秦益民

(1. 嘉興學(xué)院 材料與紡織工程學(xué)院， 浙江 嘉興 314001；2. 海藻活性物質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 山東 青島 266400)

生物活性纖維的研發(fā)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

秦益民1,2

(1. 嘉興學(xué)院 材料與紡織工程學(xué)院， 浙江 嘉興 314001；2. 海藻活性物質(zhì)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 山東 青島 266400)

為系統(tǒng)總結(jié)生物活性纖維研究領(lǐng)域的研發(fā)成果，分析了各種生物活性纖維的基本結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用，總結(jié)了在纖維材料中負(fù)載活性基團(tuán)的各種方法，并根據(jù)材質(zhì)來(lái)源及制備工藝對(duì)生物活性纖維進(jìn)行系統(tǒng)分類?？烧J(rèn)為，通過(guò)再生、共混、涂層、化學(xué)改性等工藝技術(shù)負(fù)載生物活性基團(tuán)后制備的生物活性纖維可通過(guò)物理、化學(xué)、生物等作用機(jī)制影響人體細(xì)胞、組織、器官、系統(tǒng)等功能，產(chǎn)生抗菌、止血、促進(jìn)血液循環(huán)、提高免疫力、抗氧化、抗衰老等保健和美容功效。其制品在衛(wèi)生材料、抗菌紡織品、美容紡織材料、功能性醫(yī)用敷料等成品中有很高的應(yīng)用價(jià)值。

生物活性纖維； 負(fù)載活性基團(tuán)方法； 纖維分類； 生物醫(yī)用材料

纖維是紡織品的基本組成單元，其與人體接觸和互動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的使用功效是決定紡織材料品質(zhì)的重要因素。隨著科技的進(jìn)步、社會(huì)的發(fā)展、人們物質(zhì)文化水平的日益提高，紡織品的健康、安全、衛(wèi)生、舒適性要求日益提高，拉動(dòng)了生物技術(shù)、材料技術(shù)在新纖維研發(fā)和生產(chǎn)中的應(yīng)用，其中負(fù)載生物活性成分的纖維材料在服裝、家紡、美容、醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域呈現(xiàn)出極大的需求空間和持久的發(fā)展?jié)摿?。作為高科技、高附加值的新材料，生物活性纖維在現(xiàn)代紡織業(yè)的可持續(xù)發(fā)展中具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義[1]。

本文在分析生物活性纖維的基本性能和制備方法的基礎(chǔ)上，介紹了新型生物活性纖維的結(jié)構(gòu)、性能和應(yīng)用。

1 纖維的生物活性

生物活性是指通過(guò)物理、化學(xué)、生物等因素引發(fā)生物體中細(xì)胞、組織、器官、系統(tǒng)等正常機(jī)制發(fā)生變化的能力，其中物理因素包括靜電、微波、納米特性等物理刺激；化學(xué)因素包括水化、離子交換、催化等引起的化學(xué)反應(yīng)；生物因素包括酶活性、細(xì)胞活性、組織活性、系統(tǒng)活性等引導(dǎo)的生物誘變。

作為一種功能材料，纖維可負(fù)載多種具有生物活性的化合物，如糖類、脂類、蛋白質(zhì)多肽類、甾醇類、生物堿、甙類、揮發(fā)油、金屬離子等。這些負(fù)載在纖維結(jié)構(gòu)中的活性成分在與人體皮膚組織及機(jī)體作用后引發(fā)生物效應(yīng)，產(chǎn)生特殊的保健、美容、養(yǎng)生功效。表1示出生物活性纖維與人體之間各種類型的相互作用。

表1 生物活性纖維與人體之間的相互作用Tab.1 Interaction between bioactive fibers and human body

生物活性物質(zhì)與纖維材料結(jié)合后產(chǎn)生的生物活性使紡織品的性能和功效得到本質(zhì)性變化，在醫(yī)療和保健領(lǐng)域產(chǎn)生重要的應(yīng)用價(jià)值，其制品已應(yīng)用于傷口護(hù)理、美容、人工器官、衛(wèi)生、保健、整形等眾多領(lǐng)域，對(duì)醫(yī)療技術(shù)進(jìn)步和健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展起重要作用[2]。

