菌体胞壁小孔中分泌出来的纤维素微纤丝；细菌纤维素细丝为纳米级，大量的纳米纤维相互交织形成不规则疏松的网状结构。见图2、3。3.3经负染后在TEM下观察到的细菌纤维素结构细

7、菌纤维素膜经超声粉碎，负染后于透射电镜下可见在深色条状深染背景中有透明细丝状纤维丝，纤维丝仍交织成网状，见图4。4讨论细菌合成纤维素是Bro）在静止培养时，于培养基表面形成一层白色纤维状物质。经化学与物理方法分析，确定此类物质具有纤维素的结构与化学性质，因其属细菌合成而命名为细菌纤维素。有文献报道［1］产纤维素的细菌主要为木醋杆菌，细菌细胞壁侧有一列50～80个轴向排列小孔，在适宜条件下，每个细胞每秒钟可将1.5×108个葡萄糖分子以β-1,4-糖苷键相连成聚葡糖，从小孔中分泌出来，形成直径1.78nm

8、左右的纤维素微纤丝（cellulosemicrofibrils），并随分泌量的持续增加平行向前延伸。相邻的几根微纤丝之间通过氢键相互连接，形成直径３～４nm的微纤束（Bundle）。微纤束进一步伸长，相互缠绕，多束合并形成一根长度不定、宽30～100nm、厚3～8nm的细菌纤维条（Ribbon），其直径和宽度仅为棉纤维的1/100～1/1000，是已知纤维中最细的。纤维条互相交织，形成不规则网状或絮状多孔结构，在液面形成凝胶状菌膜。除木醋杆