摘 要：以再生絲素蛋白（SF）為原料，以聚苯胺（PANI）為功能添加劑，采用靜電紡絲技術(shù)制備了絲素-聚苯胺（SF-PANI）復(fù)合納米纖維膜。通過SEM、XRD和FTIR等對(duì)其形貌、結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征。結(jié)果表明：SF-PANI復(fù)合納米纖維膜孔隙率在70%以上；在磷酸鹽緩沖液中其溶脹度可達(dá)158%；最大拉伸應(yīng)力可達(dá)2.5 MPa。當(dāng)SF-PANI復(fù)合納米纖維膜中PANI質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)，對(duì)大腸桿菌的抑菌率為80.08%，對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌率為75.20%；對(duì)PANI質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的SF-PANI復(fù)合纖維膜進(jìn)行鹵化處理后，其對(duì)金黃色葡萄球菌及大腸桿菌的抑菌率均能達(dá)到100%。該復(fù)合膜具有良好的理化性能和抗菌性能，在抗菌型生物材料方面具有一定的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：聚苯胺；絲素蛋白；靜電紡絲；鹵化處理；抗菌性能

中圖分類號(hào)：TB332 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009-265X（2024）05-0009-09

收稿日期：20231124 網(wǎng)絡(luò)出版日期：20240116

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（37900964）；浙江理工大學(xué)科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目（11150131722120）

作者簡介：周家寶（1999—），男，安徽六安人，碩士研究生，主要從事現(xiàn)代紡織技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用方面的研究。

通信作者：丁新波，E-mail：dxblt@zstu.edu.cn

蠶絲主要由30%的絲膠蛋白和70%的絲素蛋白（Silk fibroin，SF）構(gòu)成。SF作為一種天然纖維結(jié)構(gòu)蛋白，具有良好的物理機(jī)械性能、可調(diào)節(jié)的生物降解性和優(yōu)異的生物相容性，是一種理想的組織工程支架材料^[1-5]。然而，單一SF缺乏抗菌性，植入時(shí)易導(dǎo)致感染，這些限制了其在臨床與組織工程中的應(yīng)用。加入抗菌性材料與SF復(fù)合使其具有抗菌性能，可以有效解決這一難題^[6]。抗菌性材料分為無機(jī)抗菌材料和有機(jī)導(dǎo)電高聚物抗菌材料，與無機(jī)抗菌材料相比，有機(jī)導(dǎo)電高聚物抗菌材料重量輕、成本低且對(duì)環(huán)境穩(wěn)定。有機(jī)導(dǎo)電高聚物包括聚苯胺（PANI）、聚吡咯（PPy）和聚（3， 4-乙烯二氧噻吩）（PEDOT）在內(nèi)的本征導(dǎo)電聚合物（ICP）常被用于開發(fā)電荷載體，具有優(yōu)異的抗菌性能。其中PANI已被廣泛應(yīng)用在電刺激、抗菌-敷料等領(lǐng)域^[7-8]。此外，將PANI進(jìn)行鹵化處理，即將PANI中的氨基轉(zhuǎn)化為N-鹵胺結(jié)構(gòu)，形成N-鹵胺類有機(jī)物，有利于提高PANI抗菌性能。N-鹵胺類有機(jī)物是指胺、酰胺或酰亞胺基的前體化合物與氧化劑（如次氯酸鹽），反應(yīng)后生成的含有一個(gè)或多個(gè)N-X（X=Cl，Br，I）共價(jià)鍵的有機(jī)化合物。含有N-X共價(jià)鍵的N-鹵胺類有機(jī)化合物具有成本低、持久、可再生、無毒穩(wěn)定、無腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于抗菌型生物材料及醫(yī)療器械等領(lǐng)域^[9]。

