海藻酸共混纖維的發展現狀

　　海藻酸纖維比較硬脆，強力較低，影響了纖維的應用。大分子共混改性可以結合各種高聚物的優點，改善纖維的各種性能。與海藻酸鈉(NaAlg)共混紡絲的高聚物可為聚陰離子化合物(NaCMC，pectin)、聚非離子化合物(PVA，纖維素)、聚陽離子化合物(殼聚糖及其衍生物)和兩性化合物(蛋白質)等，一般海藻酸的百分比為70%-95%，其它組分為5%-30%。
　　1、NaAlg/NaCMC共混纖維
　　羧甲基纖維素鈉(NaCMC)是在堿纖維素基礎上經羧甲基化而成的一類纖維素醚，無毒，有良好的生物相容性、降解性、可再生性和吸濕性。NaCMC分子特殊的長椅式構象，通過氫鍵和范德華力等分子力的作用，大分子之間相互纏繞、結合，形成一個三維空間網狀結構，能結合住大量的水，NaCMC能與多價金屬離子結合形成水凝膠。水凝膠作為新型的生物材料已應用在傷口敷裹，藥物釋放載體領域。
　　NaCMC和NaAlg作為含有多羥基及羧基的線性高分子多糖，其結構的相似性使二者有好的相容性。兩者都可溶于水，具有一定的吸水吸濕能力，與多價金屬離子生成不溶性水凝膠，如NaAlg的G單元與Ca++生成"egg一box"結構(見染整技術2006(5)；2，而NaCMC的羧基與Ca++也可生成離子交聯。
　　CMC與海藻酸鈉共混后經CaCl2凝固浴、干燥后的共混纖維，因為羧甲基的空間效應使得共混纖維大分子之間的作用力減弱，增加了海藻纖維的柔韌性，提高了海藻纖維的吸濕性。
　　2、NaAlg/蛋白質共混纖維
　　膠原是一種糖蛋白，分子中含有糖基及大量甘氨酸、脯氨酸和羥脯氨酸，膠原蛋白富含延展性，由3條聚肽鏈以氫鍵緊密結合而形成一右旋三重螺旋的纖維狀蛋白質。以膠原纖維形式存在，在水中加熱即溶解成膠。若三條螺旋直鏈立體結構受高熱而破壞，則成為明膠。膠原和明膠與人體無異物、炎癥和排斥反應，透水透氣性好、活化巨噬細胞、生物相容性好、在體內可被完全吸收、對人體無毒以及容易成型等，尤其是明膠的生物降解性和無毒性，正符合當今生物材料發展的要求，是一種極具發展前途的環境友好生物材料。
　　海藻酸/(膠原)明膠纖維的強度是利用Ca++交聯及其之間的聚電解質效應而得到的。海藻酸鈉能與Ca++絡合形成水凝膠，主要反應機理為G單元與Ca++絡合交聯，形成蛋盒(egg-box)結構，G基團堆積而形成交聯網絡結構，轉變成水凝膠纖維而析出。酸浴的主要作用是得到-NH3+，因為在制備紡絲液時，需要調節(膠原)明膠的pH值為弱堿性，目的是屏蔽掉(膠原)明膠的-NH3+，避免(膠原)明膠與海藻酸鈉形成凝膠沉淀，提高二者的相容性；而紡制成纖維后在酸浴中將(膠原)明膠的-NH2轉變成為-NH3+，NH3+與-COO-產生聚電解質效應，提高纖維之間的交聯度，提高了纖維的斷裂強度。
　　將溶解好的海藻酸鈉溶液加入溶解好的明膠水溶液，將兩種溶液按一定比例共混，脫泡、減壓脫泡后，在室溫條件下于凝固浴中以濕法紡絲制備海藻/明膠纖維，該共混纖維具有較高的生理活性、優良的力學性能和吸水率，在醫療領域具有廣泛的應用前景，尤其適用于制造無紡布作傷口敷料。
　　YangS用新的交聯方法制備了明膠/海藻酸鈉復合物類的可吸收海綿體。對
　　其進行SEM觀察發現，海綿基本是均勻的，且證明形態取決于明膠/海藻酸鈉比
