交联对氧化纤维素/蚕丝蛋白复合膜结构和性能的影响

王甩艳 黄 涛 赖 琛 奚廷斐,#* 南 方

1(温州医科大学检验医学院 生命科学学院，浙江 温州 325035)2(北京大学深圳研究院人体组织再生与修复深圳重点实验室，广东 深圳 518057)

交联对氧化纤维素/蚕丝蛋白复合膜结构和性能的影响

王甩艳1黄 涛1赖 琛2奚廷斐1,2#*南 方1

1(温州医科大学检验医学院 生命科学学院，浙江 温州 325035)2(北京大学深圳研究院人体组织再生与修复深圳重点实验室，广东 深圳 518057)

本研究的目的是探讨交联剂对纳米细菌纤维素/蚕丝蛋白复合物的理化性能的影响。一种方法是将细菌纤维素膜和氧化的细菌纤维素膜分别与蚕丝蛋白溶液直接混合；另一种方法是两者混合时加入交联剂。对复合膜进行傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振光谱(NMR)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和力学强度测试分析。FTIR、NMR等结果表明蚕丝蛋白能结合在氧化的细菌纤维素膜上,XPS表明无论是否加交联剂，C1s、O1s和N1s能谱峰没有显著不同。BC/SF复合膜，未加交联剂的C/N摩尔比与加交联剂的C/N摩尔比相比较，从9.63减到3.94，而TBC/SF的C/N比从5.03增到7.41。FE-SEM表明加入交联剂组的膜表面比较平整，结构有明显改变，力学强度测试表明未加交联剂TBC/SF和加交联剂TBC/SF的断裂伸长率比较，有显著性差异(P<0.01)。通过添加交联剂所制得的复合膜的性能更好，并且在医用材料方面尤其在细胞化的血管支架方面的应用有一定的前景。

细菌纤维素；氧化；蚕丝蛋白；复合

引言

细菌纤维素(bacterial cellulose,BC)是由醋杆菌属(又名葡糖醋杆菌属)、棘阿米巴、无色杆菌属、动胶菌属等分泌产生的一种纤维素。其中被研究最多的是醋杆菌属，尤其是木醋酸菌，合成纤维素的能力最强，最具有大规模生产的能力。BC是由葡萄糖分子(如图1所示)以 β-1,4-糖苷键连接而聚合成的直链状生物高分子化合物。BC与植物纤维素的结构相似，但与其相比，BC有超高纯度、高结晶度、热稳定性(250℃～300℃)、良好的生物相容性[1,2]、很强的持水性[3]，强力学性能和弹性模量[4]，以及可塑性，根据实际应用，通过采用不同培养方法或运用不同模型，能够得到不同结构和形状的细菌纤维素功能材料。它的生物功能和众多应用都是基于其独特的纤维形态特征。每一丝状纤维是由直径3～4 nm的微纤维组合成40～60 nm粗的纤维束，并通过分子内和分子间的氢键相互交织形成发达的超精细网络结构。BC可用于制备医用敷料,与Ⅰ型胶原蛋白或壳聚糖复合，其物理性能提高，更有效促进患者伤口的愈合[5-6]，在人工血管方面，Dieter等[7]用生物材料细菌纤维素制备小口径血管移植物克服了与血管疾病相关的重建问题。Malm等[8]用细菌纤维素制成人造血管并植入到了羊体内，取得了一定的成果，并且为进一步应用于临床的研究提供依据。在人造骨骼[9]、尿道导管[10]和软骨的组织工程支架[11]等领域都有实用研究。但是，BC的纳米三维结构过于致密，细胞或者新生的组织、血管等难以长入其结构中,这就限制了其在某些方面的应用。为此，近些年，许多研究者对BC的改性做了大量的研究，分为物理改性、化学改性和生物改性等，其中通过TEMPO /NaClO/NaClO2体系可选择性的将细菌纤维素C6上的—OH氧化成—COOH[12-14],致使纤维网状结构比较疏松，也更易于与高分子结合。这种化学方法简单、快速、高效。改性的细菌纤维素管可应用于受损末梢神经的修复[15]。但是改性后的BC因为其-COOH的存在，使其与蛋白质易于结合，这对于材料的在人造血管方面的应用是不利的，为了解决这一问题，可以在其表面涂覆一种蛋白质，利用蛋白与蛋白间的电荷排斥作用。

