纳米细菌纤维素膜的应用
细菌纤维素(Bacterial Cellulose，BC)是一类由微生物产生的纯纤维素，是一种新型纳米生物材料。能够产生纤维素的细菌主要有Acetobacter（醋杆菌），Rhizobium（根瘤菌），Agrobacterium（农杆菌）等。研究最多、产量最高的细菌Acetobacter xylinum(木醋杆菌)。其中木醋杆菌是最早发现也是研究较为透彻的纤维素产生菌，它可以利用多种底物生长，是目前已知合成纤维素能力最强的微生物菌种。木醋杆菌是一种革兰氏阴性好氧菌，单个菌宽度约0．6～0．8 nm，长度为1．0～4．0 lam，单个、成对或链状存在，菌落大多呈圆形、灰白色、隆起、平滑，能形成皮革状菌膜，在液体培养基中呈淡青色的极薄平滑菌膜。细菌纤维素是由β-D-葡萄糖通过β-1，4-葡萄糖苷键结合成的直链，链间彼此平行，不呈螺旋构象，无分支结构，又称为β-1,4-葡聚糖，见图1-1(a)。
但相邻的吡喃葡萄糖的6个碳原子并不在同一个平面上，而是呈稳定的椅状立体结构，见图1-1(b)。数个邻近的p-1,4-葡聚糖链由分子链内与链间的氢键稳定结合而形成不溶于水的聚合物，见图1-1(c)
其中比较典型的是醋酸菌属中的葡糖醋杆菌（Glucoacetobacterxylinum，旧名木醋杆菌Acetobacter xylinum），它具有最高的纤维素生产能力，被确认为研究纤维素合成、结晶过程和结构性质的模型菌株。细菌纤维素的合成是一个通过大量多酶复合体系（纤维素合成酶，cellulose synthase，CS）精确调控的多步反应过程，首先是纤维素前体尿苷二磷酸葡萄糖(uridine diphoglucose, UDPGlu)的合成，然后寡聚CS复合物又称末端复合(terminal complexe, TC)连续地将吡喃型葡萄糖残基从UDPGlu转移到新生成的多糖链上，形成?茁-(1→4)-D- 葡聚糖链，并穿过外膜分泌到胞外，最后经多个葡聚糖链装配、结晶与组合形成超分子织态结构。
人们早在古代就已经发现还有细菌纤维素的物质，如在《齐民要术》中就有在食醋酿制过程中发酵液表面形成凝胶状菌膜的记载。1976年，布朗（R. M. Brown）及其合作者首次描述了纤维素生物合成过程中醋酸菌的运动。25℃下细胞在合成和分泌纤维素微纤维时的移动速率为2.0微米/分，相当于每个细菌每小时把108个葡聚糖分子连接到?茁-(1→4)-D-葡聚糖链上。当亚纤维素聚合成束或带时形成反驱动力，推动细菌朝反方向运动。由细菌合成纤维素是一个低能耗的绿色过程，其以无毒的水溶性D葡萄糖为碳源，通过静态培养在培养基液体与空气界面之间由无病原的醋酸菌生产出纤维素。在纤维素的生物合成过程中，醋酸菌的运动控制了所分泌的微纤维的堆积和排列。通常醋酸菌在培养液中在三维方向的自由运动，形成高度发达的精细网络织态结构。
细菌纤维素的特性
(1)纤维超细。微纤维组成独特的束状纤维，其宽度大约为100 nm左右，厚度3-8nm,属纳米级纤维，是目前最细的天然纤维。
(2)合成速率高。每个木醋杆菌每小时至少可聚合1.5x10*8个葡萄糖分子，以平面静态浅盘培养，年产量在10 t／666.7 m2左右，是一个季度同面积棉产量的100倍；
(3)高结晶度和高化学纯度。以100％纤维素的形式存在，不含半纤维素、木质素和其它细胞壁成分，提纯过程简单；
(4)高抗张强度和弹性模量。BC经洗涤干燥后，杨氏模量可达10GPa，经热压处理后，杨氏模量可达30 GPa，比有机合成纤维的强度高4倍；
(5)高持水量。其内部有很多‘‘孔道”，有良好的透气、透水性能，能吸收60-700倍于其干重的水份，并具有高湿强度；
(6)极佳的形状维持能力和抗撕力。BC膜的抗撕能力比聚乙烯膜和聚氯乙膜要强5倍
(7)较高的生物适应性和良好的生物可降解性。细菌纤维素具有较高的生物适应性，并且在自然界中可以直接降解，最终降解成单糖等小分子物质，不污染环境，是一种环境友好产品：
细菌纤维素由于具有独特的三维纳米纤维网状结构，高的持水性、结晶度和机械强度，良好的生物相容性和无过敏反应，作为一种新型纳米生物材料，在生物医用材料的应用中具有巨大的潜力。
细菌纤维素(Bacterial Cellulose，BC)是一种由微生物合成的天然纤维素，从分子式看BC与普通植物纤维素没有什么差别，但因独特的物理、化学结构而赋予其极高的机械强度和生物相容性。成形的BC由带状超细纤维组成高度结晶体和高度单导向的纤维，复杂地缠绕在一起形成独特的三维纳米纤维网状结构。 BC独特三维网状结构内部有很多“孔道”，有良好的透气、透水性能，能吸收60～ 700倍于其干重的水份，这些水分是以自由水的形式存在。医用材料行业具有非常大的应用前景。同时简化生产工艺、降低生产成本对推广应用也将起到很大推动作用。细菌纤维素基含水率高，水分蒸发能有效带走人体热量，生物相容性好，不粘连也不刺激皮肤，安全环保；且制备方法简便，易操作，成本低廉，对环境友好，具有良好的应用前景。
