Þakka þér fyrir að heimsækja Nature.com. Útgáfan af vafranum sem þú notar hefur takmarkaðan CSS-stuðning. Til að ná sem bestum árangri mælum við með að nota nýrri útgáfu af vafranum þínum (eða slökkva á samhæfingarstillingu í Internet Explorer). Á meðan, til að tryggja áframhaldandi stuðning, birtum við síðuna án stíl eða JavaScript.
Í dag eru hagnýt efni með bakteríudrepandi eiginleika vinsælli. Hins vegar er hagkvæm framleiðsla á hagnýtum efnum með endingargóðum og stöðugum árangri enn áskorun. Pólývínýlalkóhól (PVA) var notað til að breyta pólýprópýlen (PP) óofnum efnum og síðan voru silfurnanóagnir (AgNP) settar á sinn stað til að framleiða PVA-breytt AgNP-hlaðið PP (vísað til sem AgNPs). /PVA/PP) efni. Innhyllun PP trefja með PVA húðun hjálpar til við að bæta verulega viðloðun hlaðinna Ag NPs við PP trefjar og Ag/PVA/PP óofnir efni sýna verulega bætta vélræna eiginleika og viðnám gegn Escherichia coli (vísað til sem E. coli). Almennt hefur Ag/PVA/PP óofinn dúkur framleiddur við 30 mM silfurammóníakstyrk betri vélræna eiginleika og bakteríudrepandi vörn gegn E. coli nær 99,99%. Efnið heldur enn framúrskarandi bakteríudrepandi virkni eftir 40 þvotta og hefur möguleika á endurtekinni notkun. Að auki hefur Ag/PVA/PP óofinn dúkur víðtæka möguleika í iðnaði vegna góðrar loftgegndræpis og raka. Þar að auki höfum við einnig þróað rúllu-á-rúllu tækni og framkvæmt forrannsóknir til að prófa hagkvæmni þessarar aðferðar.
Með vaxandi efnahagslegri hnattvæðingu hafa stórfelldar fólksflutningar aukið verulega líkur á veirusmiti, sem skýrir vel hvers vegna nýja kórónuveiran hefur svo sterka getu til að breiðast út um allan heim og er erfið að koma í veg fyrir hana1,2,3. Í þessum skilningi er brýn þörf á að þróa ný bakteríudrepandi efni, svo sem pólýprópýlen (PP) óofin efni, sem læknisfræðilegt verndarefni. Pólýprópýlen óofin efni hafa þá kosti að vera lágur eðlisþyngd, efnaóvirk og lágur kostur4, en hefur ekki bakteríudrepandi getu, stuttan líftíma og litla vörn. Þess vegna er mjög mikilvægt að veita PP óofnum efnum bakteríudrepandi eiginleika.
Sem fornt bakteríudrepandi efni hefur silfur gengið í gegnum fimm þróunarstig: kolloidal silfurlausn, silfursúlfdíazín, silfursalt, próteinsilfur og nanósilfur. Silfurnanóagnir eru sífellt meira notaðar á sviðum eins og læknisfræði5,6, leiðni7,8,9, yfirborðsbætta Raman-dreifingu10,11,12, hvataðri niðurbroti litarefna13,14,15,16 o.s.frv. Sérstaklega hafa silfurnanóagnir (AgNP) kosti umfram hefðbundin örverueyðandi efni eins og málmsölt, fjórgreind ammóníumsambönd og tríklósan vegna nauðsynlegrar bakteríuþols, stöðugleika, lágs kostnaðar og umhverfisvænni17,18,19. Að auki er hægt að festa silfurnanóagnir með stórt yfirborðsflatarmál og mikla bakteríudrepandi virkni við ullarefni20, bómullarefni21,22, pólýesterefni og önnur efni til að ná stýrðri, viðvarandi losun bakteríudrepandi silfuragna23,24. Þetta þýðir að með því að innhylja AgNP er hægt að búa til PP-efni með bakteríudrepandi virkni. Hins vegar skortir PP-non-ofinn efni virka hópa og hefur lága pólun, sem er ekki stuðlað að innlimun AgNPs. Til að vinna bug á þessum ókosti hafa sumir vísindamenn reynt að setja Ag-nanóagnir á yfirborð PP-efna með ýmsum aðferðum, þar á meðal plasmaúðun26,27, geislunarígræðslu28,29,30,31 og yfirborðshúðun32. Til dæmis kynntu Goli o.fl. [33] próteinhúðun á yfirborði PP-non-ofins efnis, þar sem amínósýrurnar á jaðri próteinlagsins geta þjónað sem akkeripunktar fyrir bindingu AgNPs og þannig náð góðum bakteríudrepandi eiginleikum. Li og samstarfsmenn34 komust að því að N-ísóprópýlakrýlamíð og N-(3-amínóprópýl)metakrýlamíðhýdróklóríð, sem voru grædd saman með útfjólubláum (UV) etsingu, sýndu sterka bakteríudrepandi virkni, þó að UV-etsunarferlið sé flókið og geti dregið úr vélrænum eiginleikum trefjanna. Oliani o.fl. bjuggu til Ag NPs-PP gelfilmur með framúrskarandi bakteríudrepandi virkni með því að formeðhöndla hreint PP með gammageislun; aðferð þeirra var þó einnig flókin. Því er það enn áskorun að framleiða endurvinnanlegt pólýprópýlen óofið efni með tilætluðum örverueyðandi virkni á skilvirkan og auðveldan hátt.
