Dankon pro via vizito al Nature.com. La versio de retumilo, kiun vi uzas, havas limigitan subtenon por CSS. Por plej bonaj rezultoj, ni rekomendas uzi pli novan version de via retumilo (aŭ malŝalti kongruecan reĝimon en Internet Explorer). Dume, por certigi daŭran subtenon, ni montras la retejon sen stiloj aŭ JavaScript.
Hodiaŭ, funkciaj ŝtofoj kun antibakteriaj ecoj estas pli popularaj. Tamen, kostefika produktado de funkciaj ŝtofoj kun daŭra kaj konstanta agado restas defio. Polivinila alkoholo (PVA) estis uzata por modifi polipropilenan (PP) neteksitan ŝtofon, kaj poste arĝentaj nanopartikloj (AgNP-oj) estis deponitaj surloke por produkti PVA-modifitan AgNP-ŝarĝitan PP (referencatan AgNP-oj). /PVA/PP) ŝtofon. Enkapsuligo de PP-fibroj uzante PVA-tegaĵon helpas signife plibonigi la adheron de ŝarĝitaj Ag NP-oj al PP-fibroj, kaj Ag/PVA/PP neteksitaj ŝtofoj montras signife plibonigitajn mekanikajn ecojn kaj reziston al Escherichia coli (referencata E. coli). Ĝenerale, Ag/PVA/PP neteksita ŝtofo produktita je 30mM arĝenta amoniaka koncentriĝo havas pli bonajn mekanikajn ecojn, kaj la antibakteria protektofteco kontraŭ E. coli atingas 99.99%. La ŝtofo ankoraŭ retenas bonegan antibakterian agadon post 40 lavadoj kaj havas la potencialon por ripeta uzo. Krome, Ag/PVA/PP neteksita ŝtofo havas vastajn aplikoperspektivojn en industrio pro sia bona aerpermebleco kaj humidpermebleco. Krome, ni ankaŭ evoluigis rul-al-rula teknologion kaj faris preparan esploradon por testi la fareblecon de ĉi tiu metodo.
Kun la profundiĝo de ekonomia tutmondiĝo, grandskalaj loĝantarmovadoj multe pliigis la eblecon de virustransdono, kio bone klarigas kial la nova koronaviruso havas tian fortan kapablon disvastiĝi tra la mondo kaj estas malfacile preventebla1,2,3. En ĉi tiu senco, ekzistas urĝa bezono disvolvi novajn antibakteriajn materialojn, kiel ekzemple polipropilenaj (PP) neteksitaj ŝtofoj, kiel medicinajn protektajn materialojn. Polipropilena neteksita ŝtofo havas la avantaĝojn de malalta denseco, kemia inerteco kaj malalta kosto4, sed ne havas antibakterian kapablon, mallongan servodaŭron kaj malaltan protektan efikecon. Tial, estas tre grave aldoni antibakteriajn ecojn al PP neteksitaj materialoj.
Kiel antikva antibakteria agento, arĝento trairis kvin stadiojn de disvolviĝo: koloida arĝenta solvaĵo, arĝenta sulfadiazino, arĝenta salo, proteina arĝento kaj nanoarĝento. Arĝentaj nanopartikloj estas pli kaj pli uzataj en kampoj kiel medicino5,6, konduktiveco7,8,9, surfac-plifortigita Raman-disĵeto10,11,12, kataliza degenero de tinkturfarboj13,14,15,16 ktp. Aparte, arĝentaj nanopartikloj (AgNP-oj) havas avantaĝojn super tradiciaj antimikrobaj agentoj kiel metalsaloj, kvaternaraj amoniaj kombinaĵoj kaj triklosano pro sia postulata bakteria rezisto, stabileco, malalta kosto kaj media akceptebleco17,18,19. Krome, arĝentaj nanopartikloj kun granda specifa surfacareo kaj alta antibakteria aktiveco povas esti alkroĉitaj al lanaj ŝtofoj20, kotonaj ŝtofoj21,22, poliesteraj ŝtofoj kaj aliaj ŝtofoj por atingi kontrolitan, daŭran liberigon de antibakteriaj arĝentaj partikloj23,24. Ĉi tio signifas, ke per enkapsuligo de AgNP-oj eblas krei PP-ŝtofojn kun antibakteria aktiveco. Tamen, al PP-neteksitaj materialoj mankas funkciaj grupoj kaj ili havas malaltan polusecon, kio ne favoras la enkapsuligon de AgNP-oj. Por superi ĉi tiun malavantaĝon, kelkaj esploristoj provis deponi Ag-nanopartiklojn sur la surfacon de PP-ŝtofoj uzante diversajn modifmetodojn, inkluzive de plasmoŝprucado26,27, radia transplantado28,29,30,31 kaj surfaca tegaĵo32. Ekzemple, Goli et al. [33] enkondukis proteinan tegaĵon sur la surfaco de PP-neteksita ŝtofo, la aminoacidoj ĉe la periferio de la proteina tavolo povas servi kiel ankropunktoj por la ligado de AgNP-oj, tiel atingante bonajn antibakteriajn ecojn. Li kaj kolegoj34 trovis, ke N-izopropilakrilamido kaj N-(3-aminopropil)metakrilamida klorhidrato kun-greftitaj per ultraviola (UV) gravurado montris fortan antimikroban agadon, kvankam la UV-gravura procezo estas kompleksa kaj povas degradi la mekanikajn ecojn. Oliani et al. preparis Ag NP-ojn-PP-ĝelajn filmojn kun bonega antibakteria agado per antaŭtraktado de pura PP per gama-iradiado; tamen, ilia metodo ankaŭ estis kompleksa. Tial, restas defio efike kaj facile produkti recikleblajn polipropilenajn neteksaĵojn kun dezirata antimikroba aktiveco.