蚕丝蛋白(silk fibroin,SF)是一种从蚕丝中提取的天然高分子纤维蛋白，由18种α-氨基酸组成，其中主要是Gly、Ala、Ser。与其它蛋白质相比较，SF有一以Ala-Gly-X为主要序列的特征。其具有生物相容性、可降解性、无毒性、一定程度的脆性和在湿态下有氧渗透性[16]。作为支架材料被有效的使用，也可作为涂料涂敷于人工血管上。现在人们正在研究 SF 在人造血管[17,18]等方面的应用。膨化聚四氟乙烯(ePTFE)制备的人工血管已经商业化，但在替代小口径血管(<6 mm)方面，存在很多严重问题，当血液与管腔接触时易引发血小板聚集、血栓形成，而造成官腔狭窄或闭塞，最终导致临床移植失败[19-21]。而BC和SF本身来源于天然的生物，他们与细胞的亲和性较强，能为细胞提供近似体内的生长发育的细胞外基质支架条件，能使细胞聚集成组织，调控组织的结构。因此，将两者复合，以其为材料构造小血管有很大的应用前景。在其复合过程中，可以加入交联剂。

交联剂是一类具有2个或者更多的针对特殊基团(氨基、巯基等)的反应性末端且可以和2个或者更多的分子分别偶联从而使这些分子结合在一起的小分子化合物。交联剂主要用在高分子材料中。因为高分子材料的分子结构就像一条条长的线，没交联时强度低，易拉断，且没有弹性，交联剂的作用就是在线型的分子之间产生化学键，使线型分子相互连在一起，形成网状结构，这样提高其的强度和弹性。本研究中所用的交联剂是N-羟基琥珀酰亚胺/HOSU和1-(3-二甲基丙基)-3-乙基碳二亚胺/EDC。通过对复合膜进行傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振光谱(NMP)、X射线光电子能谱(XPS)、场发射扫描电镜(FE-SEM)和力学强度测试，分析加与未加交联剂对复合膜理化性能的影响。

1 材料与方法

1.1细菌纤维素的氧化

将细菌纤维素水凝胶膜(由海南光宇生物科技有限公司提供)从去离子水中取出，用0.25 mol/L NaOH浸泡48h，清洗至中性，用滤纸去除表面多余的水分，裁剪出的膜大小为8 cm×8 cm，膜厚度为2 mm。将其放入盛有200 mL磷酸盐缓冲液 (0.05 mol/L，pH=6.86)中，依次加入0.01 g TEMPO、2.0 g NaClO2和1 mL 2.0 mol/L NaClO，用20 mL磷酸盐缓冲液将NaClO 的浓度稀释到0.1 mol/L，反应体系的温度控制在60 ℃左右，反应时间为10 h。

1.2细菌纤维素与蚕丝蛋白的复合

1.2.1细菌纤维素与蚕丝蛋白直接复合(未加交联剂)

将大小为8 cm×8 cm 的细菌纤维素(BC)膜和氧化的细菌纤维素(TBC)膜分别放入50 mL蚕丝蛋白溶液(wt%为10%)中，5 d后，取出膜用蒸馏水冲洗3遍，一部分在真空干燥箱烘干，另一部分和同浓度的对照蚕丝蛋白溶液经同时间放置后，在真空冻干机中冻干。

1.2.2细菌纤维素与蚕丝蛋白交联复合(添加交联剂HOSU和EDC，在下面图中用*指代)