2 生物活性纖維中的活性成分

人體是各種化合物組成的一個(gè)復(fù)雜生物體，擁有大量無(wú)機(jī)、有機(jī)、生物質(zhì)成分，其與外部環(huán)境之間的互動(dòng)是人體健康的關(guān)鍵因素。除通過(guò)食品、保健品等口服途徑[3]，皮膚是人體與外界互動(dòng)的一個(gè)重要界面。對(duì)人體皮膚產(chǎn)生互動(dòng)作用的物質(zhì)種類繁多，包括天然產(chǎn)物中提取和人工合成的各種化合物。目前被確認(rèn)具有生物活性的物質(zhì)主要有活性多糖、多不飽和脂肪酸、磷脂及其他復(fù)合脂質(zhì)、氨基酸、肽與蛋白質(zhì)、維生素類、礦物元素、酶類(超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶等)和非酶類(維生素E、維生素C、β-胡蘿卜素等)自由基清除劑、醇、酮、醛與酸類、磁性化合物、金屬離子等，可分為無(wú)機(jī)和有機(jī)化合物、動(dòng)物和植物提取物以及基于海洋生物的海洋活性物質(zhì)，其中無(wú)機(jī)化合物包括納米鋅顆粒、氧化鐵、氧化鋅、氧化鈦、氧化銅、碳黑等具有防紫外線、抗菌、除異味性能的化合物；有機(jī)化合物包括乙二醇、草酸、氨基葡萄糖等具有潤(rùn)膚、活化皮膚特性的功能材料[4-6]。在動(dòng)物提取物中，從鯊魚(yú)肝臟中提取的角鯊烯是一種天然抗氧化劑，可使皮膚滋潤(rùn)、滑膩、充滿彈性，與維生素E、透明質(zhì)酸等聯(lián)合使用后可有效滲透皮膚，防止皮膚老化，減少老年斑。蜂膠、絲膠、膠原等動(dòng)物提取物也具有良好的美容功效[7-9]。在植物提取物中，蘆薈提取液含有200多種活性成分，包括75種營(yíng)養(yǎng)成分、20種礦物質(zhì)、18種氨基酸及12種維生素。從葡萄酒中提取的白藜蘆醇具有抗氧化性，能抑制甘油三酯的合成，防止皮膚老化，保護(hù)心血管[10]。各種水果提取液可為服裝提供愉悅的香味，如檸檬中的檸檬醛、玫瑰中的己酸烯丙酯、蘋果中的苯胺素、菠蘿中的肉桂醛、櫻桃中的胡椒醛等。薰衣草油、百里香、鼠尾草油、薄荷油、桉葉油、洋甘菊油等植物精油具有潤(rùn)膚、提神等功能。從茉莉、玫瑰、菊花、月季花等鮮花中提取的精油同樣具有優(yōu)良的護(hù)膚美容功效。

作為一種脂溶性維生素，維生素E在生物活性纖維中具有特殊的應(yīng)用價(jià)值，是最主要的抗氧化劑之一[11]。維生素E溶于脂肪、乙醇等有機(jī)溶劑中，不溶于水，對(duì)熱、酸穩(wěn)定，因此具有較好的加工性能。作為一種抗氧化劑，維生素E可使細(xì)胞外基質(zhì)保持健康狀態(tài)，起到良好的護(hù)膚作用。

3 生物活性纖維的種類

如圖1所示生物活性纖維的典型結(jié)構(gòu)，生物活性纖維是一種負(fù)載生物活性成分的纖維材料。根據(jù)其來(lái)源和加工制備過(guò)程，可分為天然和人造2大類，其中人造類可進(jìn)一步分為再生類和改性類2大類。下面分類介紹目前市場(chǎng)上常用的各種生物活性纖維。

圖1 生物活性纖維的典型結(jié)構(gòu)Fig.1 Typical structure of bioactive fiber

3.1 天然生物活性纖維

天然生物活性纖維的活性主要來(lái)源于組成纖維的天然高分子材料。在棉纖維、羊毛、真絲等主要的天然纖維中，真絲含有乙氨酸、丙氨酸、絲氨酸等18種氨基酸[12]，在與皮膚接觸過(guò)程中可增強(qiáng)細(xì)胞活力，加速血液循環(huán)，軟化血管，起到延緩皮膚衰老、防止動(dòng)脈硬化和靜脈曲張等功效。羅布麻纖維富含黃酮類化合物、槲皮素、氮基酸等多種藥物成分，可通過(guò)體表作用于人體，具有降血壓、降血脂、平喘、清火、強(qiáng)心、利尿等功效，對(duì)高血壓、冠心病、氣管炎等病癥有醫(yī)療保健功效。以竹子為原料加工的竹纖維富含大量對(duì)人體有益的微量元素，具有特殊的保暖、保健功能，可激發(fā)產(chǎn)生負(fù)離子，使人體倍感清新、舒適，具有多功能醫(yī)療保健特性。

3.2 人造生物活性纖維

化纖領(lǐng)域傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝包括濕法紡絲、干法紡絲、熔融紡絲等纖維成型技術(shù)，可采用多種工藝在纖維結(jié)構(gòu)中負(fù)載具有生物活性的化學(xué)基團(tuán)和聚集體，其中主要的技術(shù)手段包括：1)在聚合物上負(fù)載功能基團(tuán)后紡絲成型；2)在紡絲原液或熔體中添加功能劑后擠出成型；3)在纖維中鑲嵌中空、微孔結(jié)構(gòu)后吸附活性成分；4)在后整理過(guò)程中將納米粉體等功能材料借助分散劑、穩(wěn)定劑、黏合劑等助劑復(fù)合到纖維表面[13]。根據(jù)原料來(lái)源和制備工藝，人造生物活性纖維可分為再生和改性2大類。