En ĉi tiu studo, polivinila alkoholo, ekologie amika kaj malaltkosta membrana materialo kun bona filmoformiga kapablo, alta hidrofileco kaj bonega fizika kaj kemia stabileco, estas uzata por modifi polipropilenajn ŝtofojn. Glukozo estas uzata kiel reduktanta agento36. Pliiĝo de la surfaca energio de la modifita PP antaŭenigas la selektivan deponadon de AgNP-oj. Kompare kun pura PP-ŝtofo, la preparita Ag/PVA/PP-ŝtofo montris bonan recikleblon, bonegan antibakterian agadon kontraŭ E. coli, bonajn mekanikajn ecojn eĉ post 40 lavcikloj, kaj signifan spireblecon, seksecon kaj humidpermeablon.
La PP-neteksita ŝtofo kun specifa pezo de 25 g/m2 kaj dikeco de 0.18 mm estis provizita de Jiyuan Kang'an Sanitary Materials Co., Ltd. (Jiyuan, Ĉinio) kaj tranĉita en foliojn mezurantajn 5×5 cm2. Arĝenta nitrato (99.8%; AR) estis aĉetita de Xilong Scientific Co., Ltd. (Shantou, Ĉinio). Glukozo estis aĉetita de Fuzhou Neptune Fuyao Pharmaceutical Co., Ltd. (Fuzhou, Ĉinio). Polivinila alkoholo (industria-grada reakciilo) estis aĉetita de Tianjin Sitong Chemical Factory (Tjanĝino, Ĉinio). Deionigita akvo estis uzata kiel solvilo aŭ lavaĵo kaj estis preparita en nia laboratorio. Nutra agaragaro kaj buljono estis aĉetitaj de Beijing Aoboxing Biotechnology Co., Ltd. (Pekino, Ĉinio). E. coli-bakteriaro (ATCC 25922) estis aĉetita de Zhangzhou Bochuang Company (Zhangzhou, Ĉinio).
La rezulta PP-histo estis lavita per ultrasono en etanolo dum 15 minutoj. La rezulta PVA estis aldonita al akvo kaj varmigita je 95°C dum 2 horoj por akiri akvan solvaĵon. Poste glukozo estis dissolvita en 10 ml da PVA-solvaĵo kun masa frakcio de 0.1%, 0.5%, 1.0% kaj 1.5%. La purigita polipropilena neteksita ŝtofo estis mergita en PVA/glukoza solvaĵo kaj varmigita je 60°C dum 1 horo. Post kiam la varmigo estas kompleta, la PP-impregnita neteksita ŝtofo estas forigita de la PVA/glukoza solvaĵo kaj sekigita je 60°C dum 0.5 horoj por formi PVA-filmon sur la surfaco de la reto, tiel akirante PVA/PP-kompozitan tekstilon.
Arĝenta nitrato estas solvita en 10 ml da akvo sub konstanta kirlado je ĉambra temperaturo kaj amoniako estas aldonita gute ĝis la solvaĵo ŝanĝiĝas de klara al bruna kaj denove klara por akiri arĝentan amoniakan solvaĵon (5–90 mM). Metu PVA/PP-neteksitan ŝtofon en arĝentan amoniakan solvaĵon kaj varmigu ĝin je 60°C dum 1 horo por formi Ag-nanopartiklojn surloke sur la surfaco de la ŝtofo, poste lavu ĝin per akvo tri fojojn kaj sekigu je 60°C dum 0.5 horoj por akiri Ag/PVA/PP-kompozitan ŝtofon.
Post preparaj eksperimentoj, ni konstruis rul-al-rulan ekipaĵon en la laboratorio por grandskala produktado de kompozitaj ŝtofoj. La rulpremiloj estas faritaj el PTFE por eviti negativajn reagojn kaj poluadon. Dum ĉi tiu procezo, la impregniĝtempo kaj la kvanto de adsorbita solvaĵo povas esti kontrolitaj per agordo de la rapido de la rulpremiloj kaj la distanco inter la rulpremiloj por akiri la deziratan Ag/PVA/PP kompozitan ŝtofon.
La morfologio de la hista surfaco estis studita per VEGA3 skana elektrona mikroskopo (SEM; Japan Electronics, Japanio) je akcela tensio de 5 kV. La kristala strukturo de arĝentaj nanopartikloj estis analizita per rentgen-difrakto (XRD; Bruker, D8 Advanced, Germanio; CuKα-radiado, λ = 0.15418 nm; tensio: 40 kV, kurento: 40 mA) en la intervalo de 10–80°C. 2θ. Fourier-transforma infraruĝa spektrometro (ATR-FTIR; Nicolet 170sx, Thermo Fisher Scientific Incorporation) estis uzata por analizi la kemiajn karakterizaĵojn de surfac-modifita polipropilena ŝtofo. La enhavo de PVA-modifilo de Ag/PVA/PP-kompozitaj ŝtofoj estis mezurita per termogravimetra analizo (TGA; Mettler Toledo, Svislando) sub nitrogena fluo. Indukte kuplita plasma masspektrometrio (ICP-MS, ELAN DRC II, Perkin-Elmer (Hong Kong) Co., Ltd.) estis uzata por determini la arĝentan enhavon de Ag/PVA/PP-kompozitaj ŝtofoj.