靜電紡絲是一種以天然或合成聚合物為原料制備直徑幾十到幾百納米纖維膜的技術(shù)，通過靜電紡絲技術(shù)所制備的納米纖維因其比表面積大、孔隙率高、形狀可控等特性受到關(guān)注^[10]。通過靜電紡絲，可以將納米抗菌材料，與聚合物納米纖維進(jìn)行混紡^[11-12]。導(dǎo)電高聚物抗菌材料因其獨(dú)特的化學(xué)穩(wěn)定性、抗菌性以及電學(xué)和光學(xué)性能而占有重要地位。而帶有高密度正電荷的摻雜態(tài)導(dǎo)電高聚物聚苯胺由于其良好的生物相容性和抗菌性受到廣泛關(guān)注^[13-14]。因此，將PANI與SF混紡，所形成的絲素-聚苯胺（SF-PANI）復(fù)合納米纖維膜擁有良好的生物相容性與抗菌性，具有良好的醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景^[15]。

本文以具有抗菌性能的PANI和良好的生物相容性的SF為原料，通過靜電紡絲技術(shù)制備了具有高孔隙率和優(yōu)異抗菌性能的SF-PANI復(fù)合納米纖維膜，研究其微觀形貌及理化性能。同時(shí)，使用NaClO進(jìn)行鹵化處理，探究鹵化前后的化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)以及對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌性能。研究結(jié)果有助于SF-PANI復(fù)合納米纖維膜在傷口輔料及抗菌型生物材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 原料及試劑

苯胺（AN，分析純，杭州高晶精細(xì)化工有限公司），水楊酸（SA，分析純，杭州高晶精細(xì)化工有限公司），過硫酸銨（APS，分析純，杭州高晶精細(xì)化工有限公司），去離子水（實(shí)驗(yàn)室自制），再生絲素蛋白（實(shí)驗(yàn)室自制），無水乙醇（EtOH，分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司），甲酸（HCOOH，分析純，上海阿拉丁生化科技股份有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

WL-2 C型靜電紡絲機(jī)（北京艾博智業(yè)有限公司），S 82-1型磁力攪拌器（上海志威電器），DF-101 S 恒溫集熱式磁力攪拌器（杭州惠創(chuàng)儀器設(shè)備有限公司），TG 16-WS 臺(tái)式高速離心機(jī)（杭州惠創(chuàng)儀器設(shè)備有限公司），BCD-201 E/A冰箱（海信容聲冰箱（廣東）有限公司），KQ 5200 E超聲波清洗器（昆山超聲儀器有限公司）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 聚苯胺（PANI）微球的制備

將1 mL苯胺和1.380 g水楊酸分別加入50 mL去離子水中，在室溫下進(jìn)行30 min超聲處理，使水楊酸與苯胺充分混合。在50 mL去離子水中溶解2.282 g的APS，并進(jìn)行10 min超聲處理。將此溶液注入水楊酸/苯胺溶液中，混合后于10 ℃反應(yīng)24 h。反應(yīng)完成后，移除上層清液，用去離子水將不溶物洗滌至pH值為7。以乙醇繼續(xù)清洗，直到濾液呈無色。最后將產(chǎn)物在真空烘箱中干燥12 h，獲得聚苯胺微球。

1.3.2 SF-PANI復(fù)合納米纖維膜的制備

將1 g絲素和9 g甲酸混合，在室溫下攪拌至絲素完全溶解，加入不同比例的PANI微球，超聲使其均勻分散獲得紡絲原液。經(jīng)過靜電紡絲技術(shù)得到SF-PANI復(fù)合納米纖維膜。紡絲參數(shù)：電壓為20 kV，接收距離為14 cm，速度為0.3 mL/h，紡絲時(shí)長10 h。將SF、將SF/PANI質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%、SF/PANI質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%、SF/PANI質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%、SF/PANI質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%、SF/PANI質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%、SF/PANI6質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6% 分別命名為S、S/P1、S/P2、S/P3、S/P4、S/P5、S/P6，數(shù)字代表PANI含量占SF紡絲液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.3.3 SF-PANI復(fù)合納米纖維膜的鹵化處理

將SF-PANI復(fù)合納米纖維膜剪切成規(guī)則的正方形，先用無水乙醇處理10 min；然后將其放置在10%的次氯酸鈉溶液中，處理15 min；取出復(fù)合納米纖維膜用70%的乙醇清洗，烘干得到鹵化處理的SF-PANI復(fù)合納米纖維膜。

