摘要
天然植物纤维在自然界中含量非常丰富，而且具有环保、低毒、能降解和再生特性。随着时代的发展以及人们环保意识的不断加强，天然植物纤维的应用也不再局限于服装等行业，在医疗保健、食品包装、化妆品等领域也被开发和利用。近年来，抗生素在医疗行业的使用越来越多，造成了很多问题，出现多种耐药菌株。为了减少抗生素的使用和耐药病原体引起的医学相关感染的风险，人们开始关注具有抗菌特性的天然植物纤维。 苎麻是中国非常重要的天然纤维作物之一，可以与棉纤维混纺，不仅对纺织品的柔韧性没有负面影响，还能增强织物的强度和光泽，达到抗菌、抗虫蛀的效果。在中国，苎麻纤维年产量占全球95%以上，苎麻纤维有着优异的吸湿性、透气性和抗微生物侵蚀性能，其长度，结晶度和强度要大于天然棉纤维。目前，苎麻纤维主要被用于纺织行业，但附加值相对较低。苎麻纤维还有望取代传统的合成纤维，近年来，它是制作医用夹板的最佳天然纤维，所制作的医用夹板的透气性要好于传统医用夹板，并且成本低、降解性能好。此外，苎麻纤维也可以用于制作具有抗菌性和生物相容性的手术缝合线，为了进一步提高苎麻纤维在生物医用行业的利用度，本文以苎麻纤维为研究对象，与医用棉纤维和天然棉纤维作对比，考察苎麻纤维的抗菌性能和生物相容性。 目前，苎麻纤维的主要研究方向是纤维脱胶、纤维表面改性、物理性能表征、复合材料等，但在生物医学方面的研究和应用较少。此外，苎麻产业国内的市场影响力不大，以及苎麻行业创新力不足等因素，已经严重制约了我国苎麻产业的发展，在2019年，中国麻纺织行业协会指出，苎麻纤维将需要在医疗卫生抗菌材料等领域进行不断创新，从而进一步发展苎麻产业。本文旨在探究苎麻纤维生物医学领域应用的可能性，并与医用棉纤维和天然棉纤维对比，研究苎麻纤维的抗菌性能和生物相容性。 为探究苎麻纤维的形貌和结构，我们通过场发射电子扫描显微镜和原子力显微镜观察了纤维样品的形貌。结果表明苎麻纤维表面有不连续的裂缝，而棉纤维表面不存在细缝；从其微原纤维结构来看，苎麻微原纤维取向度较高且纵向排列较为松散。通过比表面积分析仪测试得出，苎麻纤维的平均吸附孔径较大，有利于其透气散湿。通过红外光谱和能谱元素分析可知，苎麻纤维、医用棉纤维和天然棉纤维主要含有C、O、H和N元素，并且苎麻纤维的纤维素含量相对较高，自身的羟基基团较多。 其次考察了苎麻纤维的物理性能，用重量法测定了苎麻纤维的吸液倍率和易干性。结果表明，苎麻纤维的吸液性能优于天然棉纤维，劣于医用棉纤维，但干燥性能优于医用棉纤维。同时还测定了纤维布的垂直吸湿性能、热力学性能以及力学拉伸性能，结果表明，苎麻纤维布的吸湿速率优于天然棉纤维布，劣于医用棉纤维布。苎麻纤维的热稳定性高于两种棉纤维，并且热降解残余量最少。苎麻纱线断裂强度最大，断裂伸长率最小。 然后研究了苎麻纤维材料的抑菌性能，将苎麻纤维样品分别与金黄色葡萄球菌(S.a)和大肠杆菌(E.coli)进行了共培养。实验结果发现，苎麻纤维抑菌性能优于天然棉纤维，接近于医用棉纤维。此外，天然棉纤维材料表面的细菌呈聚集态增殖黏附，而细菌在苎麻纤维表面不易增殖和黏附。 考察了苎麻纤维的生物相容性。首先研究了苎麻纤维布的血液相容性，结果表明，苎麻纤维布的溶血率小于5%，具有良好的血液相容性。其次，探究了红细胞在三种纤维样品表面的聚集及黏附情况，结果表明，苎麻纤维布和医用纱布的红细胞聚集率好于天然棉布，并且苎麻纤维布更利于红细胞在其表面黏附，说明苎麻纤维更利于止血。最后，苎麻纤维材料与小鼠成纤维细胞(L929)共培养的实验结果表明，苎麻纤维、医用棉纤维和天然棉纤维无明显的细胞毒性，细胞可以在三种纤维材料表面增殖和黏附，都有利于细胞存活。并且细胞可以在苎麻纤维材料上较好地增殖和铺展。总体来讲，苎麻纤维材料具有良好的生物相容性。 上述结果表明，苎麻纤维具有良好的抑菌、透气、保湿、血液相容性和生物相容性，并且其抑菌性能优于天然棉纤维，接近医用棉纤维。此外，小鼠成纤维细胞可以在苎麻纤维材料表面正常增殖和铺展，并且苎麻纤维有较好的血液相容性，不会对血细胞造成损伤，而红细胞能够在苎麻纤维布表面较好地聚集和黏附，有利于止血。因此，苎麻纤维是一种具有潜在生物医学应用潜力的新型生物材料。
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