3.2.1 再生生物活性纖維

再生生物活性纖維是一類以天然生物活性高分子為原料加工制備的纖維材料，其中甲殼素、甲殼胺和海藻酸鹽纖維是代表性的產(chǎn)品。甲殼素是從蝦、蟹等甲殼類動(dòng)物中提取的天然高分子，其脫乙?；蟮玫降募讱ぐ房扇芙庠谙∷崛芤褐?，通過(guò)濕法紡絲制備的纖維材料有良好的生物相容性和生物可降解性，以及消炎、止血、鎮(zhèn)痛、促進(jìn)肌體組織生長(zhǎng)等功能，對(duì)大腸桿菌、乳酸桿菌等常見(jiàn)菌種具有很好的抑制作用，對(duì)過(guò)敏性皮炎有顯著療效[14-16]。海藻酸是從褐藻中提取的由甘露糖醛酸和古羅糖醛酸組成的水溶性高分子[17]，通過(guò)濕法紡絲制備的海藻酸鈣纖維使用在創(chuàng)面上后與體液中的鈉離子發(fā)生離子交換，具有促進(jìn)慢性傷口愈合的優(yōu)良性能[18-20]。以蠶絲中的絲朊和絲膠加工制備的再生蛋白質(zhì)纖維對(duì)皮膚有良好的親和力,具有與真絲相似的透濕性、保濕性、抗氧化性,能抵御日光等對(duì)肌膚的侵蝕,防止皮膚起皺老化。

3.2.2 改性生物活性纖維

改性生物活性纖維是應(yīng)用化學(xué)、物理、生物等技術(shù)使纖維結(jié)構(gòu)發(fā)生改變后獲取的生物活性，其生物活性基團(tuán)可通過(guò)共混紡絲、吸附、涂層等物理改性技術(shù)或通過(guò)對(duì)纖維進(jìn)行化學(xué)改性獲取[21-22]。

3.2.2.1 共混法制備生物活性纖維 在纖維的紡絲成型過(guò)程中，生物活性物質(zhì)可通過(guò)互溶、互熔或以超細(xì)粉體的形式分散在纖維中。例如，將絲膠與聚乙烯醇共混后制成的纖維在具有良好物理性能的同時(shí)，具有優(yōu)異的保健功效[23-24]。Ma等[25]將磺胺與海藻酸鈉混合后制備紡絲溶液，通過(guò)濕法紡絲制備的含磺胺海藻酸鹽纖維在緩釋磺胺的過(guò)程中具有優(yōu)良的廣譜抗菌性能。Bazhban等[26]將環(huán)糊精與甲殼胺反應(yīng)后在甲殼胺分子鏈上負(fù)載環(huán)糊精后與聚乙烯醇在水溶液中混合，然后通過(guò)靜電紡絲制備共混纖維可負(fù)載藥物，起到緩釋藥物的作用。Song等[27]將胰蛋白酶與聚乳酸混合后通過(guò)靜電紡絲制備含有胰蛋白酶的聚乳酸纖維，并用戊二醛交聯(lián)使胰蛋白酶更好地與聚乳酸結(jié)合。研究顯示，該纖維將與其接觸的明膠降解成氨基酸，在美容化妝材料中有很好的應(yīng)用價(jià)值。

3.2.2.2 吸附法制備生物活性纖維 利用纖維材料無(wú)定形區(qū)的多孔特性可使纖維吸附活性物質(zhì)后產(chǎn)生各種生物活性。Kasiri等[28]用單寧、黃酮、醌等微生物和植物提取的天然染料處理的纖維在具有特殊色澤的同時(shí)也具有抗菌活性。Kostic等[29]用銀離子處理大麻纖維后得到的負(fù)載銀離子的纖維對(duì)大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌均有良好的抑制作用。Hong等[30]用具有抗氧化、抗腫瘤、抑菌性能的酚酸、沒(méi)食子酸、對(duì)羥基苯甲酸等植物提取物處理棉纖維，使其對(duì)金黃色葡萄球菌和肺炎克雷伯氏菌有良好的抑制作用。

3.2.2.3 涂層法制備生物活性纖維 在纖維表面覆蓋一層具有生物活性的化合物是制備生物活性纖維的一個(gè)重要途徑。美國(guó)Noble公司采用溶液鍍銀方法在尼龍纖維表面鍍上金屬銀，得到的X-Static鍍銀纖維具有良好的抗靜電、除臭、促進(jìn)血液循環(huán)、調(diào)節(jié)體溫、防輻射以及優(yōu)良的抗菌性能[31]。X-Static鍍銀纖維在與體液接觸后，纖維表面負(fù)載的金屬銀能持續(xù)在溶液中釋放出銀離子，具有持久的抗菌性能。

