摘要
近年来，由于微生物引起的感染和疾病威胁着人类的健康，人们对抗菌材料的需求逐渐增加。银纳米粒子（纳米银，Silvernanoparticles,AgNPs）因其广谱抗菌特性和不易产生耐药性而被广泛应用，但其合成所使用的化学还原剂和稳定剂往往对环境有害，并且制备的AgNPs难以分离出来，这限制了其在多个领域的应用。纤维素作为地球上最丰富的自然资源，因其生物相容性、易于改性、生物降解性、低细胞毒性和环境友好等特性而成为具有巨大发展潜力的热门生物材料。基于此，本论文以纤维素作为原料，对其进行氧化改性后用作绿色还原剂，在不添加其他稳定剂的情况下制备了尺寸均匀、易于分离的银纳米粒子；随后将纤维素作为载体，通过原位合成的方法制备了纤维素基载银抗菌复合膜，并通过席夫碱反应对复合膜进行增强。主要包括以下几个方面的内容： （1）以微晶纤维素（MCC）为原料，利用高碘酸钠将MCC中吡喃环上的C2和C3位的活性羟基氧化成醛基，制备得到高氧化度的双醛纤维素（DAC），然后将DAC溶解于100℃的热水中，得到DAC溶液。将DAC溶液作为还原剂，通过银镜反应（Tollens反应）来实现纳米银（AgNPs）的高效制备，反应过程中无需添加其他还原剂和稳定剂。探讨了不同反应条件对AgNPs颗粒尺寸的影响并确定了制备AgNPs的最佳反应条件。研究结果表明，所制备的AgNPs大多数为球形，最佳的合成条件是DAC与银氨溶液的质量比为2、反应时间为60min、反应温度为50℃，Ag+含量为0.075wt%。在最佳合成条件下合成的AgNPs粒径约为25nm。 （2）以DAC溶液为还原剂，银氨溶液为银源，利用纤维素的易于成膜性，通过流延法制备了原位合成的DAC-AgNPs复合膜（DAC@Ag）。结果表明复合膜光滑致密，AgNPs均匀地分布在膜表面及内部；致密的膜结构使得其具有良好的氧气阻隔性能和水蒸气阻隔性能；DAC@Ag复合膜具有良好的透明度、紫外线阻隔性能、水稳定性以及优异的抗菌能力。随着银氨溶液添加量的增加，生成的AgNPs增多，所以复合膜的抗菌性逐渐增强，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率最大可超过99%。以草莓为代表进行保鲜实验，结果表明DAC@Ag复合膜对草莓的保鲜时间可以长达9天，并且银氨溶液添加量的增加有利于复合膜对草莓的保鲜效果。 （3）采用氨基改性的CNF，进一步增强DAC@Ag复合膜的机械性能。首先通过超微粒研磨制备了机械法的纳米纤维素（CNF），然后对其进行氨基化改性得到氨基纳米纤维素（N-CNF）。将不同比例的N-CNF加入DAC@Ag1复合物中混合均匀并利用超声促进分散，最后通过流延法制备出DAC@Ag1/N-CNF复合膜，该过程中DAC的醛基与N-CNF中的氨基发生席夫碱反应使两者得到有效结合。研究结果表明，与DAC@Ag1复合膜相比，DAC@Ag1/N-CNF复合膜的机械性能、热稳定性和抗菌性能得到明显改善。通过反应机理分析可知DAC@Ag1/N-CNF复合膜中存在席夫碱反应生成的化学共价键，与氢键形成的协同作用增强了复合膜的机械性能，席夫碱本身的抗菌活性及席夫碱与未反应的银离子生成的席夫碱-银配合物使DAC@Ag1/N-CNF复合膜的抗菌性得到明显提高。
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