Í þessari rannsókn er pólývínýlalkóhól, umhverfisvænt og ódýrt himnuefni með góða filmumyndunargetu, mikla vatnssækni og framúrskarandi eðlis- og efnafræðilegan stöðugleika, notað til að breyta pólýprópýlenefnum. Glúkósi er notaður sem afoxunarefni36. Aukin yfirborðsorka breytts PP stuðlar að sértækri útfellingu AgNPs. Í samanburði við hreint PP-efni sýndi tilbúna Ag/PVA/PP-efnið góða endurvinnanleika, framúrskarandi bakteríudrepandi virkni gegn E. coli, góða vélræna eiginleika jafnvel eftir 40 þvottalotur og verulega öndun, kyn- og rakaþol.
PP óofinn dúkur með eðlisþyngd 25 g/m2 og 0,18 mm þykkt var útvegaður af Jiyuan Kang'an Sanitary Materials Co., Ltd. (Jiyuan, Kína) og skorinn í 5×5 cm2 blöð. Silfurnítrat (99,8%; AR) var keypt frá Xilong Scientific Co., Ltd. (Shantou, Kína). Glúkósi var keyptur frá Fuzhou Neptune Fuyao Pharmaceutical Co., Ltd. (Fuzhou, Kína). Pólývínýlalkóhól (iðnaðargráðu hvarfefni) var keypt frá Tianjin Sitong Chemical Factory (Tianjin, Kína). Afjónað vatn var notað sem leysir eða skola og var útbúið í rannsóknarstofu okkar. Næringaragar og seyði voru keypt frá Beijing Aoboxing Biotechnology Co., Ltd. (Peking, Kína). E. coli stofn (ATCC 25922) var keyptur frá Zhangzhou Bochuang Company (Zhangzhou, Kína).
PP-vefurinn sem myndaðist var þveginn með ómskoðun í etanóli í 15 mínútur. PVA-efninu sem myndaðist var bætt út í vatn og það hitað við 95°C í 2 klukkustundir til að fá vatnslausn. Síðan var glúkósi leystur upp í 10 ml af PVA-lausn með massahlutfalli 0,1%, 0,5%, 1,0% og 1,5%. Hreinsaða pólýprópýlen-óofna efnið var dýft í PVA/glúkósalausn og hitað við 60°C í 1 klukkustund. Eftir að upphitun lýkur er PP-gegndreypta óofna efnið fjarlægt úr PVA/glúkósalausninni og þurrkað við 60°C í 0,5 klukkustundir til að mynda PVA-filmu á yfirborði vefjarins, og þannig fæst PVA/PP samsett vefnaður.
Silfurnítrat er leyst upp í 10 ml af vatni undir stöðugri hræringu við stofuhita og ammóníaki er bætt við í dropatali þar til lausnin breytist úr tærri í brúnan og síðan tæran aftur til að fá silfurammóníakslausn (5–90 mM). Setjið PVA/PP óofinn dúk í silfurammóníakslausnina og hitið hann við 60°C í 1 klukkustund til að mynda Ag nanóagnir á yfirborði efnisins, skolið hann síðan þrisvar sinnum með vatni og þurrkað við 60°C í 0,5 klukkustund til að fá Ag/PVA/PP samsettan dúk.