Smiechowicz等[32]以硝酸銀為原料，采用還原劑在纖維素纖維上形成顆粒直徑小、顆粒聚集少的納米銀。Montazer等[33]以硫酸銅為原料、葡萄糖為還原劑在棉纖維上形成Cu2O顆粒，處理后得到的纖維對(duì)甲基藍(lán)的降解有很強(qiáng)的光催化作用，同時(shí)對(duì)金黃色葡萄球菌和大腸桿菌有很強(qiáng)的抗菌作用。Ristic等[34]和Fras-Zemljic等[35]采用甲殼胺溶液和納米粉體在纖維素纖維表面形成一層甲殼胺表皮層，產(chǎn)生良好的抗菌作用。

3.2.2.4 反應(yīng)法制備生物活性纖維 通過(guò)化學(xué)反應(yīng)改變纖維結(jié)構(gòu)后使其負(fù)載生物活性成分是制備生物活性纖維的另一個(gè)重要途徑。Peila等[36]和Cravotto等[37]分別用β-環(huán)糊精處理棉纖維和粘膠纖維，利用環(huán)糊精負(fù)載薄荷醇、積雪草、銀杏葉等植物提取物，其負(fù)載的環(huán)糊精在釋放出活性成分后，可通過(guò)再吸附法為纖維補(bǔ)充活性成分。圖2示出具有負(fù)載活性成分功效的環(huán)糊精的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

圖2 環(huán)糊精的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.2 Chemical structure of cyclodextrin

通過(guò)與棉纖維、粘膠纖維、真絲、羊毛等纖維中高活性基團(tuán)反應(yīng)可在纖維上負(fù)載多種生物活性物質(zhì)。例如，Pejic等[38]用高碘酸鈉使棉纖維氧化成多醛結(jié)構(gòu)，然后吸附水溶液中的胰島素后得到胰島素含量約為55 mg/g的改性棉纖維，該纖維以每24 h釋放1.3～1.6 mg胰島素的速度可持續(xù)釋放20 d。Nikolic等[39]以氧化粘膠纖維為原料制備負(fù)載胰蛋白酶的纖維。Nadiger等[40]用蘆薈提取液處理真絲纖維，采用丁烷四羧作為交聯(lián)劑發(fā)現(xiàn)，負(fù)載15%蘆薈的真絲纖維具有優(yōu)良的抗菌性能。Nogueira等[41]用L-半胱氨酸通過(guò)共價(jià)鍵交聯(lián)在棉纖維上負(fù)載L-半胱氨酸，該纖維對(duì)肺炎克雷伯菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率分別為89%和83%。Fu等[42]采用蛋白酶、轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶、酪氨酸酶和漆酶等酶處理羊毛和真絲纖維后，有效提高了纖維的生物活性及其在美容化妝領(lǐng)域中的應(yīng)用。

4 生物活性纖維的性能和應(yīng)用

通過(guò)負(fù)載種類繁多的活性基團(tuán)，生物活性纖維可具有抗菌、止血、抗輻射、抗過(guò)敏、抗病毒、抗氧化、抗紫外線輻射、抑制基質(zhì)金屬蛋白酶活性、抗衰老、抗HIV、除臭、抗疲勞等多種與人體健康密切相關(guān)的特殊功能，其豐富、高效的生物活性在保健紡織品、化妝品、醫(yī)用衛(wèi)生材料、日化制品等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值。

4.1 具有物理功效的生物活性纖維

纖維的物理功效包括其發(fā)射遠(yuǎn)紅外線、導(dǎo)電、電磁波屏蔽等。目前遠(yuǎn)紅外纖維是應(yīng)用較廣的一種功能纖維，通過(guò)陶瓷粉發(fā)射的遠(yuǎn)紅外線可促進(jìn)血液循環(huán)和人體新陳代謝，具有增強(qiáng)免疫力、保暖、抗菌、防臭、消毒、消炎、消腫等作用。麥飯石纖維含有麥飯石中提取的多種微量元素，在吸收體溫的過(guò)程中產(chǎn)生人體能吸收的遠(yuǎn)紅外線，可激活人體細(xì)胞，改善和促進(jìn)血液循環(huán)，預(yù)防和治療皮膚疾病。鍍有銀、鋅、銅等金屬的纖維材料可消除電磁波、病菌、靜電等帶來(lái)的不適感覺(jué)，抑制人體汗水中細(xì)菌繁殖，對(duì)紫外線、紅外線和人體放射的輻射熱量有很好的反射性，具有冬暖夏涼的功效。含有活性碳的纖維是一種有源遠(yuǎn)紅外加熱材料，具有理療保健作用，可促進(jìn)血液循環(huán)，加快皮膚新陳代謝，減緩類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎疼痛，加快傷口愈合。通過(guò)雙組分復(fù)合熔融紡絲、單纖維熱融涂覆、織物轉(zhuǎn)移涂覆等多種工藝技術(shù)負(fù)載多元素復(fù)合稀土合金磁鋼的磁性纖維具有增強(qiáng)人體血液中離子活性、凈化血液、擴(kuò)張血管、加速血液循環(huán)、改善細(xì)胞新陳代謝等作用，對(duì)高血壓、冠心病、神經(jīng)衰弱、關(guān)節(jié)炎、頸和腰痛疾病等患者有輔助醫(yī)療保健作用。