大小为8 cm×8 cm 的BC膜和 TBC膜分别放入50 mL蚕丝蛋白溶液(wt%为10%)中，同时在溶液中加入0.14 g N-羟基琥珀酰亚胺/HOSU和0.22 g 1-(3-二甲基丙基)-3-乙基碳二亚胺/EDC，搅拌，时间为48 h。然后，取出膜用蒸馏水冲洗3遍，一部分在真空干燥箱烘干。另一部分和同浓度的对照蚕丝蛋白溶液经同时间放置后，在真空冻干机中冻干。

1.3复合膜的傅里叶变换红外光谱(FTIR)测定

冻干的样品膜的ATR-FTIR 光谱采用 Nicolet 6700 光谱仪 (Thermo,USA)来测量，采样器进行32次扫描，分辨率为4 cm-1，扫描范围 从 650 到 4 000 cm-1。

1.4复合膜的核磁共振光谱(NMP)测定

核磁共振仪(Bruker AC-400，Germany)以固态、13C测试各个冻干的样品。光谱使用的参数:旋转速度 5 000 r/min,接触时间1 ms;脉冲重复4 s;光谱宽度36 Hz和累积1 036次。

1.5复合膜的X射线光电子能谱(XPS)检测

以AlKa为X射线源，功率350 W,，分析角度为45°，最大的分析深度3～5 nm，低分辨率测量光谱是记录在步长0.5 eV，通量 187.85 eV，分析仪从0到1 400 eV通过能量。

1.6力学强度测试

利用电子万能实验机对湿态的样本进行拉伸试验，样品的形状是哑铃型(使用哑铃裁刀制得)，样品置于水槽中在室温条件下测试，然后计算抗拉强度和伸长率。

(1)

式中，p为最大负荷(N)，b为试样宽度(mm)，d为试样厚度(mm)，每种样本测5次。

(2)

式中，L0为试样原长，L为拉伸变形后的断裂长度,每种样本测5次。

1.7场发射扫描电镜(FE-SEM)检测

将烘干的样品固定后，喷金，用场发射扫描电镜(MIRA3 TESCAN,Czech)在室温条件下观察，并比较两种方法制得的氧化的细菌纤维素与蚕丝蛋白复合物的表面特征。

2 结果

2.1FT-IR分析

图1 样品的FTIR光谱(箭头指的是文中所述基团的吸收峰的位置)。(a)4 000～650 cm-1的FTIR光谱;(b)1 800～800 cm-1的FTIR光谱Fig.1 FTIR spectra of the samples (The arrows indicate the position of the absorption peaks of the groups described in the paper ).(a)FTIR spectra of 4 000～650 cm-1; (b)FTIR spectra of 1 800～800 cm-1

2.2NMR分析

图 2 样品固态13C NMR光谱(箭头指的分别是表面的C6和内部的C6)Fig.2 Solid-state 13C NMR spectra of several samples (The arrows indicate respectively the C6 surface and the C6 interior)

2.3XPS分析

图3显示了两种方法所制得的复合膜XPS能谱结果，无论是否加交联剂，C1s，O1s和N1s能谱峰没有显著不同。从表1可知，BC的氧化及分别与SF复合后，其表面元素的组成含量及O/C和C/N摩尔比，C和N百分含量是增加的，O的百分含量是下降的。纯BC的O/C比TBC的稍低，比复合膜的都高。BC被成功氧化后，其6位C上的—OH变成—COOH,所以TBC的O的含量会增加，即纯BC的O/C比TBC的低。这些结果表明了BC被成功的氧化，O/C的摩尔比由0.55增高到0.56，N1s的峰出现也说明了SF成功的结合在BC和TBC膜表面，对于BC/SF复合膜，未加交联剂的C/N摩尔比与加交联剂的C/N摩尔比相比较，从9.63减到3.94。而TBC/SF的C/N比从5.03增到7.41。其值越小，说明N的相对含量增加，SF结合在BC膜上的含量相对增多。图4所示的分别是BC/SF和TBC/SF复合膜加与未加交联剂的C1s分峰。