Eftir undirbúningstilraunir smíðuðum við rúllu-á-rúllu búnað í rannsóknarstofunni fyrir stórfellda framleiðslu á samsettum efnum. Rúllarnir eru úr PTFE til að forðast aukaverkanir og mengun. Í þessu ferli er hægt að stjórna gegndreypingartíma og magni aðsogaðrar lausnar með því að stilla hraða rúllanna og fjarlægðina milli þeirra til að fá fram æskilegt Ag/PVA/PP samsett efni.
Yfirborðslögun vefjarins var rannsökuð með VEGA3 rafeindasmásjá (SEM; Japan Electronics, Japan) við 5 kV hröðunarspennu. Kristallabygging silfurnanóagna var greind með röntgengeislun (XRD; Bruker, D8 Advanced, Þýskalandi; Cu Kα geislun, λ = 0,15418 nm; spenna: 40 kV, straumur: 40 mA) á bilinu 10–80°. 2θ. Fourier umbreytingar innrauður litrófsmælir (ATR-FTIR; Nicolet 170sx, Thermo Fisher Scientific Incorporation) var notaður til að greina efnafræðilega eiginleika yfirborðsbreytts pólýprópýlenefnis. PVA breytiefni í Ag/PVA/PP samsettum efnum var mælt með hitamælingu (TGA; Mettler Toledo, Sviss) undir köfnunarefnisstraumi. Massagreining með rafleiðandi tengingu plasma (ICP-MS, ELAN DRC II, Perkin-Elmer (Hong Kong) Co., Ltd.) var notuð til að ákvarða silfurinnihald í Ag/PVA/PP samsettum efnum.
Loftgegndræpi og vatnsgufuleiðni í Ag/PVA/PP samsettum efnum (forskrift: 78 × 50 cm2) voru mæld af þriðja aðila prófunarstofnun (Tianfangbiao Standardization Certification and Testing Co., Ltd.) í samræmi við GB/T. 5453-1997 og GB/T 12704.2-2009. Fyrir hvert sýni eru tíu mismunandi punktar valdir til prófunar og gögnin sem stofnunin lætur í té eru meðaltal þessara tíu punkta.
Sóttvarnarvirkni Ag/PVA/PP samsetts efnis var mæld í samræmi við kínversku staðlana GB/T 20944.1-2007 og GB/T 20944.3- með því að nota agarplötudreifingaraðferð (eigindleg greining) og hristiflöskuaðferð (magngreining) árið 2008, talið í sömu röð. Sóttvarnarvirkni Ag/PVA/PP samsetts efnis gegn Escherichia coli var ákvörðuð við mismunandi þvottatíma. Fyrir agarplötudreifingaraðferðina er Ag/PVA/PP samsetta efnið prufusett í disk (8 mm í þvermál) með því að nota gata og fest við agar Petri-skál sem hefur verið sáð með Escherichia coli (ATCC 25922); 3,4 × 108 CFU ml-1) og síðan ræktað við 37°C og 56% rakastig í um það bil 24 klukkustundir. Hömlunarsvæðið var greint lóðrétt frá miðju disksins að innri ummáli nærliggjandi nýlendna. Með hristiflöskuaðferðinni var 2 × 2 cm2 flatur diskur útbúinn úr prófaða Ag/PVA/PP samsetta efninu og ræktaður í sjálfsofnun við 121°C og 0,1 MPa í 30 mínútur. Eftir sjálfsofnun var sýninu dýft í 5 ml Erlenmeyer-flösku sem innihélt 70 ml af seyðislausn (sviflausnarþéttni 1 × 105–4 × 105 CFU/ml) og síðan ræktaður við sveifluhita 150°C, snúninga á mínútu og 25°C í 18 klukkustundir. Eftir hristingu er ákveðið magn af bakteríusviflausn safnað og þynnt tífalt. Safnið nauðsynlegu magni af þynntri bakteríusviflausn, dreift því á agarmiðil og ræktað við 37°C og 56% rakastig í 24 klukkustundir. Formúlan til að reikna út virkni bakteríudrepandi efnis er: \(\frac{\mathrm{C}-\mathrm{A}}{\mathrm{C}}\cdot 100\%\), þar sem C og A eru fjöldi nýlendna eftir 24 klukkustundir, talið í sömu röð. Ræktað í samanburðarhópi og Ag/PVA/PP samsettum vef.
