纖維素微球的制備、性質(zhì)及其應(yīng)用

摘 要：纖維素微球是再生出來的天然高分子微球材料，具有無毒、可生物降解、生物相容性等優(yōu)良性能，以粒徑小、多孔性、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等獨特結(jié)構(gòu)，已經(jīng)成為科學(xué)研究的熱點之一，纖維素微球的制備技術(shù)也日趨成熟，應(yīng)用范圍不斷拓展。

關(guān)鍵詞：纖維素微球；制備；性質(zhì)；應(yīng)用

1、纖維素微球的制備

纖維素微球主要有以下制備方法：乳化固化法、粘膠法、反相懸浮法、單凝聚法、復(fù)凝聚法、噴霧干燥法和層層組裝技術(shù)等。目前運用最普遍的是反相懸浮法，它簡單易行，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

纖維素微球的制備過程一般有如下步驟：

（1）制備纖維素或其衍生物溶液

纖維素一般不溶于水和有機溶劑，制備纖維素微球需把纖維素溶解。纖維素溶解過程需要適當(dāng)?shù)娜軇Ｓ玫睦w維素溶液有粘膠液，銅氨纖維素溶液，羥乙基纖維素溶液，纖維素硫氰酸鈣溶液等。

（2）分散纖維素溶液

纖維素溶液分散成液滴的方法有噴射法和懸浮分散法等。選擇正確的分散介質(zhì)和分散劑很重要。對于溶于水的纖維素溶液可以使用大多數(shù)有機溶劑，比如烴類，鹵代烴，甲醇對纖維素有特殊的沉淀性能也可用作分散液；但如果是纖維素的有機溶液體系，水則是最好的分散劑。所制備的乳液類別決定了分散劑的選擇。纖維素微球液滴大小與溶液體系、分散介質(zhì)、溶劑、溶液體系、攪拌速度、油水相比例、反應(yīng)器形狀因子等有直接關(guān)系，控制這些因素可以得到不同尺寸大小的微球。

（3）纖維素液滴的固化

纖維素的液滴的固化主要是溶凝膠的轉(zhuǎn)相過程，也就是使纖維素由液相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟倪^程。固化方法很多，主要有加熱、冷卻、酸或鹽沉淀、交聯(lián)和稀釋等。

（4）纖維素微球的再生

再生過程就是使纖維素溶液狀態(tài)變回到纖維素或其衍生物的過程。依據(jù)起始物性質(zhì)的不同，可選擇用酸再生、皂再生和熱再生等不同方法。再生過程要求不能破壞纖維素固相的球形外觀和孔結(jié)構(gòu)。

（5）纖維素微球的后處理

雖然已經(jīng)制備出了纖維素微球，但其功能和性能都無法滿足我們的需求，所以必須要進(jìn)行后處理這一步。后處理包括干燥、孔度調(diào)節(jié)、活化，有時甚至可以直接功能化等。后處理根據(jù)纖維素微球的性質(zhì)，不可破壞其結(jié)構(gòu)和性能。

2、纖維素微球的性質(zhì)

纖維素微球是將纖維素溶于溶劑中制成纖維素溶液，再將纖維素從纖維素溶液中再生出來的高分子微球材料，因比，纖維素微球同樣具有纖維素相關(guān)性質(zhì)。但纖維素微球因粒徑是納米級或微米級，具有特殊尺寸和特殊結(jié)構(gòu)，形狀為球形的高分子材料或復(fù)合材料，所以纖維素微球具有與天然纖維素不同的性質(zhì)，因而在反應(yīng)性高分子及其他領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

3、纖維素微球的應(yīng)用

3.1色譜分離

纖維素基微球可用于分離和純生物制劑的色譜介質(zhì)。最早用于分離純化的纖維素產(chǎn)品是纖維素纖維。大約有90%的蛋白質(zhì)是用多糖類凝膠色譜分離和純化。纖維素微球的性質(zhì)中最主要的是孔性質(zhì)的測定，它對色譜性質(zhì)的影響最大。

3.2生物應(yīng)用

纖維素微球很好的生物適應(yīng)性以及納米尺度的特殊結(jié)構(gòu)，在生物載體方面應(yīng)用體現(xiàn)出了巨大的潛力，基于纖維素材料作為載體的用于生物加工技術(shù)親和吸附劑己經(jīng)廣泛使用，它們可用于藥物和酶的固定化。Peska等應(yīng)用纖維素微球于藥物或農(nóng)藥的緩釋。通過功能化改性的纖維素微球，也已經(jīng)成功用于胰蛋白酶、葡萄糖氧化酶、轉(zhuǎn)化酶、溶菌酶、半乳糖氧化酶、和青霉素G酞化酶等固定化，酶的固定提高了其抵抗pH值和溫度變化的穩(wěn)定性，特別是在低溫區(qū)域，依然有很高的相對活性。

3.3醫(yī)學(xué)上應(yīng)用

研究發(fā)現(xiàn)，纖維素微球在活體中并未發(fā)現(xiàn)有任何排異反應(yīng)和炎癥發(fā)生，這種優(yōu)越的生物適應(yīng)性使纖維素微球在醫(yī)學(xué)在得到了廣泛的應(yīng)用。Eguchi利用其產(chǎn)品進(jìn)行血液凈化，去除血液中的內(nèi)毒素；1989年Baunmnn總結(jié)了化學(xué)修飾纖維素使其提高生物相容性的方法；1990年Arai等又以體外循環(huán)的方法用珠狀纖維素凝膠去除血液中毒物。因此，將酶、各種抗體或凝集素固載于纖維素微球上，用于分解或清除致病物質(zhì)、病毒等生物反應(yīng)器或生物清潔器將可望成為極有效的治療手段。

3.4環(huán)保

纖維素微球本身就是一種無毒、可再生、可生物降解的天然高分子環(huán)保材料。除此之外，纖維素微球經(jīng)過合適的修飾之后，提高吸附能力，可以吸附水溶液中的重金屬，減少重金屬對環(huán)境的破壞。此外，纖維素及其衍生物的吸附劑也可以用于染料的吸附。

3.5材料領(lǐng)域

纖維素微球可作為無機物模板，抗菌復(fù)合物以及與無機物復(fù)合制備人體內(nèi)移植材料等。

人們利用新型的纖維素非衍生化溶劑，將纖維素溶解，然后用流延法在玻璃板或模具（玻璃模具、聚四氟乙烯模具）中鋪膜，浸泡在相應(yīng)的沉淀劑中再生，可以得到透明、均勻、力學(xué)性能優(yōu)異的再生纖維素膜，可用于異丙醇脫水純化、超濾、選擇性氣體分離、細(xì)胞的吸附和增殖等方面。

4、結(jié)語

面對世界資源的日益枯竭，纖維素因其安全無毒、可再生、具有生物相容性，會再次成為科學(xué)研究的熱點。纖維素微球作為纖維素加工后的新產(chǎn)品，性能比纖維素更加優(yōu)良，已經(jīng)在生物，醫(yī)學(xué)、材料等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。相信將來，纖維素微球的應(yīng)用會越來越廣，各種纖維素微球制作的產(chǎn)品會充滿我們的日常生活。

作者簡介：馬 建（1992.04-），男，現(xiàn)在遼東學(xué)院化工學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)學(xué)習(xí)。