图4 C1s的分峰。(a) BC/SF; (b) BC/SF*; (c) TBC/SF和(d) TBC/SF* Fig.4 Scan spetra of C1s.(a) BC/SF; (b) BC/SF*; (c) TBC/SF and (d) TBC/SF*

图3 不同条件下所制样品的XPS图谱Fig.3 XPS spectra of samples prepared under various conditions

图5 几种材料力学性能的比较。(a)拉伸率；(b)抗拉强度Fig.5 The compare of mechanical properties of several materials.(a) Elongation at break; (b) tensile strength

图6 交联剂对BC/SF 和 TBC/SF复合物的力学性能的影响。(a)断裂拉伸率；(b)拉伸强度Fig.6 The effect of crosslinking agents on mechanical properties of BC/SF and TBC/SF compound.(a) Elongation at break; (b) Tensile strength

图7 BC、TBC及复合膜表面的FE-SEM图片。(a)BC; (b)BC/SF; (c)TBC/SF; (d)TBC; (e)BC/SF* 和(f)TBC/SF*Fig.7 FE-SEM images of the surfaces of BC,TBC and composite films.(a) BC; (b) BC/SF; (c) TBC/SF; (d) TBC; (e)BC/SF* and (f) TBC/SF*

表1 样品表面元素的组成Tab.1 Elemental surface composition of samples (%)

2.4力学性能分析

从图5可知不同材料的伸长率和抗拉强度。TBC的伸长率最大，TBC/SF的抗拉强度最高，BC与SF复合后，无论加交联剂与否，与BC相比，伸长率都有不同程度的增加，而抗拉强度的结果有所减小。TBC与SF复合后的结果与BC相反。BC、TBC、BC/SF、TBC/SF、BC/SF*和TBC/SF*伸长率的均数分别为(18.27±2.67)%、(30±3.39)%、(22.49±2.73)%、(12.08±2.78)%、(26.70±1.75)%和(18.95±2.52)%，抗拉强度的均数分别为(2.37±0.22)MPa、(1.81±0.61)MPa、(1.87±0.33)MPa、(2.81±0.65)MPa、(2.20±0.36)MPa和(2.12±0.47)MPa。图6中，BC/SF和BC/SF*的伸长率比较，P>0.05，没有显著性差异，TBC/SF和TBC/SF*的伸长率比较，P<0.01，有显著性差异。 BC/SF和BC/SF*、TBC/SF和TBC/SF*的抗拉强度比较，P>0.05，没有显著性差异。

2.5FE-SEM分析

在图7中，可以看出细菌纤维素(a)随机的相互交错形成网状结构，成束交错而且有团聚，是不均匀分布的。TBC(d)的表面结构与BC相比较，可以清楚看到一根根纤维丝，纹理比较清楚，呈现的是比较均匀的分布。SF结合到BC和TBC膜上，基本上覆盖了其网状结构。BC/SF (b)与BC/SF* (e),TBC/SF (c)与TBC/SF* (f)相比较,加入交联剂组的膜表面比较平整，无颗粒、团块和孔隙等。

3 讨论

FT-IR分析中，当SF与BC或TBC复合后，SF的酰胺Ⅰ转变到1 633 cm-1，这个结果说明了SF与BC或TBC间有很强的相互作用诱导SF由无规卷曲或silkⅠ构象转变成β-折叠构象[24]，正是因β-折叠结构而使复合膜有很强的抗水性[25]。TBC与SF复合后，对SF的结构影响与BC是一致的。TBC的—COOH与SF的—NH2形成酰胺键是仲酰胺对应的吸收峰在1 240 cm-1附近。图1(b)中BC/SF和TBC/SF 分别与BC/SF*和TBC/SF*比较，未有明显改变。而在2 895 cm-1的脂肪烃的C-H伸缩振动峰消失。这可能与加入的交联剂有关，交联剂组膜结合的SF较多使得脂肪烃的C-H相对减少。

