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细菌纤维素(BC)是一种由细菌发酵产生的纳米级纤维材料,因其具有优异的力学性能、持水保水性、生物相容性以及无免疫源性等特点,受到广泛的关注,在人工血管、创面敷料、组织工程补片以及柔性器件等领域表现出巨大的应用潜力,而对BC进行功能化改性是BC研究领域的关键和热点,一般通过物理、化学等方法对BC进行功能化改性。如何在改性过程中既赋予BC特殊的功能性,又能兼顾BC本身的柔性、持水性以及生物相容性等优点一直是BC功能化改性研究领域的重点和难点。基于上述问题,本文通过不同的生物大分子对BC进行物理、化学修饰,通过“共价-非共价”联合作用、三维空间原位锚定以及双功能基自交联等技术对BC进行功能化调控,构建具有“电子-离子”双导电特征的柔性BC/聚多巴胺复合材料、兼具长效抗菌和生物相容性的BC/PDA/Ag复合材料和双功能基改性BC原位自交联壳聚糖抗菌促愈合功能敷料,并对上述三种功能复合材料进行基本性能表征,研究其在不同生物医学领域的应用。本研究基于BC的特殊三维网络和多羟基分子结构特点,通过对反应体系pH、温度、光照和反应程度等条件的优化,实现对多巴胺自聚合、聚多巴胺(PDA)“共价-非共价”联合作用的调控,使PDA在BC的纤维上形成均匀、连续的三维层结构,构建一种高柔性的“电子-离子”双导电复合材料体系。PDA的引入极大提高了 BC的力学性能,拉伸强度提升2倍;对PDA与BC分子之间的“共价-非共价”联合作用和BC/PDA的“电子-离子”双导电机制进行研究;PDA分子中的大量氨基和亚氨基的存在赋予了 BC/PDA抗菌性;将BC/PDA作为电极用于监测心电信号,高PDA含量的BC/PDA电极测得的心电信号强度高、稳定性强、灵敏度高,完全达到商用电极的测试要求,并具有更加优秀的柔韧性和抗菌性。基于BC/PDA中聚多巴胺分子所特有的金属离子螯合还原反应,将银离子原位还原并锚定到BC/PDA的三维网络中,得到具有长效抗菌作用的BC基功能复合材料(BC/PDA/Ag)。设计了一种循环抗菌实验方法对BC/PDA/Ag的抗菌性进行研究,结果表明BC/PDA/Ag在PBS中浸泡7天后仍能保持循环6次的抗菌作用,而BC/Ag只有3次循环抗菌性;表面细菌形态观察结果显示BC/PDA/Ag能够“吸引”细菌在材料表面贴附,起到“主动”抗菌的作用;通过XPS测试银元素的结合能和价态,由于邻苯二酚结构的螯合作用,PDA还原的纳米银具有更高的结合能(374.5 eV),纳米银被锚定在三维PDA层上,防止出现银离子“暴释”,延长释放时间,12天释放量降低小于30%;细胞培养结果表明BC/PDA/Ag具有优于BC/Ag、与BC相当的生物相容性。基于BC的活性羟基和醚键,对其进行双功能基接枝改性,同时将羧酸基和醛基引入BC分子,实现壳聚糖分子在无化学交联剂存在下与BC自聚合,构建非释放型自交联BC基功能敷料(S-DCBC/CS)。醛基通过席夫碱反应与CS的氨基发生自交联,羧酸根通过质子转移作用增强氨基的正电性,强化与细菌的相互作用;XRD显示CS分子在三维网络中为无定型状态,分子链舒展,扩大了与细菌的接触作用;抗菌测试和细菌形态观察表明BC能够促进细菌贴附,增强S-DCBC/CS中CS与细菌细胞膜的电荷作用;通过细胞培养以及Ⅰ型胶原的表达对S-DCBC/CS的生物相容性进行测试,S-DCBC/CS能够促进细胞贴附增殖,并促进内皮细胞Ⅰ型胶原的表达;采用3D打印微流控芯片技术对内皮细胞在S-DCBC/CS上迁移进行研究,结果表明内皮细胞在S-DCBC/CS上的3 h迁移速率达80%,是CS和BC的两倍;将S-DCBC/CS敷料用于治疗猪深Ⅱ度烫伤感染创面,S-DCBC/CS的抗菌促愈合作用优于CS敷料,尤其对新生表皮生长、真皮浅层胶原组织修复有明显促进作用。