　　例，與交聯度無關。雖然發生了交聯反應，海綿在膠原酶的生理鹽水緩沖液中
　　仍可降解。
　　海藻酸/膠原共混纖維生物相容性好，粘附性強，具有促進傷口愈合的活性功能及止血功能，具有較好的藥物及生長緩釋作用，可與局部抗菌藥物組合制成基因工程敷料用于感染創面；也可與活性生長因子或活性細胞組合制成基因工程敷料用于頑固性潰瘍及燒傷創面；無菌、低過敏原、無毒、無熱源。
　　將海藻酸鈉水溶液和大豆的堿溶液混合均勻，過濾脫泡后在室溫條件下與CaCl2、HCl、C2H5OH混合液的凝固浴中濕法紡絲，制備海藻酸鈉/大豆分離蛋白共混纖維，適合用于編織無紡布作為傷口敷料，用于醫藥和紡織領域。
　　3、NaAlg甲殼素類共混纖維
　　甲殼素是一種天然的高分子多糖，化學名稱是β-(1,4)-2-乙酰胺基-2-脫氧-D-葡萄糖，是由N-乙酰氨基葡萄糖以β-(1,4)糖苷鍵縮合而成的，分子量為100萬-200萬，天然甲殼素分子中約有12.5%的氨基沒有N-乙?；?，氮含量約為6.3%-6.7%，是自然界中罕見的帶正電荷的纖維結構化合物。
　　殼聚糖是甲殼素結構式中糖基上的N-乙?；淮蟛糠置撘阴；玫降漠a物，化學名稱為β-(1,4)-2-氨基-2-脫氧-D-葡萄糖，分子量通常在幾十萬至上百萬。一般而言，脫乙酰度超過55%的甲殼素即可稱為殼聚糖。
　　α-羧甲基殼聚糖是殼聚糖6位羥基被羧甲基化的一種重要衍生物，具有止血、殺菌、消炎、吸附重金屬，促進傷口愈合等作用。由于羧甲基殼聚糖上所含的-COO-降低了-NH3+的電荷密度，使得羧甲基殼聚糖的細胞毒性降低，具有比殼聚糖更好的細胞相容性；并且由于羧甲基殼聚糖溶于水，擴展了殼聚糖類改性明膠膜的應用范圍。
　　甲殼素及其衍生物生物相容性好，促進凝血和傷口愈合，吸收傷口滲出物、不易脫水收縮等，可用于傷口填料物質；具有無毒、能被生物體完全吸收的特點，滲透空氣和水分，能被生物體內的溶菌酶降解。
　　殼聚糖和α-羧甲基殼聚糖，分子中大量的-COO-、-NH2、-OH等強極性基團的存在，賦予其良好的水溶性、吸濕保濕性和抗菌性，其應用范圍比甲殼素廣。
　　海藻酸鈉纖維經CaCl2凝固浴后，再經過殼聚糖浴，海藻纖維被殼聚糖包覆，殼聚糖在海藻纖維表面沉積，發生聚電解質效應。殼聚糖包覆時，殼聚糖的分子量不能太大，因為海藻酸鈉經Ca++交聯后的纖維部分表面和內部結晶，海藻纖維變得致密，纖維的空隙率降低，分子量太大時，導致殼聚糖不易進入海藻纖維內部。
　　將羧甲基殼聚糖和海藻酸鈉用水溶解共混后，分別在CaCl2和HCl溶液中凝固，得到的功能性膜、纖維品種，具有良好的滲透蒸發分離效果和離子吸附功能，良好的力學性能和抗水性，無毒、無害、安全性高及可生物降解，在醫藥、食品及環保等領域均有應用。
　　4、NaAlg/PVA共混纖維
　　聚乙烯醇(PVA)是一種無毒、無刺激性的親水性高聚物，具有良好的生物親和性、成纖性、成膜性、粘接性、生物降解性和環境友好性能，在纖維、薄膜、粘合劑和生物醫學材料等領域具有廣泛用途。
　　PVA纖維的分子結構是(-CH2-CHOH-)。分子中含有大量的-OH基團，可以吸收大量的水分并形成牢固的氫鍵結合，也可以與金屬離子形成松散的絡合。通過對PVA纖維改性處理，使它獲得必要的抗水性和離子交換性能，用來制造具有鎮痛性能的藥棉和各種紡織材料。PVA的針織材料彈性高，易于敷在突出傷口的表面，藥劑更易于進入開裂與腔形的傷口。