13C NMR光谱分析BC、TBC及分别与SF通过两种方法所得的复合物的结构，在61.8 ppm处的峰是在微纤维的C6上的—OH[27]。BC被选择性氧化后，也就是在TBC中，纤维表面结构C6上的-OH峰消失，其它峰没有变化，说明被氧化的羟基是在C6上。SF给予不同的处理条件，会有不同的构象，无规卷曲、silkⅠ和silkⅡ构象。通过化学位移可以区分silkⅠ和silkⅡ构象，依据Asakura等的实验结果[28]，复合前SF的构象是silkⅠ，复合后峰的位移及宽度有所变化，SF构象有转变成silkⅡ的趋势。加交联剂的复合膜与未加交联剂的复合膜比较，C=O的峰宽度稍变窄，Gly-Cα峰的强度也变小，结晶度下降。这是因为以交联剂为媒介而复合的过程比较有规律，构象改变比未加交联剂明显。

TBC/SF和TBC/SF*的伸长率比较，P<0.01，有显著性差异。说明交联剂对复合材料的抗拉强度是没有显著性影响的，但是对复合材料的伸长率是有显著性影响的。伸长率反映了材料的弹性。BC是由葡萄糖分子以 β-1,4-糖苷键连接而聚合成的直链状生物高分子化合物，纤维通过分子内和分子间的氢键相互交织形成发达的超精细网络结构。在与SF复合过程中，加入交联剂，使得线型的分子之间产生化学键，使线型分子相互连在一起，形成网状结构，这样提高其弹性。而应用于血管的材料必须要能承受收缩和舒张的变化。

细菌纤维素链上有许多—OH，易于在纤维间形成氢键,因此纤维会紧紧的缠绕在一起，从而出现一些孔径大小不一的空隙，在TBC中，BC C6上的—OH被氧化成—COOH，纤维素链上—OH形成的氢键被破坏[31]，纤维丝间缠绕的程度减弱，结构较疏松。Brown等[32]也证实了蚕丝蛋白可以通过空隙穿入到纤维素结构的内部。TBC的羧基与SF上的氨基间可发生交联反应，是通过共价键复合，而BC与SF复合是通过非共价键如氢键。加入交联剂后，其作为复合反映的中介体，提供氨基等特殊的末端基团，使SF有序地结合到膜表面。SEM进一步说明了XPS与NMR的结果。

4 结论

对细菌纤维素与蚕丝蛋白溶液混合过程中加入与未加入交联剂两种方法所得的复合膜进行FTIR、NMR、XPS、FE-SEM和力学强度测试分析。两种方法都可以使SF成功结合到BC和TBC上，加交联剂组的复合膜的伸长率即弹性和表面性能比较好，符合人体血管的基本要求，可以作为材料构建人工血管。本研究以细菌纤维素为基础材料，与蚕丝蛋白天然高分子材料复合，制备人造血管的研究仅限于理化性能的测试，但随着研究的深入，其生物相容性以及动物试验等将是下一步研究的重点。

[1] Torres FG,Commeaux S,Troncoso OP,etal.Biocompatibility of bacterial cellulose based biomaterials [J].Biomaterials,2012,3(4):864-878.

[2] Petersen N,Gatenholm P.Bacterial cellulose-based materials and medical devices:current state and perspectives.Appl Microbiol Biotechnol,2011,91(5):1277-1286.

[3] Fitz-Binder C,Bechtold T.One-sided surface modification of cellulose fabric by printing a modified TEMPO-mediated oxidant [J].Carbohydr Polym,2014,106:142-147.

[4] Retegi A,Algar I,Martin L,etal.Sustainable optically transparent composites based on epoxidized soy-bean oil (ESO) matrix and high contents of bacterial cellulose (BC) [J].Cellulose,2012,19:103-109.

[5] Wiegand C,Elsner P,Hiple UC.Protease and ROS activities influenced by a composite of bacterialcelluloseand collagen type Iinvitro[J].Cellulose,2006,13(6):689-696.