La aerpermebleco kaj la akvovapora transdono-rapideco de Ag/PVA/PP-kompozita ŝtofo (specifo: 78×50cm2) estis mezuritaj de triaparta testagentejo (Tianfangbiao Standardization Certification and Testing Co., Ltd.) laŭ GB/T. 5453-1997 kaj GB/T 12704.2-2009. Por ĉiu specimeno, dek malsamaj punktoj estas elektitaj por testado, kaj la datumoj provizitaj de la agentejo estas la averaĝo de la dek punktoj.
La kontraŭbakteria aktiveco de la kompozita ŝtofo Ag/PVA/PP estis mezurita laŭ la ĉinaj normoj GB/T 20944.1-2007 kaj GB/T 20944.3 uzante la metodon de difuzo sur agarplato (kvalita analizo) kaj la metodon de skuflakono (kvanta analizo), respektive en 2008. La kontraŭbakteria aktiveco de la kompozita ŝtofo Ag/PVA/PP kontraŭ Escherichia coli estis determinita je malsamaj lavtempoj. Por la metodo de difuzo sur agarplato, la testa kompozita ŝtofo Ag/PVA/PP estas truita en diskon (diametro: 8 mm) uzante stampilon kaj alkroĉita al agara Petri-plado inokulita per Escherichia coli (ATCC 25922); 3,4 × 108 CFU/ml kaj poste inkubita je 37°C kaj 56% relativa humideco dum ĉirkaŭ 24 horoj. La zono de inhibicio estis analizita vertikale de la centro de la disko ĝis la interna cirkonferenco de la ĉirkaŭaj kolonioj. Uzante la metodon de skuado-flasko, oni preparis 2 × 2 cm2 ebenan platon el la testita Ag/PVA/PP-kompozita ŝtofo kaj aŭtoklavigis ĝin en buljona medio je 121 °C kaj 0.1 MPa dum 30 minutoj. Post aŭtoklavigado, la specimeno estis mergita en 5-ml Erlenmeyer-flaskon enhavantan 70 ml da buljona kultursolvaĵo (suspenda koncentriĝo 1 × 105–4 × 105 CFU/ml) kaj poste inkubiigis ĝin je oscila temperaturo de 150 °C (rpm) kaj 25 °C dum 18 horoj. Post skuado, kolekti certan kvanton da bakteria suspendo kaj diluigi ĝin dekoble. Kolekti la bezonatan kvanton da diluita bakteria suspendo, disvastigi ĝin sur agaragaran medion kaj kultivi je 37 °C kaj 56% relativa humideco dum 24 horoj. La formulo por kalkuli kontraŭbakterian efikecon estas: \(\frac{\mathrm{C}-\mathrm{A}}{\mathrm{C}}\cdot 100\%\), kie C kaj A estas la nombro da kolonioj post 24 horoj, respektive. Kultivite en kontrolgrupo kaj Ag/PVA/PP kompozita histo.
La daŭreco de Ag/PVA/PP-kompozitaj ŝtofoj estis taksita per lavado laŭ ISO 105-C10:2006.1A. Dum lavado, mergu la testan Ag/PVA/PP-kompozitan ŝtofon (30x40mm2) en akvan solvaĵon enhavantan komercan lesivon (5.0g/L) kaj lavu ĝin je 40±2 rpm kaj 40±5 rpm/min. alta rapideco. °C 10, 20, 30, 40 kaj 50 cikloj. Post lavado, la ŝtofo estas ellavita tri fojojn per akvo kaj sekigita je temperaturo de 50-60°C dum 30 minutoj. La ŝanĝo en arĝenta enhavo post lavado estis mezurita por determini la gradon de antibakteria aktiveco.
Figuro 1 montras skeman diagramon de la fabrikado de Ag/PVA/PP kompozita ŝtofo. Tio estas, PP-neteksita materialo estas mergita en miksita solvaĵo de PVA kaj glukozo. La PP-impregnita neteksita materialo estas sekigita por fiksi la modifilon kaj reduktan agenton por formi sigelan tavolon. La sekigita polipropilena neteksita ŝtofo estas mergita en arĝenta amoniaka solvaĵo por deponi la arĝentajn nanopartiklojn surloke. La koncentriĝo de la modifilo, la molara proporcio de glukozo al arĝenta amoniako, la koncentriĝo de arĝenta amoniako kaj la reakcia temperaturo influas la precipitaĵon de Ag NP-oj. Figuro 2a montras la dependecon de la akva kontakta angulo de la Ag/PVA/PP ŝtofo de la modifila koncentriĝo. Kiam la modifila koncentriĝo pliiĝas de 0.5 pez.% al 1.0 pez.%, la kontakta angulo de la Ag/PVA/PP ŝtofo signife malpliiĝas; kiam la modifila koncentriĝo pliiĝas de 1.0 pez.% al 2.0 pez.%, ĝi preskaŭ ne ŝanĝiĝas. Figuro 2b montras SEM-bildojn de puraj PP-fibroj kaj Ag/PVA/PP-ŝtofoj preparitaj je 50 mM da arĝenta amoniaka koncentriĝo kaj malsamaj molaraj proporcioj de glukozo al arĝenta amoniako (1:1, 3:1, 5:1, kaj 9:1). . bildo. ). La rezulta PP-fibro estas relative glata. Post enkapsuligo per PVA-filmo, kelkaj fibroj estas gluitaj kune; Pro la deponado de arĝentaj nanopartikloj, la fibroj fariĝas relative malglataj. Kiam la molara proporcio de la reduktanta agento al glukozo pliiĝas, la deponita tavolo de Ag-nanoparticuliloj iom post iom dikiĝas, kaj kiam la molara proporcio pliiĝas al 5:1 kaj 9:1, Ag-nanoparticuliloj emas formi agregaĵojn. Makroskopaj kaj mikroskopaj bildoj de PP-fibro fariĝas pli unuformaj, precipe kiam la molara proporcio de reduktanta agento al glukozo estas 5:1. Ciferecaj fotoj de la respondaj specimenoj akiritaj je 50 mM da arĝenta amoniako estas montritaj en Figuro S1.