Ending Ag/PVA/PP samsettra efna var metin með þvotti samkvæmt ISO 105-C10:2006.1A. Við þvott skal dýfa prófunarefninu úr Ag/PVA/PP samsettu efni (30x40mm2) í vatnslausn sem inniheldur hefðbundið þvottaefni (5,0g/L) og þvo það við 40±2 snúninga á mínútu og 40±5 snúninga á mínútu á miklum hraða. °C í 10, 20, 30, 40 og 50 lotum. Eftir þvott er efnið skolað þrisvar sinnum með vatni og þurrkað við 50-60°C í 30 mínútur. Breyting á silfurinnihaldi eftir þvott var mæld til að ákvarða stig bakteríudrepandi virkni þess.
Mynd 1 sýnir skýringarmynd af framleiðslu á Ag/PVA/PP samsettu efni. Það er að segja, PP óofið efni er dýft í blandaða lausn af PVA og glúkósa. PP-gegndreypt óofið efni er þurrkað til að festa breytiefnið og afoxunarefnið og mynda þéttilag. Þurrkað pólýprópýlen óofið efni er dýft í silfurammóníaklausn til að setja silfurnanóagnirnar á sinn stað. Styrkur breytiefnisins, mólhlutfall glúkósa og silfurammóníaks, styrkur silfurammóníaks og hvarfhitastig hafa áhrif á útfellingu Ag nanóagna. Mynd 2a sýnir hvernig vatnssnertingarhorn Ag/PVA/PP efnisins er háð styrk breytiefnisins. Þegar styrkur breytiefnisins eykst úr 0,5 þyngdar% í 1,0 þyngdar% minnkar snertingarhorn Ag/PVA/PP efnisins verulega; þegar styrkur breytiefnisins eykst úr 1,0 þyngdar% í 2,0 þyngdar% breytist það nánast ekki. Mynd 2b sýnir rafeindasmásjármyndir af hreinum PP trefjum og Ag/PVA/PP efnum sem voru útbúin með 50 mM silfurammóníaksstyrk og mismunandi mólhlutföllum glúkósa og silfurammóníaks (1:1, 3:1, 5:1 og 9:1). . mynd. ). PP trefjarnar sem myndast eru tiltölulega sléttar. Eftir innhjúpun með PVA filmu eru sumar trefjar límdar saman; Vegna útfellingar silfurnanóagna verða trefjarnar tiltölulega hrjúfar. Þegar mólhlutfall afoxunarefnis og glúkósa eykst þykknar útfellda lagið af Ag nanóefnum smám saman og þegar mólhlutfallið eykst í 5:1 og 9:1 hafa Ag nanóefni tilhneigingu til að mynda samanlögð efni. Makróskópískar og smásjármyndir af PP trefjum verða einsleitari, sérstaklega þegar mólhlutfall afoxunarefnis og glúkósa er 5:1. Stafrænar ljósmyndir af samsvarandi sýnum sem fengust við 50 mM silfurammóníak eru sýndar á mynd S1.
Breytingar á vatnssnertihorni Ag/PVA/PP efnis við mismunandi PVA styrkleika (a), SEM myndir af Ag/PVA/PP efni sem fengust við silfurammóníakstyrk upp á 50 mM og mismunandi mólhlutföll glúkósa og silfurammóníaks [(b)); (1) PP trefjar, (2) PVA/PP trefjar, (3) mólhlutfall 1:1, (4) mólhlutfall 3:1, (5) mólhlutfall 5:1, (6) mólhlutfall 9:1], röntgengeislunarmynstur (c) og SEM mynd (d) af Ag/PVA/PP efni sem fengust við silfurammóníakstyrkleika: (1) 5 mM, (2) 10 mM, (3) 30 mM, (4) 50 mM, (5) 90 mM og (6) Ag/PP-30 mM. Viðbragðshitastigið er 60°C.
