人們的環(huán)保意識(shí)不斷加強(qiáng),，21世紀(jì) "綠色服裝"、"綠色消費(fèi)"將主導(dǎo)世界紡織品和服裝潮流,。合成纖維主要原料是石油,，屬于不可再生資源，且生產(chǎn)中的高消耗,、高污染等問題使得合成纖維面臨很大的壓力,。因此各國都在花大力氣開發(fā)可生物降解，集自然與美觀,、舒適與健康于一體的天然環(huán)保型新纖維品種,。
21世紀(jì)將是海洋的世紀(jì)，對海洋資源的利用將進(jìn)入更深的領(lǐng)域,，預(yù)計(jì)到21世紀(jì)末人類從海洋藍(lán)色農(nóng)牧場中收獲的"藍(lán)色食品"將超過陸地"綠色食品",。在紡織產(chǎn)業(yè)以誨洋生物蝦、蟹等甲殼為原料的甲殼質(zhì)和殼聚糖纖維,，因其各種優(yōu)異的性能已在紡織業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用,。近幾年海藻纖維因其各種優(yōu)異性能在醫(yī)用領(lǐng)域得到了關(guān)注。
1 醫(yī)用海藻纖維的性能與制備
1962年,，英國人Winter發(fā)現(xiàn)[4],，當(dāng)處在一種潮濕的環(huán)境下,，傷口的表面愈合比在干燥的情況下要快。潮濕的環(huán)境加快了表皮細(xì)胞從健康的皮膚向傷口的涌移,，從而加快了傷口的愈合速度,，在"濕療法"的原理指導(dǎo)下以海藻酸纖維為基礎(chǔ)的醫(yī)用敷料、紗布,、繃帶使得到了廣泛的應(yīng)用,。
1·1 海藻纖維作為醫(yī)療用材料的特點(diǎn)
1·1·1 高吸收性
可以吸收大量的滲出物，致使換繃帶的時(shí)間間隔延續(xù)一段較長時(shí)間,，減少換繃帶的次數(shù),，減少護(hù)理時(shí)間，降低護(hù)理費(fèi)用,。
1·1·2 易去除性
海藻酸鹽纖維與滲出液接觸后,，大大地膨化而形成了柔軟的凝膠。高M(jìn)海藻酸鹽纖維可以通過用溫?zé)岬柠}水溶液淋洗來去除;高G海藻酸鹽繃帶在治愈過程中,，膨化較小,，可以整片的拿掉,，這對傷口新生的嬌嫩組織有極大的保護(hù),。
1·1·3 高透氧性
海藻酸纖維吸濕后形成親水性凝膠，與親水基團(tuán)結(jié)合的"自由水"成為氧氣傳遞的通道,，氧氣通過吸附-擴(kuò)散-解吸的原理從外界環(huán)境進(jìn)入傷口內(nèi)環(huán)境;另外纖維內(nèi)的高M(jìn)段作為纖維的分子骨架形成氧氣進(jìn)入的空穴,。
1·1·4 凝膠阻塞性質(zhì)
海藻酸鹽繃帶與滲出液接觸時(shí)，纖維大大的膨化,，大量的滲出液保持在處于凝膠結(jié)構(gòu)的纖維中,。此外，單個(gè)纖維的膨化,，減少了纖維之間的細(xì)孔結(jié)構(gòu),，流體的散布被停止了，海藻酸鹽繃帶的所謂"凝膠阻塞"性質(zhì),，使得傷口滲出物的散布,、對健康組織的浸潰作用大大的減少了。
1·1·5 生物降解性和相容性
海藻酸鹽纖維是一種生物可降解的纖維,，這就解決了對環(huán)境污染的問題,。其生物相容性使其在作為手術(shù)線時(shí)可不經(jīng)二次拆線，減少了病人的痛苫,。
1·2 制備工藝
海藻酸鈉是海藻纖維的主要制備原料,，海藻酸是一類從褐藻中提取出的天然線性多糖，由1-4鍵合的β-D-甘露糖醛酸(M單元)和α-L-古羅糖醛酸(G單元)殘基組成,。