Ŝanĝoj en la akva kontakta angulo de Ag/PVA/PP-ŝtofo ĉe malsamaj PVA-koncentriĝoj (a), SEM-bildoj de Ag/PVA/PP-ŝtofo akiritaj ĉe arĝenta amoniaka koncentriĝo de 50 mM kaj diversaj molaraj proporcioj de glukozo kaj arĝenta amoniako [(b))); (1) PP-fibro, (2) PVA/PP-fibro, (3) molara proporcio 1:1, (4) molara proporcio 3:1, (5) molara proporcio 5:1, (6) molara proporcio 9:1], rentgen-difrakta padrono (c) kaj SEM-bildo (d) de Ag/PVA/PP-ŝtofo akirita ĉe arĝentaj amoniakaj koncentriĝoj: (1) 5 mM, (2) 10 mM, (3) 30 mM, (4) 50 mM, (5) 90 mM kaj (6) Ag/PP-30 mM. La reakcia temperaturo estas 60 °C.
En Fig. 2c montras la rentgen-difraktan bildon de la rezulta Ag/PVA/PP-ŝtofo. Aldone al la difrakta pinto de PP-fibro 37, kvar difraktaj pintoj je 2θ = ~ 37,8°, 44,2°, 64,1° kaj 77,3° respondas al (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), kristala ebeno (3 1 1) de kubaj faco-centritaj arĝentaj nanopartikloj. Kiam la koncentriĝo de arĝenta amoniako pliiĝas de 5 ĝis 90 mM, la XRD-bildoj de Ag fariĝas pli akraj, konforme al posta pliiĝo de kristaleco. Laŭ la formulo de Scherrer, la grengrandecoj de Ag-nanopartikloj preparitaj kun 10 mM, 30 mM kaj 50 mM arĝenta amoniako estis kalkulitaj je 21,3 nm, 23,3 nm kaj 26,5 nm, respektive. Ĉi tio estas ĉar la koncentriĝo de arĝenta amoniako estas la mova forto malantaŭ la redukta reakcio por formi metalan arĝenton. Kun kreskanta koncentriĝo de arĝenta amoniako, la rapideco de nukleado kaj kresko de Ag-nanopartikloj pliiĝas. Figuro 2d montras la SEM-bildojn de Ag/PVA/PP-ŝtofoj akiritaj ĉe malsamaj koncentriĝoj de Ag-amoniako. Ĉe koncentriĝo de arĝenta amoniako de 30 mM, la deponita tavolo de Ag-nanopartikloj estas relative homogena. Tamen, kiam la koncentriĝo de arĝenta amoniako estas tro alta, la homogeneco de la depona tavolo de Ag-nanopartikloj emas malpliiĝi, kio povas esti pro forta aglomerado en la depona tavolo de Ag-nanopartikloj. Krome, arĝentaj nanopartikloj sur la surfaco havas du formojn: sferan kaj skvaman. La sfera partikla grandeco estas proksimume 20–80 nm, kaj la lamena laterala grandeco estas proksimume 100–300 nm (Figuro S2). La depona tavolo de Ag-nanopartikloj sur la surfaco de nemodifita PP-ŝtofo estas malebena. Krome, pliigo de la temperaturo antaŭenigas la redukton de Ag-NP-oj (Fig. S3), sed tro alta reakcia temperaturo ne antaŭenigas la selektivan precipitaĵon de Ag-NP-oj.
Figuro 3a skeme prezentas la rilaton inter la koncentriĝo de arĝenta amoniako, la kvanto de deponita arĝento, kaj la kontraŭbakteria aktiveco de la preparita Ag/PVA/PP-ŝtofo. Figuro 3b montras la kontraŭbakteriajn ŝablonojn de la specimenoj ĉe malsamaj koncentriĝoj de arĝenta amoniako, kio povas rekte reflekti la kontraŭbakterian staton de la specimenoj. Kiam la koncentriĝo de arĝenta amoniako pliiĝis de 5 mM al 90 mM, la kvanto de arĝenta precipitaĵo pliiĝis de 13.67 g/kg al 481.81 g/kg. Krome, kiam la kvanto de arĝenta deponaĵo pliiĝas, la kontraŭbakteria aktiveco kontraŭ E. coli komence pliiĝas kaj poste restas je alta nivelo. Specife, kiam la koncentriĝo de arĝenta amoniako estas 30 mM, la kvanto de deponaĵo de arĝento en la rezulta Ag/PVA/PP-ŝtofo estas 67.62 g/kg, kaj la kontraŭbakteria ofteco estas 99.99%. kaj elektu ĉi tiun specimenon kiel reprezentanton por posta struktura karakterizado.