Á mynd 2c er sýnt röntgengeislunarmynstur Ag/PVA/PP efnisins sem myndast. Auk geislunartoppsins á PP trefjum 37 samsvara fjórir geislunartoppar við 2θ = ~ 37,8°, 44,2°, 64,1° og 77,3° (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), kristalfleti (3 1 1) teningslaga silfurnanóagna með miðju á yfirborðinu. Þegar styrkur silfurammóníaks eykst úr 5 í 90 mM verða röntgengeislunarmynstur Ag skarpari, sem samræmist síðari aukningu á kristöllun. Samkvæmt formúlu Scherrer voru kornastærðir Ag nanóagna sem búnar voru til með 10 mM, 30 mM og 50 mM silfurammóníaki reiknaðar sem 21,3 nm, 23,3 nm og 26,5 nm, talið í sömu röð. Þetta er vegna þess að styrkur silfurammóníaks er drifkrafturinn á bak við afoxunarviðbrögðin til að mynda málmsilfur. Með aukinni styrk silfurammóníaks eykst kjarnamyndunar- og vaxtarhraði Ag NPs. Mynd 2d sýnir SEM myndir af Ag/PVA/PP efnum sem fengust við mismunandi styrk Ag NPs. Við silfurammóníaksþéttni upp á 30 mM er útfellda lagið af Ag NPs tiltölulega einsleitt. Hins vegar, þegar styrkur silfurammóníaks er of hár, hefur einsleitni Ag NP útfellingarlagsins tilhneigingu til að minnka, sem gæti stafað af mikilli kekkjun í Ag NP útfellingarlaginu. Að auki hafa silfurnanóagnir á yfirborðinu tvær lögun: kúlulaga og hreistruð. Kúlulaga agnastærðin er um það bil 20–80 nm og hliðarstærðin er um það bil 100–300 nm (Mynd S2). Útfellingarlag Ag nanóagna á yfirborði óbreytts PP efnis er ójafnt. Að auki stuðlar hækkun hitastigs að afoxun Ag NPs (Mynd S3), en of hár viðbragðshitastig stuðlar ekki að sértækri útfellingu Ag NPs.
Mynd 3a sýnir skýringarmynd af sambandinu milli styrk silfurammóníaks, magns útfellds silfurs og bakteríudrepandi virkni Ag/PVA/PP efnisins sem var búið til. Mynd 3b sýnir bakteríudrepandi mynstur sýnanna við mismunandi styrk silfurammóníaks, sem getur beint endurspeglað bakteríudrepandi stöðu sýnanna. Þegar styrkur silfurammóníaks jókst úr 5 mM í 90 mM, jókst magn silfurútfellingar úr 13,67 g/kg í 481,81 g/kg. Þar að auki, þegar magn silfurútfellingar eykst, eykst bakteríudrepandi virkni gegn E. coli fyrst og helst síðan á háu stigi. Nánar tiltekið, þegar styrkur silfurammóníaks er 30 mM, er útfellingarmagn silfurs í Ag/PVA/PP efninu sem myndast 67,62 g/kg og bakteríudrepandi hlutfallið er 99,99%. Veljið þetta sýni sem dæmigert fyrir síðari byggingargreiningu.
(a) Tengsl milli bakteríudrepandi virkni og magns af Ag-lagi sem borið er á og styrk silfurammóníaks; (b) Ljósmyndir af bakteríuræktunarplötum teknar með stafrænni myndavél sem sýna auð sýni og sýni sem útbúin voru með 5 mM, 10 mM, 30 mM, 50 mM og 90 mM silfurammóníaki. Bakteríudrepandi virkni Ag/PVA/PP-efnis gegn Escherichia coli
Mynd 4a sýnir FTIR/ATR litróf PP, PVA/PP, Ag/PP og Ag/PVA/PP. Gleypnisvið hreinna PP trefja við 2950 cm-1 og 2916 cm-1 eru vegna ósamhverfrar teygjusveiflna –CH3 og –CH2- hópanna, og við 2867 cm-1 og 2837 cm-1 eru þau vegna samhverfrar teygjusveiflna –CH3 og –CH2 hópanna –, –CH3 og –CH2–. Gleypnisviðin við 1375 cm-1 og 1456 cm-1 eru rakin til ósamhverfra og samhverfra færslusveiflna –CH338.39. FTIR litróf Ag/PP trefja er svipað og PP trefja. Auk gleypnisviðs PP er nýi gleypnihápunkturinn við 3360 cm-1 í PVA/PP og Ag/PVA/PP efnum rakinn til teygju vetnistengisins í –OH hópnum. Þetta sýnir að PVA hefur tekist að bera á yfirborð pólýprópýlen trefja með góðum árangri. Þar að auki er hýdroxýl frásogstopp Ag/PVA/PP efnis örlítið veikari en PVA/PP efnis, sem gæti stafað af samhæfingu sumra hýdroxýlhópa við silfur.
FT-IR litróf (a), TGA ferill (b) og XPS mælingaróf (c) af hreinu PP, PVA/PP efni og Ag/PVA/PP efni, og C1s litróf af hreinu PP (d), PVA/PP PP efni (e) og Ag 3d toppur (f) af Ag/PVA/PP efni.
