第11期 杨俊杰等:壳聚糖的溶解行为及其纤维研究进展 壳聚糖纳米纤维的力学强度很弱,不利于成骨细胞的粘学性能差的问题将得到解决,可以预见,壳聚糖将会发 附和增殖。将聚己内酯与壳聚糖和复合,利用静电纺丝挥其巨大的应用潜力,但这些都还需要研究者付出艰辛 得到纳米纤维的弹性模量得到很大提高,细胞粘附能力的努力 也很好。 参考文献 References 有关壳聚糖纤维力学性能提高的方法还有很多,后 期可以围绕提高壳聚糖溶液浓度的提高,以及发展更合 [1 Jeon Y J, Shahidi F, KIM S E K. Preparation of Chitin and Chi- 适的溶剂体系进行研究。同时将溶液性质与后期纺丝 tosan Oligomers and Their Applications in Physiological Function- 后整理等结合,也是未来研究的重要方向。 al Foods[ J]. Food Rerieus International, 2000, 16(2):159 176 3.3长丝的探索 [2] Jiang Tingda(蒋挺大). Chitosan(壳聚糖)[M]. Beijing 壳聚糖纤维研究开展以来,壳聚糖长丝的实现是个 Chemical Industry Press, 2006. 12: 19 一直困扰科研工作者的难题。目前壳聚糖纤维仍局限于[3] Wang Zaili(王载利). Key Production Technology to the Research 小量生产,无法生产长丝束,这不利于扩展壳聚糖纤维 and Derelopment of Chitosan Filament(壳聚糖长丝束关键生产 的应用。 技术的研究开发)[D]. Qingdao: Qingdao University,2011 [4] Wanjun T, Cunxin W, Donghua C. Kinetic Studies on the Pyrol- 目前多数壳聚糖纤维是用湿法纺丝或干湿法纺丝制 of Chitin and Chitosan[J]. Polymer Degradation and Stabili- 得的,具体的过程为先将壳聚糖溶解在溶剂中,随后过 t,2005,87(3):389-394. 滤、脱泡得到符合条件的纺丝液,经喷丝头挤岀,随后[5] Peng Geng(彭耿), Wang Jing(王靖), Liu changsheng 在凝固浴中成型,拉伸浴中进行拉伸、洗涤,最终得到 (刘昌胜).葡聚糖/壳聚糖水凝胶的制备及其作为生长因子 原丝。总结来看,壳聚糖长丝工业化面临的问题主要是 载体的研究[J]. Materials china(中国材料进展),2013, 纺丝液的制备工序复杂费时,纺丝效率不高。为此 需要进行相关针对性工作。在纺丝方面,传统的纺丝方[6] Agboh o C,QinY. Chitin and Chitosan Fibers[. Polymers for Adranced Technologies, 1997,8(6): 355-365 法(湿法纺丝或干湿法纺丝)生产的壳聚糖纤维可纺性[7]YiH,WuLQ, Bentley WE,eta. Biofabrication with Chitosan 差,存在着强度低、细度高、纤维易粘连、易产生短绒 [J. Biomacromolecules, 2005(6):2 881-2894 等缺陷,这对壳聚糖纤维的性能和外观造成了严重影[8] Cho y w,JngJ, Park c r,ca. Preparation and Solubility 响,同样也限制了纤维的应用。