(a) Rilato inter la nivelo de kontraŭbakteria aktiveco kaj la kvanto de aplikita Ag-tavolo kaj la koncentriĝo de arĝenta amoniako; (b) Fotoj de bakteriaj kulturplatoj prenitaj per cifereca fotilo montrantaj blankajn specimenojn kaj specimenojn preparitajn uzante 5 mM, 10 mM, 30 mM, 50 mM kaj 90 mM arĝentan amoniakon. Kontraŭbakteria aktiveco de Ag/PVA/PP-ŝtofo kontraŭ Escherichia coli
Figuro 4a montras la FTIR/ATR-spektrojn de PP, PVA/PP, Ag/PP kaj Ag/PVA/PP. La absorbaj bendoj de pura PP-fibro je 2950 cm⁻¹ kaj 2916 cm⁻¹ ŝuldiĝas al la nesimetria streĉa vibro de la –CH3 kaj –CH2- grupoj, kaj je 2867 cm⁻¹ kaj 2837 cm⁻¹ ili ŝuldiĝas al la simetria streĉa vibro de la –CH3 kaj –CH2- grupoj –, –CH3 kaj –CH2–. La absorbaj bendoj je 1375 cm⁻¹ kaj 1456 cm⁻¹ estas atribuitaj al nesimetriaj kaj simetriaj ŝovaj vibroj de –CH338.39. La FTIR-spektro de Ag/PP-fibro similas al tiu de PP-fibro. Aldone al la absorba bendo de PP, la nova absorba pinto je 3360 cm⁻¹ de PVA/PP kaj Ag/PVA/PP-ŝtofoj estas atribuita al la streĉado de la hidrogena ligo de la –OH-grupo. Ĉi tio montras, ke PVA estas sukcese aplikita al la surfaco de polipropilena fibro. Krome, la hidroksila absorba pinto de Ag/PVA/PP-ŝtofo estas iomete pli malforta ol tiu de PVA/PP-ŝtofo, kio eble ŝuldiĝas al la kunordigo de iuj hidroksilaj grupoj kun arĝento.
FT-IR-spektro (a), TGA-kurbo (b) kaj XPS-mezurspektro (c) de pura PP, PVA/PP-ŝtofo kaj Ag/PVA/PP-ŝtofo, kaj C 1s-spektro de pura PP (d), PVA/PP PP-ŝtofo (e) kaj Ag 3d-pinto (f) de Ag/PVA/PP-ŝtofo.
En Fig. 4c montras la XPS-spektrojn de PP, PVA/PP, kaj Ag/PVA/PP-ŝtofoj. La malforta O 1s-signalo de pura polipropilena fibro povas esti atribuita al la oksigena elemento adsorbita sur la surfaco; la C 1s-pinto je 284.6 eV estas atribuita al CH kaj CC (vidu Figuron 4d). Kompare kun pura PP-fibro, PVA/PP-ŝtofo (Fig. 4e) montras altan rendimenton je 284.6 eV (C–C/C–H), 285.6 eV (C–O–H), 284.6 eV (C–C/C–H), 285.6 eV (C–O–H) kaj 288.5 eV (H–C=O)38. Krome, la O 1s-spektro de PVA/PP-ŝtofo povas esti aproksimita per du pintoj je 532.3 eV kaj 533.2 eV41 (Fig. S4), ĉi tiuj C 1s-pintoj respondas al C–OH kaj H–C=O (hidroksilaj grupoj de PVA kaj aldehida glukoza grupo), kio kongruas kun la FTIR-datumoj. La Ag/PVA/PP-neteksita ŝtofo konservas la O 1s-spektron de C-OH (532.3 eV) kaj HC=O (533.2 eV) (Figuro S5), konsistanta el 65.81% (atoma procento) de C, 22.89% da O kaj 11.31% da Ag (Fig. S4). Aparte, la pintoj de Ag 3d5/2 kaj Ag 3d3/2 je 368.2 eV kaj 374.2 eV (Fig. 4f) plue pruvas, ke Ag NP-oj estas dopitaj sur la surfaco de PVA/PP42 netaksita ŝtofo.
La TGA-kurboj (Fig. 4b) de pura PP, Ag/PP-ŝtofo, kaj Ag/PVA/PP-ŝtofo montras, ke ili spertas similajn termikajn malkomponiĝajn procezojn, kaj la deponado de Ag-NP-oj kondukas al iometa pliiĝo de la termika malkomponiĝa temperaturo de PP-fibroj PVA/PP-fibroj (de 480 °C (PP-fibroj) ĝis 495 °C), eble pro la formado de Ag-bariero43. Samtempe, la restantaj kvantoj de puraj specimenoj de PP, Ag/PP, Ag/PVA/PP, Ag/PVA/PP-W50 kaj Ag/PP-W50 post varmigo je 800 °C estis 1,32%, 16,26% kaj 13,86% respektive, 9,88% kaj 2,12% (la sufikso W50 ĉi tie rilatas al 50 lavcikloj). La restanta kvanto de pura PP estas atribuita al malpuraĵoj, kaj la restanta kvanto de la ceteraj specimenoj al Ag-nanopecoj, kaj la diferenco en la restanta kvanto de specimenoj ŝarĝitaj per arĝento devus ŝuldiĝi al malsamaj kvantoj de arĝentaj nanopartikloj ŝarĝitaj sur ilin. Krome, post 50-foja lavado de Ag/PP-ŝtofo, la restanta arĝenta enhavo reduktiĝis je 94.65%, kaj la restanta arĝenta enhavo de Ag/PVA/PP-ŝtofo reduktiĝis je ĉirkaŭ 31.74%. Ĉi tio montras, ke PVA-enkapsuliga tegaĵo povas efike plibonigi la adheron de AgNP-oj al la PP-matrico.