Á mynd 4c eru XPS litróf PP, PVA/PP og Ag/PVA/PP efna. Veikt O1s merki hreinna pólýprópýlen trefja má rekja til súrefnisþáttarins sem hefur verið aðsogaður á yfirborðið; C1s hámarkið við 284,6 eV er rakið til CH og CC (sjá mynd 4d). Í samanburði við hreina PP trefja sýnir PVA/PP efni (mynd 4e) mikla afköst við 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) og 288,5 eV (H–C=O)38. Að auki er hægt að nálga O1s litróf PVA/PP efnis með tveimur tindum við 532,3 eV og 533,2 eV41 (mynd S4), þessir C1s tindar samsvara C–OH og H–C=O (hýdroxýlhópar PVA og aldehýð glúkósahópur), sem er í samræmi við FTIR gögnin. Ag/PVA/PP óofna efnið heldur O1s litrófinu fyrir C-OH (532,3 eV) og HC=O (533,2 eV) (mynd S5), sem samanstendur af 65,81% (atómprósent) C, 22,89,% O og 11,31% Ag (mynd S4). Sérstaklega sanna tindarnir fyrir Ag3d5/2 og Ag3d3/2 við 368,2 eV og 374,2 eV (mynd 4f) enn frekar að Ag NP eru efnuð á yfirborði PVA/PP42 óofins efnis.
TGA-kúrfurnar (mynd 4b) af hreinu PP, Ag/PP efni og Ag/PVA/PP efni sýna að þau gangast undir svipuð varmabrotunarferli og útfelling Ag NPs leiðir til lítilsháttar hækkunar á varmabrotunarhita PP trefja (frá 480 °C (PP trefjar) í 495 °C), hugsanlega vegna myndunar Ag-hindrunar43. Á sama tíma var eftirstandandi magn hreinna sýna af PP, Ag/PP, Ag/PVA/PP, Ag/PVA/PP-W50 og Ag/PP-W50 eftir upphitun við 800 °C 1,32%, 16,26% og 13,86%, eða 9,88% og 2,12% í sömu röð (viðskeytið W50 vísar hér til 50 þvotta). Afgangurinn af hreinu PP er rakinn til óhreininda og afgangurinn af sýnunum til Ag NPs, og munurinn á afgangsmagni sýna sem hlaðin eru silfri ætti að vera vegna mismunandi magns af silfurnanóögnum sem eru hlaðnar á þau. Þar að auki, eftir þvott á Ag/PP efni 50 sinnum, hafði afgangssilfurinnihaldið minnkað um 94,65% og afgangssilfurinnihald Ag/PVA/PP efnisins hafði minnkað um 31,74%. Þetta sýnir að PVA innhylkingarhúðun getur á áhrifaríkan hátt bætt viðloðun AgNPs við PP fylkið.
Til að meta þægindi við notkun voru loftgegndræpi og vatnsgufuleiðni í undirbúnu pólýprópýlenefni mæld. Almennt séð tengist öndun hitauppstreymi notandans, sérstaklega í heitu og röku umhverfi44. Eins og sést á mynd 5a er loftgegndræpi hreins PP 2050 mm/s og eftir breytingu á PVA minnkar það í 856 mm/s. Þetta er vegna þess að PVA filman sem myndast á yfirborði PP trefjanna og ofna hlutans hjálpar til við að minnka bilið milli trefjanna. Eftir að Ag NPs hafa verið borið á eykst loftgegndræpi PP efnisins vegna notkunar á PVA húð þegar Ag NPs eru bornir á. Að auki hefur öndun Ag/PVA/PP efna tilhneigingu til að minnka þegar silfurammóníakstyrkur eykst úr 10 í 50 mmól. Þetta gæti stafað af því að þykkt silfurútfellingarinnar eykst með aukinni silfurammóníakstyrk, sem hjálpar til við að draga úr fjölda svitahola og líkum á að vatnsgufa fari í gegnum þær.
(a) Loftgegndræpi Ag/PVA/PP efna sem framleidd eru með mismunandi styrk silfurammóníaks; (b) Vatnsgufugegndræpi Ag/PVA/PP efna sem framleidd eru með mismunandi styrk silfurammóníaks; (c) Ýmsir breytir Togferill Ag efnis/PVA/PP sem fengin eru við mismunandi styrk; (d) Togferill Ag/PVA/PP efnis sem fengin eru við mismunandi styrk silfurammóníaks (Ag/PVA/PP efni sem fengin eru við 30 mM silfurammóníaksstyrk er einnig sýnd) (Berið saman togferla PP efna eftir 40 þvottalotur).