1.4 測(cè)試與表征

1.4.1 表面形貌及結(jié)構(gòu)分析

將SF-PANI復(fù)合納米纖維膜在室溫下干燥，置于電鏡臺(tái)上，鍍金100 s。使用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察SF與SF-PANI復(fù)合納米纖維膜的表面形貌。

1.4.2 化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)分析

利用傅里葉紅外光譜儀（FTIR），選用ATR模式，在4000～400 cm^-1的波數(shù)區(qū)域內(nèi)對(duì)復(fù)合纖維進(jìn)行掃描分析化學(xué)結(jié)構(gòu)。通過X 射線衍射儀（XRD）來評(píng)估纖維的結(jié)晶特性，探測(cè)范圍設(shè)置在5°～80°之間。

1.4.3 溶脹與孔隙性能測(cè)試

將含SF與不同PANI比例的SF-PANI復(fù)合納米纖維膜進(jìn)行脫水處理，記干重為w₂。再將其浸入pH=7.4的磷酸緩沖液中，在37 ℃對(duì)其進(jìn)行溶脹性能測(cè)試，在不同時(shí)間間隔時(shí)，取出納米纖維膜并用過濾紙擦拭纖維膜表面，去除纖維膜表面的液體后進(jìn)行稱重，記為w₁。樣品的溶脹率（S_w）通過式（1）計(jì)算得到：

采用無水乙醇為介質(zhì)，使用比重瓶測(cè)定SF與SF-PANI復(fù)合納米纖維膜的孔隙率，每個(gè)樣品重復(fù)進(jìn)行測(cè)試3次?？紫堵失餐ㄟ^式（2）計(jì)算得到：

式中：P用百分比來表示；m₁為比重瓶加上乙醇的總質(zhì)量，g；m₂為反復(fù)抽取真空后樣品及乙醇、比重瓶的總質(zhì)量，g；m₃為反復(fù)抽取真空之后比重瓶與乙醇的總質(zhì)量，g；m₀為復(fù)合膜的干重，g。

1.4.4 力學(xué)性能測(cè)試

利用萬能材料測(cè)試機(jī)對(duì)纖維膜進(jìn)行拉伸應(yīng)力-應(yīng)變測(cè)試，夾頭間距為10 mm，試樣寬5 mm，長20 mm。制備20 mm×5 mm的長方形樣品，在溫度為（20 ± 2） ℃，相對(duì)濕度為（55 ± 3） ℃下對(duì)納米纖維膜的力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試。

1.4.5 抗菌性能測(cè)試

細(xì)菌培養(yǎng)基的配置：將25.6 g瓊脂加入到800 mL去離子水中，攪拌均勻。使用高壓滅菌鍋滅菌2 h，待其溫度降至40 ℃以下，取出營養(yǎng)瓊脂，將其倒入培養(yǎng)基至刻度線處，室溫下靜置20 min，待其冷卻凝固，形成固體培養(yǎng)基。營養(yǎng)肉湯：將0.36 g營養(yǎng)肉湯加入20 mL去離子水中，搖勻在120 ℃高溫滅菌2 h，待高壓滅菌鍋溫度降至60 ℃以下，取出冷卻備用^[16]。細(xì)菌培養(yǎng)：取出大腸桿菌和金黃色葡萄球菌，在外包裝表面噴灑酒精消毒將其放于超凈臺(tái)中，使用菌刮器將細(xì)菌涂抹在營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基上，放入搖床，恒溫培養(yǎng)18～24 h。細(xì)菌培養(yǎng)結(jié)束后，再用菌刮器將培養(yǎng)菌放入營養(yǎng)肉湯中，在37 ℃恒溫?fù)u床中培養(yǎng)18～24 h。抑菌率實(shí)驗(yàn)：將培養(yǎng)好的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌，使用pH=7.4的PBS緩沖液稀釋，使其菌液濃度達(dá)到1×10⁸ 個(gè) /mL，在稀釋后的菌液中加入不同百分比的復(fù)合膜，在搖床中培養(yǎng)8 h，取出溶液進(jìn)行稀釋，將稀釋后的溶液涂抹在營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基上，在37 ℃下倒置培養(yǎng)18～24 h，數(shù)出相對(duì)應(yīng)百分比復(fù)合膜的菌落數(shù)，并拍攝培養(yǎng)基的照片，復(fù)合膜的抑菌效果由抑菌率R表示，計(jì)算公式如式（3）所示：

