近年来,聚电解质复合物(PEC)由于其众多的潜在应用而引起了国内外研究人员的广泛关注。基于PEC所制备的纳米纤维,更是在膜包衣、药物递送的微胶囊、透析膜、隐形眼镜、酶固定等领域展示了良好的应用前景。但是,纳米纤维膜高孔隙率和较弱的纤维间作用力也造成了PEC纳米纤维膜力学性能并不理想。虽然部分PEC纳米纤维膜具有一定的抗菌性能,也难以满足其用于创伤敷料、组织工程支架等领域的需要。为拓展PEC纳米纤维膜的实际应用效果,本文以壳聚糖/明胶(CG)纳米纤维膜为PEC模型纳米纤维,探索引入多种填充物同时提高PEC纳米纤维的力学和抗菌性能的研究。首先,以纳米银(AgNPs)粒子为填料,研究不同含量的AgNPs对CG纳米纤维膜性能的影响。实验结果表明,当1.5 wt%AgNPs/CG复合纳米纤维的弹性模量、拉伸强度和断裂伸长率分别为97.3 MPa、2.60 MPa和2.71%,相对于纯的CG纳米纤维分别提高了99%、192%和47%。AgNPs对于CG纳米纤维力学性能的良好增强效果根源于AgNPs在CG基体中的均匀分散及AgNPs和CG基体有效的界面相互作用力,这可以通过傅里叶红外光谱(FTIR)和透射电子显微镜(TEM)结果得到证实。抗菌性能方面,由于AgNPs优异的抗菌性,将其引入到PEC纳米纤维体系后,PEC纳米纤维对模型细菌的抑菌作用也得到明显的增强。1.5 wt%AgNPs/CG复合纳米纤维膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径分别比CG增加了84.6%和58.3%。AgNPs/CG良好的抗菌性能根源于AgNPs与细菌的直接接触及Ag~+所引发的细胞内的高活性氧(ROS)。其次,我们将氧化石墨烯-纳米银(GO-AgNPs)复合粒子引入PEC,制备GO-Ag/CG复合纳米纤维膜。通过拉伸试验可以发现,1.5 wt%GO-Ag的引入使得CG纳米纤维膜的弹性模量提高了105%,拉伸强度提高了488%,甚至比GO+Ag/CG(GO+Ag为GO+Ag简单的物理混合物)提高了13%和19%。这可能是AgNPs作为GO片层间的垫片,阻碍GO片的堆积,促进了GO的有效分散,使得GO-Ag对纳米纤维力学性能的增强具有协同效应。以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌为两种模型细菌,采用琼脂扩散法研究了GO-Ag/CG纳米纤维膜的抗菌性能。1.5 wt%GO-Ag/CG对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌圈直径均达到了最大值,且分别比CG增加了80.5%和50.1%。GO-Ag/CG抗菌能力的协同提高的可能基于GO表面对于细菌的强烈吸附作用,GO表面积累的细菌聚集在GO片上锚定的AgNPs附近,致使细菌与AgNPs直接接触或暴露于高浓度的Ag~+中,从而产生了更优越的抗菌性能。因此,GO-Ag在改善PEC纳米纤维的力学和抗菌性能具备良好的应用前景。最后,我们采用生物相容性好的纳米羟基磷灰石(n-HAP)为载体,在其表面吸附药物(TCH)后,再将载药粒子封装进PEC纳米纤维膜中,制备TCH/n-HAP/CG复合纳米纤维膜,以期实现改善复合纳米纤维力学性能和获得长效抗菌性能的双重效果。力学性能方面,TCH/n-HAP的引入使得CG复合材料基体的弹性模量和拉伸强度分别提高了113%和255%。由于在CG纳米纤维膜中存在n-HAP,这使得能够有效地将应力从CG基体转移到n-HAP上。通过TEM可以观察到TCH/n-HAP粒子在纳米纤维中分散良好,且纳米纤维的结构未受到破坏。由FTIR分析可知,纳米粒子与CG基体之间存在较强的分子间相互作用。良好的分散性和较强的分子间相互作用,均有利于纳米纤维膜力学性能的提高。长效抗菌性能测试显示,TCH/n-HAP粒子和TCH/CG纳米纤维出现了“暴释”现象:TCH/n-HAP粒子和TCH/CG纳米纤维在2天内分别累积释放了约84%和77%的TCH,并且在4天内释放了≥90%的药物。形成鲜明对比的是TCH/n-HAP/CG纳米纤维,在2天和4天内分别累积释放了约31%和45%的TCH,14天后TCH累积释放量约67%。这说明n-HAP的吸附作用和纳米纤维的封装使得TCH从TCH/n-HAP/CG的释放得到有效的减缓,达到了长效释放的效果。