而水洗不充分、脱水困 Acid and Water of Partially Deacetylated Chitins[ J]. Biomacro molecules,2000(1):609-614 难、干燥较慢等生产过程中普遍存在的缺点也限制了壳91 Peniche C, Arguielles-Monal W. Overview on Structural Charac- 聚糖长丝的实现 terization of Chitosan Molecules in Relation with Their Behavior in 有关壳聚糖长丝的研究工作目前还处在探索阶段, olution[ J]. Macromol Symp, 2001, 168: 1-20 虽然冯淑芹等采用离子液体溶剂溶解壳聚糖并进行10] i Xingke(李星科), Jiang Qixing(姜启兴), Xia Wenshui 纺丝,得到了一种力学性能较高的壳聚糖纤维,但壳聚 (夏文水). Study on Properties and Application of Rheology of 糖长丝距离真正实现工业化还有很长一段路要走,这需 Chitosan Solution Study(壳聚糖溶液的流变学性质及应用研 究)[J]. Science and Technology of Food Industry(食品工业科 要科研工作者们更进一步的探究 技),2011(02):65-68. 4结语 [1] Wu Guojie(吴国杰), Yao Ruhua(姚汝华). Study on the Rheological Properties of Chitosan Solution(壳聚糖溶液流变 现阶段,醋酸、离子液体均可较好地溶解壳聚糖, 学性质的研究)[J]. Journal of South China University of 从溶解效果来看,两者各有利弊,为此需要在原有溶解 Technology( Natural science)(华南理工大学学报(自然科学 版)),1997(10):62-66 体系的基础上进行改进工作,与此同时也可以寻求新型 [12] Han Huairen(韩怀芬), Qian junqing(钱俊青). Study on the 溶解体系,以促进壳聚糖溶解。壳聚糖材料的使用可以 Viscosity Changes of Shrimp, Crab Chitosan Solution(虾、蟹 加快伤口的愈合,壳聚糖良好的生物相容性、生物可降 壳聚糖溶液粘度变化的研究)[J]. Bulletin of Science and 解性、无毒、以及吸附螯合重金属的能力,使得其在组 Technology(科技通报),1998(06):441-445 织工程支架、载药、伤口敷料、分离膜、支架涂层以及[13] Yu muhue(余木火), Zhou Zhenglong(周征龙), Wu Xiuge 传感器等方面有着潜在应用。 (武秀阁),eal. Study on Viscosity Behavior of Chitosan Ace 壳聚糖长丝的研究目前仍处于起步阶段,距离工业 tic Acid solution(壳聚糖醋酸水溶液粘度行为的研究)[J] Polymer Materials Science and engineering(高分子材料科学与 化还有很长的一段路要走。作为一种具有优异性能的新 材料,随着研究的深化和应用领域的拓展,相信纤维力[14] Rinaudo m, Pavlov g, Desbrieres J. Influence of Acetic Acid第 １１期 杨俊杰等：壳聚糖的溶解行为及其纤维研究进展 壳聚糖纳米纤维的力学强度很弱，不利于成骨细胞的粘 附和增殖。将聚己内酯与壳聚糖和复合，利用静电纺丝 得到纳米纤维的弹性模量得到很大提高，细胞粘附能力 也很好［４３］ 。 有关壳聚糖纤维力学性能提高的方法还有很多，后 期可以围绕提高壳聚糖溶液浓度的提高，以及发展更合 适的溶剂体系进行研究。同时将溶液性质与后期纺丝、 后整理等结合，也是未来研究的重要方向。 ## 长丝的探索 壳聚糖纤维研究开展以来，壳聚糖长丝的实现是个 一直困扰科研工作者的难题。目前壳聚糖纤维仍局限于 小量生产，无法生产长丝束，这不利于扩展壳聚糖纤维 的应用。 目前多数壳聚糖纤维是用湿法纺丝或干湿法纺丝制 得的，具体的过程为先将壳聚糖溶解在溶剂中，随后过 滤、脱泡得到符合条件的纺丝液，经喷丝头挤出，随后 在凝固浴中成型，拉伸浴中进行拉伸、洗涤，最终得到 原丝。总结来看，壳聚糖长丝工业化面临的问题主要是 纺丝液的制备工序复杂费时，纺丝效率不高［３］ 。为此， 需要进行相关针对性工作。