式中：R為抑菌率，A為對(duì)比照樣品菌落數(shù)；B為測(cè)試組樣品菌落數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 PANI的微觀結(jié)構(gòu)

以APS為氧化劑，AN為原料，同時(shí)摻雜酸SA制備出的具有抗菌性能的PANI微球，并通過SEM觀察它的微觀結(jié)構(gòu)，結(jié)果如圖1所示。SA是一種有機(jī)酸，而AN具有堿性，兩者在水溶液中發(fā)生酸堿反應(yīng)形成了SA/An鹽。在表面張力的影響下，An和SA在中SA/An水溶液中能共同形成O/W球形膠束。當(dāng)加入過硫酸銨時(shí)，苯胺的聚合反應(yīng)在膠束和水的界面上進(jìn)行。膠束在反應(yīng)過程中充當(dāng)模板的作用^[17]。

2.2 SF-PANI復(fù)合納米纖維膜微觀形貌

圖2為SF和不同PANI比例的SF-PANI復(fù)合納米纖維膜的微觀形貌及對(duì)應(yīng)直徑分布圖。圖2（a）為SF纖維膜SEM照片和直徑分布圖，其纖維直徑主要集中在150～250 nm；圖2（b）為PANI微球質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%的SF-PANI復(fù)合納米纖維膜的SEM照片和纖維直徑分布圖，其纖維直徑主要分布在250～400 nm；圖2（c）為PANI微球質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的SF-PANI復(fù)合纖維膜的SEM照片和纖維直徑分布圖，其纖維直徑主要分布在150～200 nm。PANI微球質(zhì)量分?jǐn)?shù)6%的SF-PANI復(fù)合纖維膜的SEM照片和纖維直徑分布圖如圖（d）所示，當(dāng)PANI質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%時(shí)，SF-PANI纖維直徑分布不均程度逐漸增大，這是因?yàn)殡S著PANI含量的增加，PANI在SF-PANI復(fù)合纖維膜中發(fā)生團(tuán)聚而導(dǎo)致電紡時(shí)出液量不均，進(jìn)而導(dǎo)致電紡過程中射流不穩(wěn)定，最后形成直徑不均的納米纖維。

2.3 化學(xué)組成與晶體結(jié)構(gòu)

圖3為SF和經(jīng)NaClO處理前后不同PANI比例的SF-PANI復(fù)合納米纖維膜的FTIR。如圖3（a）所示，1627 cm^-1（酰胺I）、1516 cm^-1（酰胺II）和1235 cm^-1（酰胺III）處的特征峰表明了SF的β-折疊構(gòu)象。3300 cm^-1是SF中—OH的伸縮振動(dòng)峰^[18]。1560 cm^-1和1140 cm^-1處的吸收峰分別對(duì)應(yīng)PANI的苯胺酮結(jié)構(gòu)和苯環(huán)彎曲振動(dòng)^[19]，這表明SF-PANI復(fù)合納米纖維膜的成功制備。對(duì)SF和不同PANI比例的SF-PANI納米復(fù)合纖維膜的紅外光譜進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)：PANI的加入未對(duì)納米纖維膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生明顯變化，這表明PANI和SF之間主要為物理作用。由圖3（b）可知，經(jīng)NaClO處理后的SF-PANI復(fù)合納米纖維膜，SF原本的特征峰1627 cm^-1（酰胺I）、1519 cm^-1（酰胺II）和1235 cm^-1（酰胺III）處的特征峰發(fā)生偏移，說明SF-PANI復(fù)合納米纖維膜中的N—H轉(zhuǎn)變?yōu)镹—Cl。