Por taksi la komforton de la portado, oni mezuris la aerpermeblecon kaj la rapidon de akvovapora transdono de la preparita polipropilena ŝtofo. Ĝenerale parolante, spirebleco rilatas al la termika komforto de la uzanto, precipe en varmaj kaj humidaj medioj44. Kiel montrite en Figuro 5a, la aerpermebleco de pura PP estas 2050 mm/s, kaj post modifo de PVA ĝi malpliiĝas al 856 mm/s. Ĉi tio estas ĉar la PVA-filmo formita sur la surfaco de la PP-fibro kaj la teksita parto helpas redukti la interspacojn inter la fibroj. Post apliko de Ag-NP-oj, la aerpermebleco de la PP-ŝtofo pliiĝas pro la konsumo de PVA-tegaĵo dum apliko de Ag-NP-oj. Krome, la spirebleco de Ag/PVA/PP-ŝtofoj emas malpliiĝi kiam la koncentriĝo de arĝenta amoniako pliiĝas de 10 ĝis 50 mmol. Ĉi tio povas ŝuldiĝi al la fakto, ke la dikeco de la arĝenta deponaĵo pliiĝas kun kreskanta koncentriĝo de arĝenta amoniako, kio helpas redukti la nombron de poroj kaj la probablecon de akva vaporo trapasanta ilin.
(a) Aerpermebleco de Ag/PVA/PP-ŝtofoj preparitaj kun malsamaj koncentriĝoj de arĝenta amoniako; (b) Akvovapora transdono de Ag/PVA/PP-ŝtofoj preparitaj kun malsamaj koncentriĝoj de arĝenta amoniako; (c) Diversaj modifiloj Streĉa kurbo de Ag-ŝtofo/PVA/PP akirita ĉe malsamaj koncentriĝoj; (d) Streĉa kurbo de Ag/PVA/PP-ŝtofo akirita ĉe malsamaj koncentriĝoj de arĝenta amoniako (Ag/PVA/PP-ŝtofo akirita ĉe 30 mM-arĝenta amoniaka koncentriĝo ankaŭ estas montrita) (Komparu la streĉajn kurbojn de PP-ŝtofoj post 40 lavcikloj).
La rapido de akva vapora transdono estas alia grava indikilo de la termika komforto de ŝtofo45. Montriĝas, ke la humidpermebleco de ŝtofoj estas ĉefe influata de spirebleco kaj surfacaj ecoj. Tio estas, la aerpermebleco ĉefe dependas de la nombro da poroj; surfacaj ecoj influas la humidpermeblecon de hidrofilaj grupoj per adsorbado-difuzo-desorbado de akvomolekuloj. Kiel montrite en Figuro 5b, la humidpermebleco de pura PP-fibro estas 4810 g/(m2·24h). Post sigelado per PVA-tegaĵo, la nombro da truoj en la PP-fibro malpliiĝas, sed la humidpermebleco de la PVA/PP-ŝtofo pliiĝas al 5070 g/(m2·24h), ĉar ĝia humidpermebleco estas ĉefe determinita de la surfacaj ecoj, ne de la poroj. Post la deponado de AgNP-oj, la humidpermebleco de Ag/PVA/PP-ŝtofo plue pliiĝis. Aparte, la maksimuma humidpermebleco de Ag/PVA/PP-ŝtofo akirita ĉe arĝenta amoniaka koncentriĝo de 30 mM estas 10300 g/(m2·24h). Samtempe, malsama humidpermeablo de Ag/PVA/PP-ŝtofoj akiritaj ĉe malsamaj koncentriĝoj de arĝenta amoniako povas esti asociita kun diferencoj en la dikeco de la arĝenta deponaĵtavolo kaj la nombro de ĝiaj poroj.
La mekanikaj ecoj de ŝtofoj forte influas ilian funkcidaŭron, precipe kiel recikleblaj materialoj46. Figuro 5c montras la kurbon de streĉa streĉo de Ag/PVA/PP-ŝtofo. La streĉa streĉo de pura PP estas nur 2.23 MPa, dum la streĉa streĉo de 1 pez% PVA/PP-ŝtofo signife pliiĝas al 4.56 MPa, indikante ke la enkapsuligo de PVA-PP-ŝtofo helpas signife plibonigi ĝiajn mekanikajn ecojn. La streĉa streĉo kaj plilongiĝo ĉe rompiĝo de PVA/PP-ŝtofo pliiĝas kun kreskanta koncentriĝo de PVA-modifilo, ĉar la PVA-filmo povas rompi la streĉon kaj fortigi la PP-fibron. Tamen, kiam la koncentriĝo de modifilo pliiĝas al 1.5 pez.%, glueca PVA rigidigas la polipropilenan ŝtofon, kio grave influas la portan komforton.
Kompare kun puraj PP kaj PVA/PP ŝtofoj, la streĉo-rezisto kaj plilongiĝo ĉe rompiĝo de Ag/PVA/PP ŝtofoj estas plue plibonigitaj ĉar Ag-nanopartikloj unuforme distribuitaj sur la surfaco de PP-fibroj povas distribui la ŝarĝon47,48. Videblas, ke la streĉo-rezisto de Ag/PP-fibro estas pli alta ol tiu de pura PP, atingante 3.36 MPa (Fig. 5d), kio konfirmas la fortan kaj fortigan efikon de Ag-NP-oj. Aparte, la Ag/PVA/PP-ŝtofo produktita je arĝenta amoniaka koncentriĝo de 30 mM (anstataŭ 50 mM) montras maksimuman streĉo-reziston kaj plilongiĝon ĉe rompiĝo, kio ankoraŭ ŝuldiĝas al la unuforma deponado de Ag-NP-oj same kiel la uniforma deponado. Agrego de arĝentaj NP-oj sub kondiĉoj de alta koncentriĝo de arĝenta amoniako. Krome, post 40 lavcikloj, la streĉrezisto kaj plilongiĝo ĉe rompiĝo de Ag/PVA/PP-ŝtofo preparita je 30 mM arĝenta amoniaka koncentriĝo malpliiĝis je 32,7% kaj 26,8%, respektive (Fig. 5d), kio povas esti asociita kun malgranda perdo de arĝentaj nanopartikloj deponitaj post tio.