4.2 具有化學(xué)功效的生物活性纖維

纖維材料通過(guò)其負(fù)載的羧酸、酯、胺等化學(xué)基團(tuán)可與人體產(chǎn)生水化、離子交換、吸附等化學(xué)活性，例如海藻酸鹽纖維通過(guò)羧酸基團(tuán)的離子交換特性，在與體液接觸后具有獨(dú)特的成膠性能，其與體液中金屬離子的交換性能對(duì)吸濕、保濕、抗菌、促愈、止血、排毒、美白等生物活性起重要作用，在功能性醫(yī)用敷料、功能性面膜材料、婦幼衛(wèi)生用品、成人失禁產(chǎn)品等領(lǐng)域有很高的應(yīng)用價(jià)值。負(fù)載氧化酶的纖維能消除產(chǎn)生臭味的硫化氫和氨，對(duì)日常生活中氨(刺激性氣味)、胺類(腐爛魚(yú)味)、甲基硫醇(腐爛大蒜味)、硫化氫(臭雞蛋味)、乙醛(刺激性氣味)和惰性糞臭類(糞臭味)等大多數(shù)異味有除臭功效，適用于床上用品、保健用品和醫(yī)療衛(wèi)生用品的生產(chǎn)。

4.3 具有生物功效的生物活性纖維

利用纖維材料負(fù)載的活性基團(tuán)也可產(chǎn)生特殊的生物功效，例如將局部麻醉藥吸附到纖維材料或采用熔融紡絲直接將局麻藥引入纖維中可制備出具有麻醉功能的醫(yī)用纖維[43]。在纖維中加入具有永久自發(fā)電極的納米材料后可使纖維產(chǎn)生空氣負(fù)離子、發(fā)射生物波、釋放人體所需的微量元素，具有良好多保健理療、熱效應(yīng)和排濕透氣功能，可使人體皮下組織血流量增加，有效改善人體微循環(huán)，提高組織供氧，改善新陳代謝，增強(qiáng)免疫力。以核酸、蛋白質(zhì)、纖維素、多糖等天然生物高分子為原料制備的纖維材料與蠶絲、蜘蛛絲、膠原纖維等同樣具有優(yōu)良的力學(xué)性能、生物相容性及生物活性，以這類纖維制備的生物纖維面膜能抑制酪胺酸酶的活性，防止皮膚色素沉著與形成色斑、雀斑現(xiàn)象，并且能清除含氧自由基，促進(jìn)皮膚新陳代謝，更新老化角質(zhì)，使皮膚白皙、光滑舒適、無(wú)皺紋，在功能性面膜領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值。

5 生物活性纖維的發(fā)展趨勢(shì)

作為紡織材料的基本組成單元，紡織纖維是各種服裝面料與人體直接接觸的界面，在皮膚和人體健康中起關(guān)鍵作用[44]。在纖維上負(fù)載各種活性成分并利用纖維表面的親水特性、形態(tài)特征、結(jié)晶區(qū)非結(jié)晶區(qū)分布促進(jìn)活性成分的可控釋放及其與人體組織的互動(dòng)是生物活性纖維研發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)重要方向。納米技術(shù)、靜電紡絲等先進(jìn)加工技術(shù)的發(fā)展也為生物活性纖維的改性提供了更多的手段[45]。銅、鋅、銀等對(duì)人體健康起重要作用的金屬和金屬離子在與纖維材料結(jié)合后可起到抗菌、消炎、美容、促進(jìn)血液循環(huán)等保健功效，已經(jīng)被越來(lái)越多地應(yīng)用于功能纖維的制備。各種動(dòng)植物提取物負(fù)載在纖維上可有效改善纖維的親膚特性，通過(guò)與人體生物質(zhì)的互動(dòng)產(chǎn)生滋潤(rùn)皮膚、緩解疲勞、美白、養(yǎng)顏等一系列生物活性功效。