圖4為S/P3復(fù)合納米纖維膜經(jīng)NaClO鹵化處理前后的XRD圖。S/P3復(fù)合納米纖維膜的XRD圖在20.16°、26.05°和30.10°的峰與SF纖維膜在20.26°、26.05°和29.30°處的酰胺I和酰胺II結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)^[20-21]。從圖4可以看出：SF的晶體結(jié)構(gòu)沒有因?yàn)镻ANI顆粒添加而受到影響^[22]。而經(jīng)過NaClO鹵化處理后，酰胺I和酰胺II結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的特征峰消失。這表明NaClO溶液鹵化處理對(duì)S/P3復(fù)合納米纖維膜的酰胺I和酰胺II結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了影響。

2.4 溶脹性能與孔隙率

圖5為SF和不同PANI比例的SF-PANI復(fù)合納米纖維膜的溶脹性能測(cè)試結(jié)果。如圖5所示，24 h的S與S/P1、S/P2、S/P3、S/P4、S/P5、S/P6復(fù)合纖維膜的溶脹率分別為99%、101%、106%、137%、138%、148%和158%。由圖5可以看出，SF和不同PANI比例的SF-PANI復(fù)合納米纖維膜在前4 h內(nèi)的溶脹率增長較快。這是由于水分子在進(jìn)入復(fù)合納米纖維膜后，與PANI及絲素蛋白大分子相互作用所致，最終溶脹率在12 h后趨于穩(wěn)定。與純SF納米纖維膜相比，添加了PANI納米顆粒的SF-PANI復(fù)合納米纖維膜溶脹率有所增加，尤其是PANI質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%和6%時(shí)的SF-PANI復(fù)合納米纖維膜溶脹率達(dá)到139%、158%。這不僅得益于SF-PANI復(fù)合納米纖維膜的高孔隙率，也因?yàn)橛H水PANI納米微球改善了復(fù)合納米纖維膜的親水性。

圖6為SF和不同PANI比例SF-PANI復(fù)合納米纖維膜的孔隙率測(cè)試結(jié)果?？紫堵适羌{米纖維膜的一個(gè)重要參數(shù)，高孔隙率說明纖維膜具有較高的吸附能力和較大的比表面積，有助于吸收傷口的滲出液。如圖6所示：SF和SF-PANI復(fù)合納米纖維膜均具有較高的孔隙率，分別為52.4%±7.50%、68.40%±0.80%、78.40%±7.40%、69.63%±2.90%、79.10%±12.90%、94.00%±2.50%及92.00%±10.80%，說明PANI微球的加入提高了復(fù)合納米纖維膜的孔隙率。

2.5 力學(xué)性能分析

圖7為SF和不同PANI比例的SF-PANI復(fù)合納米纖維膜的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。純SF的斷裂應(yīng)力與拉伸應(yīng)變分別為2.174 MPa與9%。當(dāng)PANI含量逐漸增加時(shí)，斷裂應(yīng)力分別為1.466、2.693、1.806、1.633、1.224、1.489 MPa；拉伸應(yīng)變分別為12%、10%、6%、5%、4%、3%。當(dāng)PANI含量為1%、2%時(shí)，其拉伸應(yīng)變大于純SF。這主要是由于PANI微球黏附在單根SF納米纖維的表面，對(duì)SF納米纖維起到了支撐作用，有利于復(fù)合納米纖維膜斷裂伸長率的增加。當(dāng)PANI含量超過2%，SF-PANI復(fù)合納米纖維膜的斷裂應(yīng)力與拉伸形變逐漸降低，這是由于聚苯胺微球在SF納米纖維膜中發(fā)生團(tuán)聚，降低了纖維之間的接觸面積，導(dǎo)致拉伸過程中更容易發(fā)生滑移。因此少量PANI的增加，有利于力的傳導(dǎo)與分布，使復(fù)合納米纖維膜體現(xiàn)出較好的力學(xué)性能。

