微生物合成功能性含氮纳米纤维素的研究
纤维素是自然界广泛存在的天然高分子材料，其中，细菌纤维素凭借其高纯度、高结晶度、超细的三维网络结构、持水能力强和良好的生物相容性等优良特性而被广泛应用。但是细菌纤维素纳米纤维组分单一，难以满足材料的多种需求，因此功能化细菌纤维素应运而生。目前，细菌纤维素的改性方法主要包括化学改性和物理改性，但是这两种方法存在环境污染、规模化生产受限等缺点，因此利用微生物原位发酵体系来制备功能化细菌纤维素逐渐成为一个研究热点。本论文具体研究内容如下： （1）以木醋杆菌为生产菌，利用氨基葡萄糖盐酸盐和葡萄糖混合物为培养基碳源，原位制备氨基化细菌纤维素，具有方法简单、环境友好、成本较低和有望实现规模化生产等优势。实验结果表明，最终得到的氨基化细菌纤维素的湿重随着氨基葡萄糖盐酸盐添加量的增加而逐渐减少。在微观上，纳米纤维的空隙变大，并且纳米纤维之间出现黏连现象。对获得的氨基化细菌纤维素进行性能测试，由红外光谱分析可知纤维素在1540cm-1出现N-H伸缩振动峰，X射线光电子能谱检测出一定的氮元素，证明制备出氨基化细菌纤维素。产物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌性实验表明，当氨基葡萄糖盐酸盐添加量低于总糖的40%时，产物纤维素几乎没有抑菌性，当添加量为总糖的40%、60%、80%时，纤维素薄膜的抑菌圈逐渐变明显，抑菌率也明显提高，证明氨基化细菌纤维素具有一定抗菌性。 （2）在无杂菌条件下，将两种细菌直接共培养和加酶共培养，目的在于探索两种细菌在共培养过程中的相互作用，研究硝化细菌对木醋杆菌的产物细菌纤维素的影响等。随着木醋杆菌和硝化细菌混合比例的降低，细菌纤维素的膜厚和质量均有所降低。直接共培养时，细菌的形态没有变化；而加酶共培养时，两种细菌逐渐趋向于球状。由于溶菌酶的作用是水解细菌细胞壁的肽聚糖成分，从而导致细胞壁破损、细胞形态改变，推测该方法便于实现细胞间的交流，便于硝化细菌对细菌纤维素的胞内合成或胞外组装造成干扰。对细菌共培养得到的材料进行表征，由红外光谱分析可知在1540cm-1出现N-H伸缩振动峰，通过X射线光电子能谱可知特定比例下细菌共培养获得的纤维素材料含有一定的氮元素等。利用小鼠成纤维细胞检测该产物的细胞毒性，分析可知材料对细胞的毒性较小，细胞粘附在纤维素材料上的形态比较良好，证明该产物是一种生物相容性良好的生物材料。
细菌纤维素;生物合成;微生物合成
南京理工大学
硕士
生物化工
樊燕蓉
2021
中文
TB347
2022-08-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）