隨著海洋經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，基于海洋生物的各種海洋活性物質(zhì)在生物活性纖維中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用[46-48]。海洋生物活性物質(zhì)按其化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為多糖、多肽、氨基酸、脂質(zhì)、固醇、萜、苷、非肽含氮、酶、色素等10大類，具有豐富多樣的生物活性。例如，海帶提取液可幫助受損肌膚更新和重建，增加細(xì)胞間黏合度，強(qiáng)化脆弱肌膚，減少疤痕形成。粉團(tuán)扇藻等海藻活性成分負(fù)載棉織物后可為皮膚筑起水份保護(hù)屏障，提供長(zhǎng)效滋潤(rùn)和保濕作用，對(duì)皮膚炎有很好的療效。螃蟹、蝦等海洋動(dòng)物中提取的甲殼素和甲殼胺具有抗菌、止血、去異味以及促進(jìn)細(xì)胞增長(zhǎng)的功效，對(duì)影響皮膚健康的毒素、黑色素、重金屬等具有超強(qiáng)的吸附力，能輔助晦暗受損肌膚重獲新生、減緩過(guò)敏、有效淡化色斑、暗沉等。海洋生物中提取的魚(yú)子醬、蝦青素等活性物質(zhì)具有抗老化、緊致肌膚的功效，可促進(jìn)細(xì)胞新陳代謝，提升肌膚本身的自然治愈力，改善皮膚粗糙、干燥、易過(guò)敏等問(wèn)題，既滋潤(rùn)肌膚，也可舒緩情緒。海洋中的海泥與纖維材料結(jié)合后能吸附油脂，去除老化角質(zhì)，軟化皮脂，可深層清潔毛孔而不使肌膚干燥，在去除肌膚表面多余油脂并抑制油脂分泌的同時(shí)使肌膚恢復(fù)光彩和活力。

6 結(jié) 語(yǔ)

生物活性纖維通過(guò)其負(fù)載的各種活性基團(tuán)對(duì)人體產(chǎn)生美容、保健與醫(yī)療功效，是一類重要的紡織材料。隨著人們生活水平的日益提高，內(nèi)衣、工作服、運(yùn)動(dòng)服、家用紡織品、醫(yī)用紡織品等紡織材料的親膚特征及生態(tài)功效變得尤為重要。通過(guò)新材料的應(yīng)用和對(duì)傳統(tǒng)纖維的改性提高纖維的生物活性，是現(xiàn)代纖維制品發(fā)展的一個(gè)重要方向，尤其是海洋生物材料在纖維技術(shù)中的應(yīng)用將為生物活性纖維的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用提供廣闊的發(fā)展空間。

FZXB

[1] QIN Y. Medical Textile Materials [M]. Cambridge: Woodhead Publishing, 2016:1-11.

[2] 白亞琴，孟家光. 新型醫(yī)療保健織物的開(kāi)發(fā)[J]. 針織工業(yè)，2006(6)：49-54. BAI Yaqin, MENG Jiaguang. Development of new healthcare fabrics [J]. Knitting Industry, 2006(6)：49-54.

[3] 劉志皋．食品營(yíng)養(yǎng)學(xué)[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2013：226-230. LIU Zhigao. Food Nutrition [M]. Beijing: China Light Industry Press, 2013：226-230.

[4] ROSZAK J, STEPNIK M, NOCUN M, et al. A strategy for in vitro safety testing of nano titania modified textile products [J]. J Hazard Mater, 2013, 15: 256-257.

[5] YU M, WANG Z, LIU H, et al. Laundering durability of photo catalyzed self-cleaning cotton fabric with TiO2nanoparticles covalently immobilized [J]. ACS Appl Mater Interfaces, 2013, 5(9): 3697-3703.

[6] MANNA J, BEGUM G, KUMAR K P, et al. Enabling antibacterial coating via bioinspired mineralization of nanostructured ZnO on fabrics [J]. ACS Appl Mater Interfaces, 2013, 5(10): 4457-4463.

[7] SHARAF S, HIGAZY A, HEBEISH A. Propolis induced antibacterial activity and other technical properties of cotton textiles [J]. Int J Biol Macromol, 2013, 59: 408-416.

[8] DOAKHAN S, MONTAZER M, RASHIDI A, et al. Influence of sericin TiO2nanocomposite on cotton fabric: part 1: enhanced antibacterial effect [J]. Carbohydr Polym, 2013, 94(2): 737-748.

[9] BARBA C, MENDEZ S, RODDICK-LANZILOTTA A, et al. Cosmetic effectiveness of topically applied hydrolyzed keratin peptides and lipids derived from wool [J]. Skin Res Technol, 2008, 14(2): 243-248.

[10] ALONSO C, MARTI M, MARTINEZ V, et al. Antioxidant cosmetotextiles: skin assessment [J]. Eur J Pharm Biopharm, 2013, 84(1): 192-199.

[11] SUKSOMBOON N, POOLSUP N, SINPRASERT S. Effects of vitamin E supplementation on glycaemic control in type 2 diabetes [J]. J Clin Pharm Ther, 2011, 36(1): 53-63.

[12] 梁列峰，翁杰，盧娟，等. 蠶絲蛋白的生物活性研究[J]. 絲綢，2009(12)：22-33. LIANG Liefeng, WENG Jie, LU Juan, et al. Bioactivities of silk protein [J]. Journal of Silk, 2009(12)：22-33.

[13] 梁列峰，劉濤，陳雪嬌. 生物活性纖維成形機(jī)理及技術(shù)的研究[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品, 2009, 27(6): 3-7. LIANG Liefeng, LIU Tao, CHEN Xuejiao. Investigation on forming principle and technology of bioactive fiber [J]. Technical Textiles, 2009, 27(6): 3-7.