[6] Ciechanska D.Multifunctional bacterial cellulose/chitosan composite materials for medical applications [J].Fibres and Textiles,2004,12(4):69-72

[8] Malm CJ,Risberg B,Bodin A,etal.Small calitre biosynthetic cellulose blood vessels:13-months patercy in a sheep model [J].Scandonavian Cardiovascular Journal,2012,46(1):57-62.

[9] Hutchens SA,Benson RS,Evans BR,etal.Biomimetic synthesis of calcium-deficient hydroxyapatite in a natural hydrogel [J].Biomaterials,2006,27(26):4 661-4670.

[10] Bodin A，Bharadwaj S,Wu S,etal.Tissue engineered conduit using urine-derived stem cells seeded bacterial cellulose polymer in urinary reconstruction and diversion [J].Biomaterials，2010,31(34):8889-8901.

[11] Svensson A,Nicklasson E,Harrah T,etal.Cellulose as a potential scaffold for tissue engineering of cartilage [J].Biomaterials,2005,26:419-431.

[12] Saito T,Isogai A.TEMPO-mediated oxidation of native cellulose:The effect of oxidation conditions on chemical and crystal structures of the water-insoluble fractions [J].Biomacromolecules,2004,5:1983-1989.

[13] Saito T,Shibata I,Isogai A,etal.Distribution of carboxylate groups introduced into cotton linters by the TEMPO-mediated oxidation [J].Biomacromolecules,2005,61:414-419.

[14] Saito T,Okita Y,Nge TT,etal.EMPO-mediated oxidation of native cellulose:Microscopic analysis of fibrous fractions in the oxidized products [J].Carbohydrate Polymers,2006,65(4):435-440.

[15] Kowalska-Ludwicka K,Cala J,Grobelski B,etal.Modified bacterial cellulose tubes for regeneration of damaged peripheral nerves [J].Arch Med Sci,2013,9(3):527-534.

[16] Inouye K,Kurokawa M,Nishikawa S,etal.Use of Bombyx mori silk fibroin as a substratum for cultivation of animal cells [J].J Biochem Biophys Meth,1998,37(3):159-164.

[17] Irene C,Marina F,Nadia A,etal.In vivo regeneration of elastic lamina on fibroin biodegradable vascular scaffold [J].Int J Artif Organs,2013,36(3):166-174.

[18] Yang Xiaoyuan,Wang Lu,Guan Guoping,etal.Preparation and evaluation of biocomponent and homogeneous polyester silk small diameter arterial prostheses [J].Journal of Biomaterials Applications,2012,27(7):1-12.

[19] Losi P,Lombardi S,Briganti E,etal.Luminal surface microgeometry affects platelet adhesion in small-diameter synthetic grafts [J].Biomaterials,2004,25(18):4447-4455.

[20] Robinson WP,Owens CD,Nguyen LL,etal.Inferior outcomes of autogenous infrainguinal bypass in Hispanics:An analysis of ethnicity,graft function,and limb salvage [J].J Vasc Surg,2009,49(6):1416-1425.

[21] Madhavan K,Belchenko D,Motta A,etal.Evaluation of composition and crosslinking effects on collagen-based composite constructs [J].Acta Biomater,2010,6(4) :1413-1422.

[22] Liimatainen H,Visanko M,Sirviö JA,etal.Enhancement of the nanofibrillation of wood cellulose through sequential periodate-chlorite oxidation [J].Biomacromolecules,2012,13:1592-1597.

[23] Freddi G,Romano M,Rosaria MJ.Silk fibroin/cellulose blend films:Preparation,structure,and physical properties [J].Appl Polym Sci,1995,56(12):1537-1545.

[24] Shang Songmin,Zhu Lei,Fan Jintu.Physical properties of silk fibroin/cellulose blend films regenerated from the hydrophilic ionic liquid [J].Carbohydr Polym,2011,86(2):462-468.

