DOI: 10.1002/jbm.a.36872
本研究探索了一种新颖的策略来制备由与二氧化钛（TiO2）和银（Ag）纳米粒子（NPs）同化的纤维素组成的纳米纤维支架。考虑到用于胶体溶液静电纺丝的聚合物浓度，将复合材料中TiO2 纳米粒子的浓度调整为1.0wt%、1.5wt%和2.0wt%。
使用0.05 M NaOH将制得的复合支架分配到碱性脱乙酰反应中，以除去乙酰基，从而生成含有TiO2 纳米粒子的纯纤维素纳米纤维。此外，为了增强纳米纤维支架的抗菌活性，在0.14、0.42和0.71 M的不同摩尔浓度下，采用Ag纳米粒子的原位沉积法。通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）和接触角仪研究确定了纳米纤维的理化性质。这证明了TiO2和Ag纳米颗粒的存在以及纳米纤维的完全脱乙酰作用。观察了纳米纤维对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果，展示了银纳米粒子的适当原位沉积，证实了纳米纤维的抗菌性。利用鸡胚成纤维细胞构建的支架具有良好的生物相容性，证实了其作为创伤愈合材料的潜在作用。此外，将所制备的支架在37℃的模拟体液中进行分析，以诱导矿化，为今后的骨组织整合提供依据。这些结果表明，所制备的具有多功能特性的复合纳米纤维支架作为人工促进新组织形成的未来候选材料，具有巨大的潜力。
图1.静电纺丝工艺后的初生醋酸纤维素纳米纤维的扫描电镜（A）。含1.0wt%、1.5wt%和2.0wt% TiO2纳米粒子的复合醋酸纤维素纳米纤维（B、C和D）。右上角显示了纳米纤维的高倍放大图像。被包围区域表示TiO2纳米粒子从纳米纤维（D）中突起。
图2.FTIR光谱证实了脱乙酰过程。醋酸纤维素（CA）1736 cm-1处的特征峰对应于醋酸酯官能团的羰基C=O，由于乙酰基被羟基取代，波数3324 cm-1处对应于脱乙酰纤维素（dCA）中的O-H拉伸。
图3.扫描电镜结果显示了脱乙酰过程后纳米纤维形态发生的变化。图A代表脱乙酰过程后的原始纳米纤维。 图（B、C和D）在纳米纤维中包含1.0wt%、1.5wt%和2.0wt%的TiO2 纳米粒子。图中右上角的插图代表嵌入图像的更高放大倍数。图B显示了纳米纤维含最低浓度（1.0wt％）TiO2 纳米粒子时纤维中的带状形态。
图4.该图描绘了所制备纤维垫的平均纳米纤维直径。随着TiO2浓度的连续增加，纤维直径显著减小。对于脱乙酰基纳米纤维，与初生纳米纤维相比，纤维直径进一步减小。CA＝醋酸纤维素，dCA＝脱乙酰醋酸纤维素。
图5.该图描绘了脱乙酰过程前后纤维直径的频率分布。CA＝醋酸纤维素，dCA＝脱乙酰醋酸纤维素。
图6.该图表示含1.0%TiO2和3.0%Ag纳米粒子的纳米纤维样品的TEM显微照片。该图清楚地描绘了由黑色箭头指示的Ag纳米粒子的沉积，并且由白色箭头指示了TiO2纳米粒子的存在。
图7.该图显示了在SBF介质中孵育后，羟基磷灰石矿物在纳米纤维上的沉积。随着纳米纤维中TiO2浓度的增加，磷灰石形成的成核过程也随之增加。A=原始纤维素纳米纤维，B=含有1.0%TiO2和3.0%Ag纳米粒子的纤维素纳米纤维，C=含有1.5%TiO2和5.0%Ag纳米粒子的纤维素纳米纤维，D=含有2.0%TiO2和7.0%Ag 纳米粒子的纤维素纳米纤维。
图8.在SBF中孵育后，纳米纤维的FTIR光谱。该图清楚地显示了559 cm-1和610 cm-1处出现的峰对应于PO43-基团的O-P-O弯曲，这是由于样品垫上存在羟基磷灰石沉积所致，而在没有SBF孵育的情况下，完全没有羟基磷灰石沉积。dCA=脱乙酰醋酸纤维素。
图9.脱乙酰前后纳米纤维的水接触角的结果。该图清楚地描绘了随着纤维中TiO2纳米粒子的增加，醋酸纤维素纤维（CA）和脱乙酰纤维素纳米纤维（dCA）中水角的变化。然而，从图中可以明显看出，由于脱乙酰过程，水接触角进一步减小。因此，为所制备的垫子提供亲水性对于细胞附着具有重要意义。
图10.Ag纳米粒子沉积后纳米纤维的抗菌测定结果。面板（A）表示对培养的大肠杆菌的抑制区域，面板（B）表示对金黄色葡萄球菌的抑制区域。
图11.该图表示通过游标卡尺测量的抑制区域（ZOI），单位为毫米。图中显示，与革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌相比，对革兰氏阴性菌大肠杆菌的抗菌活性更强。随着Ag纳米粒子浓度的增加，样品的抗菌活性也随之增加。
图12.培养2、4和6天后，在纳米纤维存在下培养鸡胚成纤维细胞后的生物相容性试验结果。在浓度最高的TiO2纳米颗粒（2.0%）的样品中观察到了最大的活力，揭示了粒子对细胞活力的积极作用。然而，第6天的存活率的降低表明了浓度最高的未还原AgNO3（即7%）的毒性作用。
图13.孵育10天后，所制备垫子的细胞附着结果。图（A）代表细胞在原始脱乙酰醋酸纤维素纳米纤维上的附着，此处表示应激细胞。当TiO2纳米粒子从1.0wt%增加到2.0wt%时，细胞附着和增殖增加。但是，在图（D）中（即代表最高浓度的Ag纳米粒子）显示了尽管存在最高浓度的TiO2纳米粒子，但细胞的增殖受到限制。图中的白色箭头表示纳米纤维上细胞的存在。