[14] AGBOH O C, QIN Y. Chitin and chitosan fibers [J]. Polymers for Advanced Technologies, 1997, 8:355-365.

[15] 董靜. 甲殼胺敷料促進(jìn)創(chuàng)面愈合的臨床觀察[J]. 中華醫(yī)院感染學(xué)雜志, 2011, 21(5): 918-919. DONG Jing. Clinical observation of the promotion of wound healing by chitosan dressing [J]. Chinese Journal of Nosocomiology, 2011, 21(5): 918-919.

[16] BURKATOVSKAYA M, TEGOS G P, SWIETLIK E, et al. Use of chitosan bandage to prevent fatal infections developing from highly contaminated wounds in mice [J]. Biomaterials, 2006, 27(22): 4157-4164.

[17] 秦益民，劉洪武，李可昌，等. 海藻酸[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2008:27-39. QIN Yimin, LIU Hongwu, LI Kechang, et al. Alginate [M]. Beijing: China Light Industry Press, 2008:27-39.

[18] QIN Y. The gel swelling properties of alginate fibers and their application in wound management [J]. Polymers for Advanced Technologies, 2008, 19(1): 6-14.

[19] 駱強(qiáng),孫玉山. 醫(yī)用海藻纖維的研究[J]. 非織造布, 2011, 19(1): 30-32. LUO Qiang, SUN Yushan. Research on medical alginate fiber [J]. Nonwoven, 2011, 19(1): 30-32.

[20] QIN Y. Gel swelling properties of alginate fibers [J]. Journal of Applied Polymer Science, 2004, 91(3): 1641-1645.

[21] ZHANG Y, LIM C T, RAMAKRISHNA S, et al. Recent development of polymer nanofibers for biomedical and biotechnological applications [J]. J Materials Science: Materials in Medicine, 2005, 16: 933-946.

[22] SUN X, BRANFORD-WHITE C, YU Z, et al. Development of universal pH sensors based on textiles [J]. J Sol-Gel Sci Technol, 2015, 74: 641-649.

[23] 劉濤,梁列峰,高素華. 以聚乙烯醇為載體引入絲膠共混成纖的研究[J]. 四川絲綢,2007(1): 15-17. LIU Tao, LIANG Liefeng, GAO Suhua. Study on mixed fiber of sericin with the carrier of polyvinyl alcohol [J]. Sichuan Silk, 2007(1): 15-17.

[24] 葉建州,白興榮,馬偉光,等. 絲膠及其水解物的生物活性和藥理作用研究進(jìn)展[J]. 云南中醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào), 2005,28(1): 64-67. YE Jianzhou, BAI Xingrong, MA Weiguang, et al. Research progress in the bioactive and pharmacological properties of silk and its hydrolysis product [J]. Journal of Yunnan College of Traditional Chinese Medicine, 2005,28(1): 64-67.

[25] MA C, LIU L, HUA W, et al. Fabrication and characterization of absorbent and antibacterial alginate fibers loaded with sulfanilamide [J]. Fibers and Polymers, 2015, 16(6): 1255-1261.

[26] BAZHBAN M, NOURI M, MOKHTARI J. Electrospinning of cyclodextrin functionalized chitosan/PVA nanofibers [J]. Chinese Journal of Polymer Science, 2013，31(10)：1343-1351.

[27] SONG X, WEI L, CHEN A, et al. Poly(L-lactide) nanofibers containing trypsin for gelatin digestion [J]. Fibers and Polymers, 2015, 16(4): 867-874.

[28] KASIRI M B, SAFAPOUR S. Natural dyes and antimicrobials for green treatment of textiles [J]. Environ Chem Lett, 2014, 12: 1-13.

[29] KOSTIC M M, MILANOVIC J Z, BALJAK M V, et al. Preparation and characterization of silver-loaded hemp fibers with antimicrobial activity [J]. Fibers and Polymers, 2014, 15(1): 57-64.

[30] HONG K H. Preparation and properties of multifunctional cotton fabrics treated by phenolic acids [J]. Cellulose, 2014, 21: 2111-2117.

[31] DEITCH E A, MARINO A A, GILLESPIE T E, et al. Silver-nylon: a new antimicrobial agent [J]. Antimicrob Agents Chemother, 1983, 23(3): 356-359.

[32] SMIECHOWICZ E, KULPINSKI P, NIEKRASZEWICZ B, et al. Cellulose fibers modified with silver nanoparticles [J]. Cellulose, 2011, 18: 975-985.

[33] MONTAZER M, DASTJERDI M, AZDALOO M, et al. Simultaneous synthesis and fabrication of nano Cu2O on cellulosic fabric using copper sulfate and glucose in alkali media producing safe bio- and photoactive textiles without color change [J]. Cellulose, 2015, 22: 4049-4064.