　　海藻酸鈉與PVA共混纖維有良好的機械性能是因為在共混纖維中PVA鏈上的-OH和海藻酸鈉的-COO-、-OH形成了強烈的氫鍵，提高纖維的強力和彈性。由海藻酸鈉與PVA形成的水凝膠有很高的血液相溶性，并且可作為一種基質來控制藥劑在體內釋放，所以借助PVA的良好性能，通過共混方法可使海藻酸纖維獲得良好的使用性能或加工性能。
　　5、NaAlg/果膠共混纖維
　　果膠(Pectin)是從植物組織中提取的一種多糖，通常認為由原果膠(protopectin)，果膠酯酸(pectinicacid)和果膠酸(Pecticacid)組成。其基本結構是D-吡喃半乳糖醛酸以α-1,4-糖苷鍵連接的沒有分支的線型長鏈，相對分子量5萬-30萬，其羧基常以部分甲酯化的狀態存在，甲氧基含量或酯化程度變化的幅度很大(0-85%)。果膠與海藻酸鈉分子有很好的相似性，使二者共混相容性很好。
　　果膠具有強吸水性，能與高價金屬離子和放射性金屬離子絡合；果膠對血液中正常膽固醇含量的保持具有良好效果，能有效降低血液中有害的低密度脂蛋白濃度；果膠能殺滅幽門螺桿菌，具有消炎和促進創面愈合的功效；以果膠和羧甲基纖維素為基質還可治療燒傷、輻射性皮炎、耳炎等癥。
　　果膠與海藻酸鈉類似，一定條件下能與多種金屬離子(Ca++，Fe+++，Al+++，
　　Cu++等)形成凝膠沉淀。
　　高酯果膠水溶液中加入多羥基的極性物質(如糖類)，能使果膠分子周圍的水化結構發生變化。促使果膠分子彼此靠近，逐漸形成長鏈膠束，并最終交錯、聚集形成松弛的三維網絡結構，網絡交界的空隙處，由于氫鍵和分子間力的作用，吸附著大量的水合分子，從而構成外形似固體，其間飽含水分的氫鍵膠凝。
　　低酯果膠在加酸條件下能部分凝膠，添加適量的多價金屬離子(如Ca++，Mg++等)與羧基形成離子鍵，構成三維網狀結構，形成類似海藻酸鈣的"egg-box"結構的離子鍵凝膠。
　　果膠與海藻酸鈉共混后，果膠酯基的存在可降低海藻酸鈣的交聯度，可提高海藻酸纖維的柔韌性。
　　6、NaAlg再生纖維素共混纖維
　　海藻酸鈉與再生纖維素[粘膠（Viscose）、Lyocell]的共混主要是將海藻酸鈉加入再生纖維素的紡絲液中以提高再生纖維素的吸濕性、吸附金屬性、抗菌性和其它附加值。將1%-8%海藻酸溶液在纖維素磺酸酯化過程中均勻加入粘膠中，經混合、研磨制成紡絲液，在特定的酸浴條件和工藝條件下可紡出粘膠活性海藻長絲和短纖維產品，纖維橫截面呈現多空結構，軸線方向有不規則結晶，有利于有效成分在纖維相皮膚間的轉移。制成織物具有抗菌潤顏、消炎止癢、美容抗衰老的保健作用。
　　德國Zimmer公司的全資分公司Alceru-Schwarza公司新開發一種具有抗菌功能的Lyocell-海藻酸纖維，并命名為SeaCell的活性纖維。在紡絲溶液中加入很細的海藻以Lyocell纖維的加工工藝為基礎加工而成；利用海藻對金屬離子的吸附能力，在纖維活化過程中，銀、鋅、銅等滅菌金屬就被纖維所吸收，永久嵌入纖維的內部。金屬離子通過纖維素的膨脹牢固地固定在纖維中，并促進海藻在纖維橫截面上均勻分布。纖維素纖維分子結構中就具有一個內在和永久組成部分的抗菌作朋，在服裝穿著、洗滌、干洗過程中不受任何影響，并能抑制大多數種類的細菌，又對人體無任何副作用。
　　青島市紡織工程學會戴受柏整理