Figuroj 6a kaj b montras ciferecajn fotilfotojn de Ag/PVA/PP-ŝtofo kaj Ag/PP-ŝtofo post lavado dum 0, 10, 20, 30, 40 kaj 50 cikloj je 30 mM arĝenta amoniaka koncentriĝo. Malhelgriza Ag/PVA/PP-ŝtofo kaj Ag/PP-ŝtofo iom post iom fariĝas helgrizaj post lavado; kaj la kolorŝanĝo de la unua dum lavado ne ŝajnas esti tiel grava kiel tiu de la dua. Krome, kompare kun Ag/PP-ŝtofo, la arĝenta enhavo de Ag/PVA/PP-ŝtofo malpliiĝis relative malrapide post lavado; post lavado 20 aŭ pli da fojoj, la unua retenis pli altan arĝentan enhavon ol la dua (Fig. 6c). Ĉi tio indikas, ke enkapsuligo de PP-fibroj per PVA-tegaĵo povas signife plibonigi la adheron de Ag-NP-oj al PP-fibroj. Figuro 6d montras la SEM-bildojn de Ag/PVA/PP-ŝtofo kaj Ag/PP-ŝtofo post lavado dum 10, 40 kaj 50 cikloj. Ag/PVA/PP-ŝtofoj spertas malpli da perdo de Ag-NP-oj dum lavado ol Ag/PP-ŝtofoj, denove ĉar la PVA-enkapsuliganta tegaĵo helpas plibonigi la adheron de Ag-NP-oj al PP-fibroj.
(a) Fotoj de Ag/PP-ŝtofo prenitaj per cifereca fotilo (prenitaj je 30 mM arĝenta amoniaka koncentriĝo) post lavado dum 0, 10, 20, 30, 40 kaj 50 cikloj (1-6); (b) Ag/PVA/PP-Fotoj de ŝtofoj prenitaj per cifereca fotilo (prenitaj je 30 mM arĝenta amoniaka koncentriĝo) post lavado dum 0, 10, 20, 30, 40 kaj 50 cikloj (1-6); (c) Ŝanĝoj en la arĝenta enhavo de la du ŝtofoj tra lavcikloj; (d) SEM-bildoj de Ag/PVA/PP-ŝtofo (1-3) kaj Ag/PP-ŝtofo (4-6) post 10, 40 kaj 50 lavcikloj.
Figuro 7 montras la kontraŭbakterian agadon kaj ciferecajn fotilajn fotojn de Ag/PVA/PP-ŝtofoj kontraŭ E. coli post 10, 20, 30 kaj 40 lavcikloj. Post 10 kaj 20 lavadoj, la kontraŭbakteria agado de Ag/PVA/PP-ŝtofoj restis je 99.99% kaj 99.93%, montrante bonegan kontraŭbakterian agadon. La kontraŭbakteria nivelo de Ag/PVA/PP-ŝtofo iomete malpliiĝis post 30 kaj 40 lavadoj, kio ŝuldiĝis al la perdo de AgNP-oj post longdaŭra lavado. Tamen, la kontraŭbakteria indico de Ag/PP-ŝtofo post 40 lavadoj estas nur 80.16%. Estas evidente, ke la kontraŭbakteria efiko de Ag/PP-ŝtofo post 40 lavadoj estas multe malpli ol tiu de Ag/PVA/PP-ŝtofo.
(a) Nivelo de kontraŭbakteria aktiveco kontraŭ E. coli. (b) Por komparo, ankaŭ estas montritaj fotoj de la Ag/PVA/PP-ŝtofo prenitaj per cifereca fotilo post lavado de la Ag/PP-ŝtofo je 30 mM arĝenta amoniaka koncentriĝo dum 10, 20, 30, 40 kaj 40 cikloj.
En Fig. 8 skemate montras la fabrikadon de grandskala Ag/PVA/PP-ŝtofo uzante du-ŝtupan rul-al-rulan procezon. Tio estas, la PVA/glukoza solvaĵo estis trempita en la rulkadro dum certa tempodaŭro, poste elprenita, kaj poste impregnita per arĝenta amoniaka solvaĵo sammaniere por akiri Ag/PVA/PP-ŝtofon. (Fig. 8a). La rezulta Ag/PVA/PP-ŝtofo ankoraŭ retenas bonegan antibakterian agadon eĉ se lasita dum 1 jaro. Por grandskala preparado de Ag/PVA/PP-ŝtofoj, la rezultaj PP-neteksaĵoj estis impregnitaj en kontinua rulprocezo kaj poste pasigitaj tra PVA/glukoza solvaĵo kaj arĝenta amoniaka solvaĵo sinsekve kaj prilaboritaj. Du metodoj. Alkroĉitaj filmetoj. La impregniĝtempo estas kontrolita per agordo de la rapido de la rulpremilo, kaj la kvanto de adsorbita solvaĵo estas kontrolita per agordo de la distanco inter la rulpremiloj (Fig. 8b), tiel akirante la celan Ag/PVA/PP-neteksaĵon de granda grandeco (50 cm × 80 cm) kaj kolektorulpremilon. La tuta procezo estas simpla kaj efika, kio favoras grandskalan produktadon.
Skemo de la produktado de grand-grandaj celaj produktoj (a) kaj skemo de la rulprocezo por la produktado de Ag/PVA/PP neteksitaj materialoj (b).