[34] RISTIC T, HRIBERNIK S, FRAS-ZEMLJIC L. Electrokinetic properties of fibres functionalised by chitosan and chitosan nanoparticles [J]. Cellulose, 2015, 22: 3811-3823.

[35] FRAS Zemljic L, KOSALEC I, MUNDA M, et al. Antimicrobial efficiency evaluation by monitoring potassium efflux for cellulose fibres functionalised by chitosan [J]. Cellulose, 2015, 22: 1933-1942.

[36] PEILA R, MIGLIAVACCA G, AIMONE F, et al. A comparison of analytical methods for the quantification of a reactive bicyclodextrin fixed onto cotton yarns [J]. Cellulose, 2012, 19: 1097-1105.

[37] CRAVOTTO G, BELTRAMO L, SAPINO S, et al. A new cyclodextrin-grafted viscose loaded with aescin formulations for a cosmeto-textile approach to chronic venous insufficiency [J]. J Mater Sci: Mater Med, 2011, 22: 2387-2395.

[38] PEJIC B, BARALIC A M, KOJIC Z, et al. Oxidized cotton as a substrate for the preparation of hormone-active fibers: characterization, efficiency and biocompatibility [J]. Fibers and Polymers, 2015, 16(5): 997-1004.

[39] NIKOLIC T, MILANOVIC J, KRAMAR A, et al. Preparation of cellulosic fibers with biological activity by immobilization of trypsin on periodate oxidized viscose fibers [J]. Cellulose, 2014, 21: 1369-1380.

[40] NADIGER V G, SHUKLA S R. Antimicrobial activity of silk treated with aloe-vera [J]. Fibers and Polymers, 2015, 16(5): 1012-1019.

[41] NOGUEIRA F, VAZ J, MOURO C, et al. Covalent modification of cellulosic-based textiles: a new strategy to obtain antimicrobial properties [J]. Biotechnology and Bioprocess Engineering, 2014, 19: 526-533.

[42] FU J, SU J, WANG P, et al. Enzymatic processing of protein-based fibers [J]. Appl Microbiol Biotechnol, 2015, 99: 10387-10397.

[43] 趙鐵俠，鄒黎明，魏平遠(yuǎn). 具有麻醉功能的醫(yī)用纖維材料的結(jié)構(gòu)性能表征[J]. 合成纖維, 2005, 34(5): 20-23. ZHAO Tiexia, ZOU Liming, WEI Pingyuan. Study on structure and properties of medical fiber used for anesthetic treatment [J]. Synthetic Fiber in China, 2005, 34(5): 20-23.

[44] FERREIRA P, ALVES P, COIMBRA P, et al. Improving polymeric surfaces for biomedical applica-tions [J]. J Coat Technol Res, 2015, 12(3): 463-475.

[45] RIVERO P J, URRUTIA A, GOICOECHEA J, et al. Nanomaterials for functional textiles and fibers [J]. Nanoscale Research Letters, 2015, 10: 501-522.

[46] LEE J C, HOU M F, HUANG H W, et al. Marine algal natural products with anti-oxidative, anti-inflammatory, and anti-cancer properties [J]. Cancer Cell Int, 2013, 13(1): 55.

[47] ABAD M J, BEDOYA L M, BERMEJO P. Natural marine anti-inflammatory products [J]. Mini Rev Med Chem, 2008, 8(8): 740-754.

[48] NGO D H, KIM S K. Sulfated polysaccharides as bioactive agents from marine algae [J]. Int J Biol Macromol, 2013, 62: 70-75.

Current development and future trend of bioactive fibers

QIN Yimin1,2

(1.CollegeofMaterialandTextileEngineering,JiaxingCollege,Jiaxing，Zhejiang314001,China;2.StateKeyLaboratoryofBioactiveSeaweedSubstances,Qingdao，Shandong266400,China)

In order to systematically review the development of bioactive fibers, the basic structures, properties and applications of bioactive fibers were analyzed, the various methods for loading functional groups in fibrous materials were summarized, and bioactive fibers based on raw materials and preparation techniques were systematically classified. Results show that by regeneration, blending, coating and chemical modification, bioactive fibers can be prepared to carry bioactive groups influencing cells, tissues, organs and systems in the human body with antimicrobial, haemostatic, enhanced blood circulation, immune defense, anti-oxidant, anti-ageing and other health care and skin care benefits. Products made from bioactive fibers are highly valuable in hygiene materials, antimicrobial textiles, cosmetology textiles, functional wound dressings and other medical textile fields.

bioactive fiber； method for loading functional group； fiber classification； biomedical material

2016-02-26

2016-10-13

山東省泰山學(xué)者藍(lán)色產(chǎn)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目(20130009)

秦益民(1965—)，男，教授，博士。主要研究領(lǐng)域?yàn)楣δ苄岳w維的研究與開(kāi)發(fā)。E-mail: yiminqin1965@126.com。

10.13475/j.fzxb.20160203107

TS 131.9

A