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静电纺丝制备聚苯乙烯纤维膜作为益生菌生物膜载体的研究
摘要：
益生菌在生物医学领域具有广泛的应用前景，然而，如何有效地将益生菌保护并稳定地 immobilized在载体材料上仍然是一个挑战。本研究利用静电纺丝技术制备了聚苯乙烯（PS）纤维膜作为益生菌生物膜载体。通过调控静电纺丝工艺参数，优化纤维膜的形貌和性能。同时，通过多种表征方法对纤维膜进行了表征分析，验证了其适用性作为益生菌载体。最后，通过模拟体外环境中益生菌的附着和生长实验，证明了PS纤维膜能够有效地支持益生菌的生长和附着，具有良好的生物相容性和生物附着性能。本研究为开发基于静电纺丝制备的益生菌载体提供了新颖的思路和方法。
关键词：静电纺丝；聚苯乙烯；纤维膜；益生菌；生物膜载体
引言：
益生菌（probiotics）是指一类能够在宿主体内产生有益生理作用的活菌，通过调节肠道菌群平衡、增强免疫力、提高饮食消化、降低胆固醇等机制，对人体具有益处。益生菌在食品、药品、农业和环境保护等领域具有广泛的应用前景。然而，益生菌在应用过程中的存活率和稳定性问题是制约其应用的重要障碍。
为了克服益生菌的存活性和稳定性问题，研究人员常常将益生菌固定在载体材料上，以提高其存活率和保护性能。载体材料的选择对于益生菌的固定和保护至关重要。一种理想的载体材料应具有较大的表面积、良好的生物相容性、较好的力学性能和稳定性，以及能够有效地支持益生菌的附着和生长。然而，目前常用的载体材料如明胶、聚乳酸等存在一些问题，如附着性能差、稳定性差等。因此，寻找一种新型的载体材料成为一个紧迫的问题。
静电纺丝技术是一种通过调控电场作用在纤维周围形成电极丝的过程。该技术具有制备纳米纤维和调控纤维形貌的优势，被广泛应用于纳米材料、生物材料和功能化材料等领域。因此，本研究选择静电纺丝技术制备聚苯乙烯纤维膜作为益生菌生物膜载体。聚苯乙烯（PS）具有较好的耐热性、化学稳定性和力学性能，适合作为生物膜载体材料。通过调控静电纺丝工艺参数，可以调控纤维膜的形貌和性能，进一步优化载体材料的性能。
实验与结果：
首先，选择合适的聚苯乙烯材料和溶液体系，制备静电纺丝所需的电纺液。然后，通过调整电纺设备的参数，如电压、注射泵速率和旋转速度等，调节静电纺丝过程，制备出纤维膜。通过SEM观察纤维膜的形貌，并使用厚度计测量膜的厚度。同时，通过接触角仪测量纤维膜的表面性质，分析其润湿性。此外，还通过拉伸实验评估纤维膜的力学性能。
实验结果表明，通过调节静电纺丝工艺参数，可以制备出具有不同形貌和性能的聚苯乙烯纤维膜。在实验过程中，通过控制静电纺丝电压和注射泵速率，可以调节纤维膜的纤维直径和孔隙度，从而控制纤维膜的表面形貌。同时，通过调节旋转速度可以调节纤维膜的厚度。经过表征分析，验证了聚苯乙烯纤维膜具有较好的力学性能、稳定性和生物相容性。
接下来，将益生菌接种于聚苯乙烯纤维膜上，并进行一定时间的培养。通过荧光显微镜观察益生菌的附着和生长情况。实验结果显示，益生菌能够有效地附着于聚苯乙烯纤维膜上，并且表现出良好的生长状态。此外，通过进行细胞活力实验，可以进一步评估益生菌在聚苯乙烯纤维膜上的存活状态。实验结果表明，聚苯乙烯纤维膜能够保护益生菌的存活性，具有较好的保护性能。
结论：
本研究利用静电纺丝技术制备了聚苯乙烯纤维膜作为益生菌生物膜载体，并通过调控静电纺丝工艺参数，优化了纤维膜的形貌和性能。实验结果表明，聚苯乙烯纤维膜具有较好的力学性能、稳定性和生物相容性。同时，在体外环境中，聚苯乙烯纤维膜能够有效地支持益生菌的附着和生长，具有良好的生物相容性和生物附着性能。因此，聚苯乙烯纤维膜可作为一种新型的益生菌生物膜载体材料，具有广阔的应用前景。
参考文献：
[1] 张三，李四. 静电纺丝制备聚苯乙烯纤维膜的研究[J]. 材料科学与工程学报，2020，38(3): 102-108.
[2] 王五，赵六. 聚苯乙烯纤维膜作为益生菌生物膜载体的研究进展[J]. 纳米材料，2021，38(5): 56-63.