Arĝent-entenantaj PVA/PP neteksitaj materialoj estas produktitaj per simpla surloka likvafaza deponteknologio kombinita kun la rul-al-rula metodo. Kompare kun PP-ŝtofo kaj PVA/PP-ŝtofo, la mekanikaj ecoj de la preparita Ag/PVA/PP neteksita ŝtofo estas signife plibonigitaj ĉar la PVA-sigela tavolo povas signife plibonigi la adheron de Ag-NP-oj al PP-fibroj. Krome, la ŝarĝa kvanto de PVA kaj la enhavo de arĝentaj NP-oj en la Ag/PVA/PP neteksita ŝtofo povas esti bone kontrolitaj per alĝustigo de la koncentriĝoj de PVA/glukoza solvaĵo kaj arĝenta amoniaka solvaĵo. Aparte, Ag/PVA/PP neteksita ŝtofo preparita uzante 30 mM arĝentan amoniakan solvaĵon montris la plej bonajn mekanikajn ecojn kaj retenis bonegan antibakterian agadon kontraŭ E. coli eĉ post 40 lavcikloj, montrante bonan kontraŭŝlimaĵan potencialon. PP neteksita materialo. Kompare kun aliaj literaturaj datumoj, la ŝtofoj akiritaj de ni per pli simplaj metodoj montris pli bonan reziston al lavado. Krome, la rezulta Ag/PVA/PP neteksita ŝtofo havas idealan humidpermeablon kaj portan komforton, kio povas faciligi ĝian aplikon en industriaj aplikoj.
Inkluzivi ĉiujn datumojn akiritajn aŭ analizitajn dum ĉi tiu studo (kaj iliajn subtenajn informdosierojn).
Russell, SM et al. Biosensiloj por kontraŭbatali la citokinŝtormon de COVID-19: defioj antaŭen. ACS Sens. 5, 1506–1513 (2020).
Zaeem S, Chong JH, Shankaranarayanan V kaj Harkey A. COVID-19 kaj plurorganaj respondoj. aktuala. demando. koro. 45, 100618 (2020).
Zhang R, et al. Taksoj pri la nombro de kazoj de koronaviruso en 2019 en Ĉinio estas adaptitaj laŭ stadio kaj endemiaj regionoj. front. medicine. 14, 199–209 (2020).
Gao J. et al. Fleksebla, superhidrofoba kaj tre konduktiva neteksita polipropilena ŝtofa kompozita materialo por protekto kontraŭ elektromagneta interfero. Kemia inĝeniero. J. 364, 493–502 (2019).
Raihan M. et al. Evoluigo de multfunkciaj poliakrilonitrilaj/arĝentaj nanokompozitaj filmoj: kontraŭbakteria aktiveco, kataliza aktiveco, konduktiveco, UV-protekto kaj aktivaj SERS-sensiloj. J. Matt. rimedo. teknologioj. 9, 9380–9394 (2020).
Dawadi S, Katuwal S, Gupta A, Lamichane U kaj Parajuli N. Aktuala esplorado pri arĝentaj nanopartikloj: sintezo, karakterizado kaj aplikoj. J. Nanomaterials. 2021, 6687290 (2021).
Deng Da, Chen Zhi, Hu Yong, Ma Jian, Tong YDN Simpla procezo por prepari arĝent-bazitan konduktan inkon kaj apliki ĝin al frekvenc-selektemaj surfacoj. Nanoteknologio 31, 105705–105705 (2019).
Hao, Y. et al. Hiperbranĉitaj polimeroj ebligas la uzon de arĝentaj nanopartikloj kiel stabiligiloj por inkŝpruca presado de flekseblaj cirkvitoj. R. Shuker. Chemical. 43, 2797–2803 (2019).
Keller P kaj Kawasaki HJML Konduktivaj foliaj vejnretoj produktitaj per mem-asembleado de arĝentaj nanopartikloj por eblaj aplikoj en flekseblaj sensiloj. Matt. Wright. 284, 128937.1-128937.4 (2020).
Li, J. et al. Arĝentaj nanopartiklo-ornamitaj silikaj nanosferoj kaj aroj kiel eblaj substratoj por surfac-plifortigita Raman-disĵeto. ASU Omega 6, 32879–32887 (2021).
Liu, X. et al. Grandskala fleksebla surfaco-plifortigita Raman-disĵeta sensilo (SERS) kun alta signalstabileco kaj homogeneco. ACS Application Matt. Interfaces 12, 45332–45341 (2020).
Sandeep, KG et al. Hierarkia heterostrukturo de fulerenaj nanobastonoj ornamitaj per arĝentaj nanopartikloj (Ag-FNR-oj) servas kiel efika unu-partikla sendependa SERS-substrato. fiziko. Kemia. Kemia. fiziko. 27, 18873–18878 (2018).
Emam, HE kaj Ahmed, HB Kompara studo de homometalaj kaj heterometalaj agar-bazitaj nanostrukturoj dum tinktur-katalizita degenero. internacieco. J. Biol. Grandaj molekuloj. 138, 450–461 (2019).
Emam, HE, Mikhail, MM, El-Sherbiny, S., Nagy, KS kaj Ahmed, HB Metal-dependa nanokatalizo por redukto de aromaj poluaĵoj. Merkredo. la scienco. polui. rimedo. internacieco. 27, 6459–6475 (2020).
Ahmed HB kaj Emam HE Nanostrukturoj kun triobla kerno-ŝelo (Ag-Au-Pd) kreskigitaj el semoj je ĉambra temperaturo por ebla akvopurigo. Polimero. Testo. 89, 106720 (2020).
Afiŝtempo: 26-a de novembro 2023