2.6 抗菌性能

圖8為通過稀釋涂板法比較SF與不同PANI比例SF-PANI復(fù)合納米纖維對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的平板菌落照片，圖9為SF-PANI復(fù)合納米纖維膜的抗菌性能。從圖8（a）中看出，隨著SF-PANI復(fù)合納米纖維膜中PANI含量的增加，大腸桿菌及金黃色葡萄球菌的菌落數(shù)逐漸減少，表明在細(xì)菌生長過程中，部分細(xì)菌被PANI殺死，導(dǎo)致菌落數(shù)逐漸減少。從圖8（b）可以看出，經(jīng)過鹵化處理的SF-PANI復(fù)合納米纖維膜，抗菌性更強(qiáng)，使得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時(shí)，殺死培養(yǎng)基中所有細(xì)菌，使其達(dá)到無菌落的狀態(tài)。從圖9（a）可以看出，以未負(fù)載PANI的SF纖維膜為對(duì)照組，SF-PANI復(fù)合纖維膜中PANI質(zhì)量分?jǐn)?shù)由1%至6%，其對(duì)大腸桿菌的抑菌率分別為1.20%、2.56%、5.01%、74.10%、80.08%、87.70%，對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌率分別為0.50%、1.25%、3.40%、25.56%、75.20%、86.56%。隨著PANI納米顆粒含量的增加，SF-PANI復(fù)合納米纖維膜的抑菌效果逐漸增強(qiáng)。這是因?yàn)镻ANI的大分子鏈中含有大量的醌環(huán)與苯環(huán)，使得主鏈的大部分處于帶正電的狀態(tài)，這會(huì)與細(xì)菌細(xì)胞壁上的負(fù)電荷相互吸引，通過庫侖力吸附細(xì)菌并破壞其細(xì)胞壁，最終導(dǎo)致細(xì)菌死亡^[23-24]。從圖9（a）可以看出，在PANI質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到5%時(shí)，對(duì)大腸桿菌及金黃色葡萄球菌的抑菌率均達(dá)到70.00%以上，說明當(dāng)SF-PANI復(fù)合纖維膜中PANI質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到5%時(shí)，復(fù)合膜PANI含量能夠達(dá)到對(duì)兩種細(xì)菌的最低抑菌濃度。從圖9（b）可以看出，經(jīng)過鹵化處理的SF-PANI復(fù)合納米纖維膜，其N—H被鹵化為N—Cl，當(dāng)其與水分子接觸后，N—Cl釋放出強(qiáng)氧化性的Cl離子，破壞細(xì)菌的細(xì)胞膜，從而進(jìn)入到細(xì)菌體內(nèi)，影響細(xì)胞酶的代謝過程及其活性，最終使細(xì)菌死亡，達(dá)到抗菌效果^[25]。鹵化后的SF-PANI復(fù)合納米纖維膜在PANI質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，對(duì)大腸桿菌的抑菌率為80.96%以上，對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌率為78.73%，均在70.00%以上，并且在PANI質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到4%時(shí)，對(duì)大腸桿菌及金黃色葡萄球菌的抑菌率達(dá)到100.00%。

3 結(jié)論

本文通過靜電紡絲制備SF-PANI復(fù)合納米纖維膜，使用NaClO對(duì)其進(jìn)行改性處理，使PANI中氨基轉(zhuǎn)化為N—Cl，對(duì)其改性前后的抗菌性能進(jìn)行研究。并對(duì)復(fù)合膜的微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，對(duì)其溶脹率、孔隙率和力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試分析，探究其物理、化學(xué)性能。結(jié)論如下：

a）通過靜電紡絲成功制備了SF-PANI復(fù)合納米纖維膜，XRD和FTIR的結(jié)果表明經(jīng)過NaClO處理后SF-PANI復(fù)合納米纖維膜中的氨基轉(zhuǎn)化成了N-鹵胺。

b）SF-PANI復(fù)合納米纖維膜具有良好的溶脹性能、較高的孔隙率和良好的力學(xué)拉伸性能。隨著PANI含量的增加，該復(fù)合納米纖維膜的溶脹率達(dá)到158%，孔隙率達(dá)到92%。最大拉伸應(yīng)力超過2.5 MPa。

c）SF-PANI復(fù)合納米纖維膜對(duì)大腸桿菌及金黃色葡萄球菌均體現(xiàn)出良好的抗菌性能，且伴隨PANI含量的增高，其抑菌能力逐漸增強(qiáng)。當(dāng)PANI質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí)，SF-PANI復(fù)合納米纖維膜對(duì)大腸桿菌及金黃色葡萄球菌的抑菌率均超過70.00%。經(jīng)過NaClO處理的SF-PANI復(fù)合納米纖維膜，當(dāng)PANI質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，其對(duì)大腸桿菌及金黃色葡萄球菌的抑菌率超過70.00%；當(dāng)PANI質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%時(shí)，其對(duì)大腸桿菌及金黃色葡萄球菌的抑菌率可達(dá)100.00%。