海藻酸鈉很容易與某些二價(jià)陽離子鍵合形成水凝膠,，它是典型的離子交聯(lián)水凝膠,。在海藻酸鈉水溶液中加入Cu2+、Zn2+,、Ca2+,、Sr2+、Ba2+等陽離子后,，G單元上的Na+1與二價(jià)金屬離子發(fā)生離子交換反應(yīng),，G單元與Ca2+形成蛋盒(egg-box)結(jié)構(gòu)，G基團(tuán)堆積而形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),，從而轉(zhuǎn)變成水凝膠纖維而析出,。作為醫(yī)用材料使用時(shí)通常選用Ca2+作為海藻酸的離子交聯(lián)劑。
現(xiàn)階段海藻纖維一般應(yīng)用濕法紡絲,，制備過程主要為:將可溶性海藻酸鹽(銨鹽,、鈉鹽、鉀鹽)溶于水中形成粘稠溶液,，脫泡后通過噴絲孔擠出到含有高價(jià)金屬離子(鎂離子除外,，一般為鈣離子)的凝固浴中，形成固態(tài)海藻酸鈣纖維長絲,。該長絲經(jīng)過拉伸,、水洗、干燥,、卷曲形成纖維,。纖維經(jīng)分離、梳理和鋪層而制成連續(xù)的非織造布,。有些情況下可經(jīng)過針刺使纖維互相交纏而增加強(qiáng)力,，然后將非織造布切割成所需尺寸，最后檢驗(yàn),、消毒和包裝,。
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2 醫(yī)用海藻纖維的種類
2·1 高吸濕醫(yī)用海藻纖維
1944年，Speakman和Chamberlain就對海藻酸纖維的生產(chǎn)工藝作了詳細(xì)的報(bào)道,，通過與海藻酸鈣進(jìn)行離子交換,，用多種金屬離子置換初生纖維上的鈣離子，從而制成諸如海藻酸鐵,、海藻酸鋁,、海藻酸銅等不同的海藻酸纖維。海藻纖維中G/M的比例不同,，制備的海藻纖維的吸濕性會(huì)有很大的不同,。M單元和多價(jià)金屬離子形成離子結(jié)合，鈣離子在溶液中易被鈉離子取代,，成膠吸濕性大;而G單元與多價(jià)金屬離子主要形成配位和整合結(jié)構(gòu),，與鈉離子交換比例小?，F(xiàn)階段解決的主要辦法為制備鈣/鈉海藻纖維，或?qū)⒑Ｔ逅徕c與其它高吸濕原料(如羧甲基纖維素)進(jìn)行共混紡絲,。Masahiro Tachi制備吸濕性醫(yī)療敷料和繃帶,，而且吸濕后可以隔絕或阻止細(xì)菌的進(jìn)入，防止傷口的感染; Otsuka T,，制的鋅/鈣海藻纖維,，有明顯的抑菌效果和消腫效果。
2·2 抗菌,、除臭醫(yī)用海藻纖維
由于創(chuàng)傷病人的免疫功能下降,，傷口在愈合過程中易被細(xì)菌等感染，易產(chǎn)生不愉快的氣味,，嚴(yán)重影響傷口的愈合速度和治療環(huán)境,。抗菌海藻纖維的制備主要是利用抗菌金屬離子 (如毒性低的銀離子)或生物降解性和相容性好的天然抗菌劑(如殼聚糖,、蘆薈等),。異味去除主要采用物理法和覆蓋法。物理吸附主要是利用施加在纖維上的吸附劑的吸附作用,，使異味分子從環(huán)境中轉(zhuǎn)移到織物上從而消除,，常用的吸附劑有硅膠、沸石,、活性炭,、空心炭粒,、氧化鋁等,。掩蓋法是在紡織品上施加氣味比異味更為強(qiáng)烈的香味，以掩蓋異味,，使人們感覺不到異味的存在,，常用的主要是對皮膚刺激性小的香精，植物提取物等,。
平擊孝夫等用海藻酸鈉和丁香水,、肉桂油等精油組成混合溶液制備的有抗菌和芳香效果的海藻纖維，對大腸菌和表皮葡萄球菌具有抗菌性;德國Zimmer公司的全資分公司Alceru-Schwarza公司新開發(fā)一種具有抗菌功能的Lyocell-海藻酸纖維,，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(shù)種類的細(xì)菌,，又對人體無任何副作用;YiMin Qin，將銀離子加入海藻酸的紡絲液中,，制得高吸濕抗菌海藻纖維,。