在纺丝方面，传统的纺丝方 法（湿法纺丝或干湿法纺丝）生产的壳聚糖纤维可纺性 差，存在着强度低、细度高、纤维易粘连、易产生短绒 等缺陷，这对壳聚糖纤维的性能和外观造成了严重影 响，同样也限制了纤维的应用。而水洗不充分、脱水困 难、干燥较慢等生产过程中普遍存在的缺点也限制了壳 聚糖长丝的实现。 有关壳聚糖长丝的研究工作目前还处在探索阶段， 虽然冯淑芹等［４４］ 采用离子液体溶剂溶解壳聚糖并进行 纺丝，得到了一种力学性能较高的壳聚糖纤维，但壳聚 糖长丝距离真正实现工业化还有很长一段路要走，这需 要科研工作者们更进一步的探究。 $ 结 语 现阶段，醋酸、离子液体均可较好地溶解壳聚糖， 从溶解效果来看，两者各有利弊，为此需要在原有溶解 体系的基础上进行改进工作，与此同时也可以寻求新型 溶解体系，以促进壳聚糖溶解。壳聚糖材料的使用可以 加快伤口的愈合，壳聚糖良好的生物相容性、生物可降 解性、无毒、以及吸附螯合重金属的能力，使得其在组 织工程支架、载药、伤口敷料、分离膜、支架涂层以及 传感器等方面有着潜在应用。 壳聚糖长丝的研究目前仍处于起步阶段，距离工业 化还有很长的一段路要走。作为一种具有优异性能的新 材料，随着研究的深化和应用领域的拓展，相信纤维力 学性能差的问题将得到解决，可以预见，壳聚糖将会发 挥其巨大的应用潜力，但这些都还需要研究者付出艰辛 的努力。 参考文献 %&'&(&)*&+ ［１］ ＪｅｏｎＹＪ，ＳｈａｈｉｄｉＦ，ＫＩＭＳＥＫ．ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｔｉｎａｎｄＣｈｉ ｔｏｓａｎＯｌｉｇｏｍｅｒｓａｎｄＴｈｅｉｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎＰｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌＦｕｎｃｔｉｏｎ ａｌＦｏｏｄｓ［Ｊ］．ＦｏｏｄＲｅｖｉｅｗｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２０００，１６（２）：１５９－ １７６． ［２］ ＪｉａｎｇＴｉｎｇｄａ（蒋 挺 大）．Ｃｈｉｔｏｓａｎ（壳 聚 糖）［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ： ＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＰｒｅｓｓ，２００６．１２：１９． ［３］ ＷａｎｇＺａｉｌｉ（王载利）．ＫｅｙＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｔｈｅＲｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＣｈｉｔｏｓａｎＦｉｌａｍｅｎｔ（壳聚糖长丝束关键生产 技术的研究开发）［Ｄ］．Ｑｉｎｇｄａｏ：ＱｉｎｇｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１１． ［４］ ＷａｎｊｕｎＴ，ＣｕｎｘｉｎＷ，ＤｏｎｇｈｕａＣ．ＫｉｎｅｔｉｃＳｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅＰｙｒｏｌ ｙｓｉｓｏｆＣｈｉｔｉｎａｎｄＣｈｉｔｏｓａｎ［Ｊ］．ＰｏｌｙｍｅｒＤｅｇｒａｄａｔｉｏｎａｎｄＳｔａｂｉｌｉ ｔｙ，２００５，８７（３）：３８９－３９４． ［５］ ＰｅｎｇＧｅｎｇ（彭 耿），ＷａｎｇＪｉｎｇ（王 靖），ＬｉｕＣｈａｎｇｓｈｅｎｇ （刘昌胜）．葡聚糖 ／壳聚糖水凝胶的制备及其作为生长因子 载体的研究［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＣｈｉｎａ（中国材料进展），２０１３， １０：５９９－６０４． ［６］ ＡｇｂｏｈＯＣ，ＱｉｎＹ．ＣｈｉｔｉｎａｎｄＣｈｉｔｏｓａｎＦｉｂｅｒｓ［Ｊ］．Ｐｏｌｙｍｅｒｓｆｏｒ ＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，１９９７，８（６）：３５５－３６５． ［７］ ＹｉＨ，ＷｕＬＱ，ＢｅｎｔｌｅｙＷ Ｅ，ｅｔａｌ．ＢｉｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｗｉｔｈＣｈｉｔｏｓａｎ ［Ｊ］．Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２００５（６）：２８８１－２８９４． ［８］ ＣｈｏＹＷ，ＪａｎｇＪ，ＰａｒｋＣＲ，ｅｔａｌ．ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄＳｏｌｕｂｉｌｉｔｙｉｎ ＡｃｉｄａｎｄＷａｔｅｒｏｆＰａｒｔｉａｌｌｙＤｅａｃｅｔｙｌａｔｅｄＣｈｉｔｉｎｓ［Ｊ］．Ｂｉｏｍａｃｒｏ ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２０００（１）：６０９－６１４． ［９］ ＰｅｎｉｃｈｅＣ，ＡｒｇüｅｌｌｅｓＭｏｎａｌＷ．ＯｖｅｒｖｉｅｗｏｎＳｔｒｕｃｔｕｒａｌＣｈａｒａｃ ｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｔｏｓａｎＭｏｌｅｃｕｌｅｓｉｎＲｅｌａｔｉｏｎｗｉｔｈＴｈｅｉｒＢｅｈａｖｉｏｒｉｎ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ［Ｊ］．ＭａｃｒｏｍｏｌＳｙｍｐ，２００１，１６８：１－２０． ［１０］ ＬｉＸｉｎｇｋｅ（李星科），ＪｉａｎｇＱｉｘｉｎｇ（姜启兴），ＸｉａＷｅｎｓｈｕｉ （夏文水）．ＳｔｕｄｙｏｎＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＲｈｅｏｌｏｇｙｏｆ ＣｈｉｔｏｓａｎＳｏｌｕｔｉｏｎＳｔｕｄｙ（壳聚糖溶液的流变学性质及应用研 究）［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＦｏｏｄＩｎｄｕｓｔｒｙ（食品工业科 技），２０１１（０２）：６５－６８． ［１１］ ＷｕＧｕｏｊｉｅ（吴国杰），ＹａｏＲｕｈｕａ（姚汝华）．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅ ＲｈｅｏｌｏｇｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＣｈｉｔｏｓａｎＳｏｌｕｔｉｏｎ（壳聚糖溶液流变 学性质 的 研 究）［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）（华南理工大学学报（自然科学 版）），１９９７（１０）：６２－６６． ［１２］ ＨａｎＨｕａｉｆｅｎ（韩怀芬），ＱｉａｎＪｕｎｑｉｎｇ（钱俊青）．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅ ＶｉｓｃｏｓｉｔｙＣｈａｎｇｅｓｏｆＳｈｒｉｍｐ，ＣｒａｂＣｈｉｔｏｓａｎＳｏｌｕｔｉｏｎ（虾、蟹 壳聚糖溶液粘度变化的研究）［Ｊ］．ＢｕｌｌｅｔｉｎｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（科技通报），１９９８（０６）：４４１－４４５． ［１３］ ＹｕＭｕｈｕｏ（余木火），ＺｈｏｕＺｈｅｎｇｌｏｎｇ（周征龙），ＷｕＸｉｕｇｅ （武秀阁），ｅｔａｌ．ＳｔｕｄｙｏｎＶｉｓｃｏｓｉｔｙＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＣｈｉｔｏｓａｎＡｃｅ ｔｉｃＡｃｉｄＳｏｌｕｔｉｏｎ（壳聚糖醋酸水溶液粘度行为的研究）［Ｊ］． ＰｏｌｙｍｅｒＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（高分子材料科学与 工程），１９９１（０６）：９７－１０１． ［１４］ ＲｉｎａｕｄｏＭ，ＰａｖｌｏｖＧ，ＤｅｓｂｒｉｅｒｅｓＪ．ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＡｃｅｔｉｃＡｃｉｄ ６４７