綜上所述，本文通過靜電紡絲技術(shù)制備的SF-PANI復(fù)合納米纖維膜擁有優(yōu)異理化性能和抗菌性能，表明其在抗菌型生物材料領(lǐng)域中具有良好的應(yīng)用前景。

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Preparation and antibacterial properties of silk fibroin-polyaniline

composite nanofiber membranes

ZHOU" Jiabao，" LIU" Tao，" QIU" Qiaohua，" ZHU" Lingqi，" WANG" Yanmin，" DING" Xinbo

（College of Textile Science and Engineering （International Institute of Silk）， Zhejiang Sci-Tech University， Hangzhou 310018， China）

Abstract： nbsp;This article used electrospinning technology to prepare composite antibacterial （SF PANI） dressings with polyaniline （PANI） and regenerated silk fibroin （SF） as raw materials. Silk fibroin is a structural protein that is spun into fibers by thousands of arthropods and used in vitro. It is a natural high molecular fiber protein and is often used as an ideal dressing for repairing oral， maxillofacial， and systemic skin wounds. The modification of silk fibroin materials with different antibacterial properties has received extensive research and attention. Finished silk fibroin is obtained by degumming， dialysis， and freeze-drying of silkworm cocoons. Due to the easy availability of raw materials， diverse chemical structures， simple synthesis methods， unique doping mechanisms， low cost， and good biological stability， polyaniline functionalized derivatives are a new type of antibacterial agent with the potential to provide anti-fouling surfaces as non-leaching additives， and have broad prospects in textile-based flexible applications.

Electrospinning is a simple， cost-effective， and controllable method for preparing nanofibers or microfibers from polymers in solution or melt state under high voltage electric fields. Through scanning electron microscopy （SEM）， it can be seen that as the PANI content in the SF-PANI composite nanofiber membrane increases， the fiber diameter of the composite membrane gradually decreases from a microscopic perspective， and becomes more and more uneven in thickness. From a macro perspective， with the increase of PANI content， the overall color of the nanocomposite fiber membrane changes from pure white to dark green. The chemical composition and structure of PANI were characterized by instruments such as infrared spectroscopy （FTIR） and X-ray powder diffraction （XRD）. It was found that PANI was successfully loaded on the SF fiber membrane， and the addition of PANI did not react with SF to produce a new chemical structure. By analyzing the swelling and porosity of the SF-PANI composite fiber membrane， it can be concluded that the overall performance of the composite membrane meets the basic requirements for antibacterial materials. From the mechanical properties of the composite membrane， it can be seen that as the PANI content gradually increases， the mechanical properties of the composite membrane first increase and then decrease. When the PANI content reaches 2%， the mechanical properties are the best. This article studied the antibacterial properties of composite membranes before and after halogenation. It can be seen that before halogenation treatment， the SF-PANI composite nanofiber membrane has good antibacterial performance against Staphylococcus aureus and Escherichia coli. After halogenation， its antibacterial mechanism undergoes a transformation. Compared with the original antibacterial property of polyaniline， N-halogenation releases strong oxidizing poplar ions， which destroy the bacterial cell membrane and enter into the bacterial body， affecting the metabolic process and activity of cellular enzymes， and eventually the bacteria die.

The results indicate that the chemical composition of the SF-PANI composite nanofiber membrane prepared in this article does not change with the content and modification of polyaniline， and the SF-PANI composite nanofiber membrane has good pore swelling and mechanical properties. It has good application prospects in terms of antibacterial activity against Escherichia coli and Staphylococcus aureus.

Keywords： polyaniline; silk fibroin; electrospinning; halogenation; antimicrobial properties