2·3 遠(yuǎn)紅外醫(yī)用海藻纖維
遠(yuǎn)紅外線極易被水分子吸收,，所以當(dāng)遠(yuǎn)紅外線照射人體時(shí)，就會(huì)發(fā)生吸收入,、透射,、反射過程，這一過程科學(xué)家稱之為"生物共振",。陳華光等采用紅外線照射傷口感染和潰瘍后所產(chǎn)生的內(nèi)熱效應(yīng)能調(diào)節(jié)人體生物電場及神經(jīng)血管功能,，使?jié)儾∽儾课唤M織血管擴(kuò)張，微循環(huán)營養(yǎng)狀況改善,，新陳代謝加快,，減少細(xì)胞組織缺氧狀態(tài)，促進(jìn)組織間炎性滲出物的吸收,，從而增強(qiáng)組織的修復(fù)和再生功能,，起到消炎消腫、止痛,、減少滲透,，促進(jìn)肉芽與上皮細(xì)胞的生長，促進(jìn)傷口愈合,。在纖維加工過程中,，添加遠(yuǎn)紅外吸收劑可制得永久性遠(yuǎn)紅外纖維。遠(yuǎn)紅外添加劑可在紡絲工序中加入,。
遠(yuǎn)紅外纖維制備的具體方法是,，把遠(yuǎn)紅外粉分散于與成纖聚合物具有很好相容性的媒介物中，再與紡絲原液或聚合物熔體或溶體相混合進(jìn)行紡絲,。從纖維結(jié)構(gòu)上可將遠(yuǎn)紅外纖維分為兩類,，一類是遠(yuǎn)紅外粉在成纖聚合物截面上均勻分散的單一組成纖維，另一類是具有一個(gè)或多個(gè)芯層結(jié)構(gòu),，或桔瓣形的復(fù)合纖維,。因?yàn)楹Ｔ謇w維是在室溫下采用濕法紡絲，可以將遠(yuǎn)紅外陶瓷粉末直接加入紡絲液,，在分散劑的作用下使其均勻分散,，然后進(jìn)行紡絲成型，從而制備具有促進(jìn)傷口愈合功能的遠(yuǎn)紅外海藻纖維,。
2·4 調(diào)溫醫(yī)用海藻纖維
燒傷,、創(chuàng)傷病人因?yàn)轶w溫受外部環(huán)境影響很大，所以如何維持其體溫恒定受到人們的關(guān)注[20],。利用調(diào)溫材料起到平衡溫度的作用,，使溫度不會(huì)太高，也不會(huì)太低，還可以通過動(dòng)態(tài)的氣候控制來調(diào)節(jié)材料內(nèi)部的相對溫濕度,。這類性質(zhì)適合于繃帶和紗布等材料,，因它能減少排汗，提高舒適感[21],。所以將海藻纖維制成透氣且隨外界溫度變化的醫(yī)用敷料等會(huì)對傷口的愈合速度與效果都有很好的輔助作用,。
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3 防護(hù)性海藻纖維
3·1 電磁屏蔽、抗靜電海藻纖維
高科技的電器產(chǎn)品如手機(jī),、電腦,、電視機(jī)在給人們帶來便利和享受的同時(shí)，電磁輻射產(chǎn)生的問題也日益嚴(yán)重,。為減少和避免電磁輻射對人體造成的傷害,，電磁屏蔽織物的需求將越來越大。國內(nèi)外現(xiàn)已研制出用涂層法,、電鍍法及復(fù)合紡絲法制造的電磁屏蔽織物,。
近年來多離子電磁屏蔽織物越來越引起人們的重視。多離子織物是當(dāng)今國際最先進(jìn)的第六代屏蔽電磁輻射材料,，是目前屏蔽低,、中頻段電磁輻射最先進(jìn)的民用防護(hù)材料。多離子織物采用目前國際最先進(jìn)的物理和化學(xué)工藝對纖維進(jìn)行離子化處理,，將有害的電磁輻射能量通過織物自身的特殊功能轉(zhuǎn)變成熱能散發(fā)掉,，從而避免了環(huán)境二次污染，凈化了空氣,。由于織物中含有大量金屬陽離子,，可起到殺菌除臭作用，對皮膚無刺激,，有助人體表皮微循環(huán);同時(shí)具有防靜電,、防部分X射線及紫外線等功能。由其制作的防護(hù)服不僅具有可靠的安全防護(hù)性,，還具有優(yōu)良的服用性,。如孫世濂、陳青鵬等制備的電磁屏蔽織物中含有銀離子,、銅離子、鎳離子,、鐵離子,，既具有防電磁波的功效，又能消除靜電,，平衡人體電位,，還有抗菌和保溫多種功能。
