电纺制备负载没食子酸的生物杂化乳清蛋白/聚乙烯醇纳米纤维：多功能生物医学与活性包装材料的开发

本研究通过电纺技术将聚乙烯醇(PVA)、乳清蛋白分离物(WPI)和没食子酸(GA)复合，开发出兼具优异纤维形态(直径129-205 nm)、高亲水性(接触角降低)、热稳定性(TGA证实)及双重生物活性(DPPH清除率87%，对E. coli和S. aureus显著抑制)的纳米纤维，其中PVA-WPI-20-GA配方展现出最佳综合性能，为创面敷料和智能包装提供了新型功能材料解决方案。

　　

研究背景与意义
在生物医学和食品包装领域，开发兼具机械性能和生物活性的纳米纤维材料一直是研究热点。传统聚乙烯醇(PVA)虽具有优异的可纺性和生物相容性，但其缺乏内在生物活性；而天然乳清蛋白(WPI)虽具备抗菌和抗氧化特性，却因分子结构限制难以单独电纺成型。与此同时，食品和医药行业对可持续、多功能材料的需求日益增长，亟需能整合合成聚合物加工优势与天然成分功能特性的新型复合材料。

针对这一挑战，特拉基亚大学的研究团队创新性地采用电纺技术，将PVA的成纤能力、WPI的生物活性与植物多酚没食子酸(GA)的功能特性相结合，系统考察了不同PVA:WPI比例对材料性能的影响。该研究成果发表于《International Journal of Biological Macromolecules》，为设计下一代生物活性敷料和智能包装材料提供了重要参考。

关键技术方法
研究通过静电纺丝制备不同PVA/WPI比例(含2.5% w/w GA)的纳米纤维，采用扫描电镜(SEM)分析形貌，水接触角(WCA)测试评估润湿性，热重分析(TGA)和差示扫描量热法(DSC)表征热性能，DPPH自由基清除实验测定抗氧化活性，并参照ISO 22196标准进行大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus)的抗菌测试。

研究结果

1. 纤维形态：SEM显示所有配方均形成无串珠的平滑纤维，WPI含量增加使平均直径从205 nm降至129 nm，表明WPI改善了溶液电导率和拉伸性能。
2. 表面特性：GA的引入使水接触角显著降低，PVA-WPI-20-GA样品呈现超亲水性(接触角<10°)，归因于酚羟基与聚合物的氢键相互作用。
3. 热稳定性：TGA显示含GA样品的分解起始温度提高约20°C，DSC证实GA通过分子间作用力增强了聚合物网络的热稳定性。
4. 生物活性：DPPH实验表明最高清除率达87%，抗菌实验显示对E. coli和S. aureus的抑制率分别达90%和85%，证实GA与WPI的协同效应。

结论与意义
该研究成功开发出具有梯度性能的PVA/WPI/GA三元纳米纤维体系，其中PVA-WPI-20-GA展现出最优的综合性能：

• 结构上：WPI调控纤维直径并增强分子间氢键网络
• 功能上：GA赋予材料显著的抗氧化(87% DPPH清除)和广谱抗菌性能
• 应用上：平衡的亲水性、热稳定性和生物活性使其特别适合用作创面敷料基材或活性食品包装膜

这项工作首次系统阐明了PVA-WPI-GA三元体系的构效关系，为生物杂化纳米纤维的设计提供了新范式。其创新点在于：① 突破WPI单独电纺的技术瓶颈；② 实现抗氧化/抗菌功能的精准调控；③ 开发出可产业化的绿色制备工艺。未来通过优化GA控释行为，这类材料在慢性伤口管理和易腐食品保鲜领域具有广阔应用前景。