[25] Jung R,Jin HJ.preparation of silk fibroin/bacterial cellulose composite films and their mechanical properties [J].Key Engineering Materials,2007,342-343:741-744.

[26] Klemm D,Philpp B,Heinze T,etal.Comprehensive Cellulose Chemistry:Fundamentals and Analytical Methods,Volume 1 [M].Weinheim:Wiley-VCH,1998.

[27] Vi⊇tor RJ,Newman RH,Ha MA,etal.Conformational features of crystal-surface cellulose from higher plants [J].Plant J,2002,30(6):721-731.

[28] Asakura T,Kuzuhara A,Tabeta R,etal.Conformational characterization of Bombyx mori silk fibroin in the solid state by high-frequency carbon-13 cross polarization-magic angle spinning NMR,x-ray diffraction,and infrared spectroscopy [J].Macromolecules,1985,18(10):1841-1845.

[29] Wang M,Yuan J,Huang XB,etal.Grafting of carboxybetaine brush onto cellulose membranes via surface-initiated ARGET-ATRP for improving blood compatibility [J].Colloids and Surfaces B:Biointerfaces,2013,103:52-58.

[30] Lin H,Yao LR,Chen YY,etal.Structure and properties of silk fibroin modified cotton [J].Fiber Polym,2008,9(2):113-120.

[31] Lai Chen,Sheng Liyuan,Liao Shibo,etal.Surface characterization of TEMPO-oxidized bacterial cellulose [J].Interface Anal,2013,45:1673-1679.

[32] Brown EE,Zhang Jinwen,Laborie MG.Never-dried bacterial cellulose/fibrin composites:preparation,morphology and mechanical properties [J].Cellulose,2011,18:631-641.

TheEffectofCrosslinkontheStructuresandPerformanceofOxidizedBacterialCellulose/SilkFibroinCompositeFilms

Wang Shuaiyan1Huang Tao1Lai Chen2Xi Tingfei1,2#*Nan Fang1

1(SchoolofLaboratoryMedicineandLifeScience,WenzhouMedicalUniversity,Wenzhou325035，Zhejiang,China)2(ShenzhenKeyLaboratoryofHumanTissueRegenerationandRepair,ShenzhenInstituteofPekingUniversity,Shenzhen518057，Guangdong,China)

The purpose of this study is to investigate two kinds of preparation methods on nano-bacterial cellulose/silk fibroin composites and to compare the physical and chemical properties of the resulting composite products.One method is to mix directly bacterial cellulose or oxidized bacterial cellulose membranes with silk fibroin solution.Another one is to add crosslinking agents during the mixing process.The composite products were characterized using Fourier transform-infrared (FT-IR) spectroscopy,13C NMR spectrum,X-ray photoelectron spectroscopy (XPS),field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and mechanical testing.Results show that fibroin can successfully be combined on the oxidized bacterial cellulose membrane,XPS results show that no matter adding cross-linking agents or not,C1s,O1s and N1s appeared no difference.BC/SF composite membrane,the comparison C/N molar ratio of without crosslinking agents and with them,reduced from 9.63 to 3.94,while the TBC/SF,C/N ratio increased from 5.03 to 7.41.The membrane surface of one group containing crosslinking agents is smoother than another,and the structure has obvious changes.There are significant differences in elongation at break of TBC/SF (P<0.01).Based on this work,the performance of composite films prepared by adding crosslinking agents is better,and the materials described here demonstrate the potential in medical material applications,especially in a cellular vascular graft filed.

bacterial cellulose; oxidation; silk fibroin; composite

10.3969/j.issn.0258-8021.2015.02.012

2014-09-16，录用日期:2014-11-05

国家科技支撑计划(2012BAI18B06)

R318.08

A

0258-8021(2015) 02-0212-09

# 中国生物医学工程学会会员(Member,Chinese Society of Biomedical Engineering)

*通信作者(Corresponding author)，E-mail:xitingfei@pku.edu.cn