而海藻酸鈉在水溶液中存在著-COO-,，-OH基團(tuán),，能與多價(jià)金屬離子形成配位化合物,。海藻酸鈉溶于水中形成粘稠溶液，然后通過噴絲孔擠出到含有多價(jià)金屬離子的凝固浴中,，形成固態(tài)海藻酸鈣纖維長絲,，只要改變凝固浴中金屬離子的種類，如Ba2+,、Zn2+,、Al3+、Cu2+,、Pb2+,、Hg2+、Ni2+,、Ag+,，等，海藻酸中的G結(jié)構(gòu)蟄合多價(jià)金屬離子,，形成穩(wěn)定的絡(luò)合物,。筆者認(rèn)為形成的海藻酸纖維可以作為多離子織物用于制備電磁屏蔽織物。原因可能是離子在纖維基質(zhì)中含量增加到一定程度時(shí),，離子間的結(jié)合力增強(qiáng),，足以克服離子間的靜電斥力作用而使其相互連接起來，形成導(dǎo)電粒子鏈,，提高了織物的電磁屏蔽和抗靜電能力,。
3·2 阻燃海藻纖維
因?yàn)楹Ｔ逅釣槎嗵穷惔蠓肿泳酆衔铮酆衔锶紵龝r(shí)發(fā)生的熱分解主要為鏈?zhǔn)浇饩酆蜔o規(guī)分解兩類,，鏈?zhǔn)浇饩凼菃误w單元從鏈端或最弱鏈點(diǎn)相繼脫開,，實(shí)質(zhì)上是鏈?zhǔn)骄酆系姆囱荩ǔ７Q為逆增長或解鏈,，解聚反應(yīng)在臨界溫度點(diǎn)發(fā)生;發(fā)生無規(guī)分解時(shí),，在鏈上任意位置發(fā)生鏈斷裂，生成比單體大的各種形狀的碎片,。這兩類熱分解可以同時(shí)發(fā)生,，也可以分別發(fā)生，但通常是同時(shí)發(fā)生的,。
海藻酸纖維自身具有阻燃性,，目前還沒有文獻(xiàn)對其阻燃機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)的報(bào)道。筆者認(rèn)為海藻酸纖維的阻燃性主要是和其自身的羧基以及含有的金屬離子有關(guān),。以海藻酸鈣纖維為例,，①大分子中含有鈣離子，可能含有鈉離子，在海藻纖維的燃燒過程中就可能生成堿性環(huán)境,，再者由于多糖環(huán)上含有羥基基團(tuán),，在堿性環(huán)境和羥基基團(tuán)的共同影響下，海藻酸大分子極易發(fā)生脫羧反應(yīng),，生成不燃性CO2而沖淡可燃性氣體的濃度;②可能生成CaO和CaCO3沉淀而覆蓋于纖維大分子表面,，發(fā)生覆蓋或交聯(lián)作用，在二者共同作用下產(chǎn)生阻燃效果,。
4 結(jié)論
海藻纖維具有優(yōu)異高吸水性,、易去除性、成膠阻塞性,、生物相容性,、可降解吸收性以及環(huán)保的生產(chǎn)工藝，使其最易滿足醫(yī)用紗布的要求,，因而作為紗布,、敷料等在醫(yī)療中得到廣泛的應(yīng)用。海藻纖維經(jīng)過功能改性以后,，制備的含銀離子及海藻酸/天然抗菌劑的抗菌纖維,、吸附及香味除臭纖維、遠(yuǎn)紅外輻射纖維和調(diào)溫纖維等功能性醫(yī)用海藻纖維,，使得海藻纖維的市場份額越來越大;利用自身的阻燃性制造阻燃海藻纖維;利用海藻纖維的金屬離子吸附性制備電磁屏蔽和抗靜電防護(hù)纖維,，為電磁屏蔽和抗靜電織物的制備開辟了新的思路。相信在不久的將來海藻纖維的研究會(huì)越來越引起人們的重視,。(生物谷Bioon.com)