Loftgufuflutningshraði er annar mikilvægur mælikvarði á hitauppstreymi efnis45. Það kemur í ljós að rakagefnvægi efna er aðallega háð öndun og yfirborðseiginleikum. Það er að segja, loftgegndræpi er aðallega háð fjölda sviga; yfirborðseiginleikar hafa áhrif á rakagefnvægi vatnssækinna hópa í gegnum aðsog-dreifingu-frásog vatnssameinda. Eins og sést á mynd 5b er rakagefnvægi hreinna PP trefja 4810 g/(m2·24klst). Eftir innsiglun með PVA húðun minnkar fjöldi gata í PP trefjunum, en rakagefnvægi PVA/PP efnisins eykst í 5070 g/(m2·24klst), þar sem rakagefnvægi þess er aðallega ákvarðað af yfirborðseiginleikum, ekki sviga. Eftir útfellingu AgNPs jókst rakagefnvægi Ag/PVA/PP efnis enn frekar. Einkum er hámarks rakagefnvægi Ag/PVA/PP efnis sem fæst við silfurammóníakstyrk upp á 30 mM 10300 g/(m2·24klst). Á sama tíma getur mismunandi rakaþol Ag/PVA/PP efna sem fengin eru við mismunandi styrk silfurammóníaks tengst mismunandi þykkt silfurútfellingslagsins og fjölda sviga þess.
Vélrænir eiginleikar efna hafa mikil áhrif á endingartíma þeirra, sérstaklega sem endurvinnanlegt efni46. Mynd 5c sýnir togspennukúrfu Ag/PVA/PP efnis. Togstyrkur hreins PP er aðeins 2,23 MPa, en togstyrkur 1 þyngdarprósents PVA/PP efnis eykst verulega, upp í 4,56 MPa, sem bendir til þess að innlimun PVA PP efnis batni verulega vélræna eiginleika þess. Togstyrkur og slitþol PVA/PP efnis eykst með aukinni styrk PVA breytiefnisins, þar sem PVA himnan getur rofið spennuna og styrkt PP trefjarnar. Hins vegar, þegar styrkur breytiefnisins eykst í 1,5 þyngdarprósent, gerir klístrað PVA pólýprópýlen efni stíft, sem hefur alvarleg áhrif á þægindi við notkun.
Í samanburði við hreint PP og PVA/PP efni er togstyrkur og slitlenging Ag/PVA/PP efna enn frekar bætt þar sem Ag nanóagnir sem eru jafnt dreifðar á yfirborð PP trefja geta dreift álaginu47,48. Það má sjá að togstyrkur Ag/PP trefja er hærri en hjá hreinu PP og nær 3,36 MPa (Mynd 5d), sem staðfestir sterk og styrkjandi áhrif Ag nanóagna. Sérstaklega sýnir Ag/PVA/PP efni sem framleitt er við silfurammóníakstyrk upp á 30 mM (í stað 50 mM) hámarks togstyrk og slitlengingu, sem er enn vegna jafnrar útfellingar Ag nanóagna sem og jafnrar útfellingar. Samankoma silfurnanóagna við aðstæður með miklum silfurammóníakstyrk. Að auki, eftir 40 þvottalotur, minnkaði togstyrkur og slitteygjanleiki Ag/PVA/PP efnis sem útbúið var með 30 mM silfurammóníakstyrk um 32,7% og 26,8%, talið í sömu röð (Mynd 5d), sem gæti tengst litlu tapi á silfurnanóögnum sem settust út eftir þetta.
Myndir 6a og b sýna ljósmyndir teknar með stafrænum myndavélum af Ag/PVA/PP efni og Ag/PP efni eftir þvott í 0, 10, 20, 30, 40 og 50 lotur við 30 mM silfurammóníakþéttni. Dökkgrátt Ag/PVA/PP efni og Ag/PP efni verða smám saman ljósgrátt eftir þvott; og litabreytingin á fyrra efninu við þvott virðist ekki vera eins alvarleg og á því seinna. Að auki, samanborið við Ag/PP efni, minnkaði silfurinnihald Ag/PVA/PP efnis tiltölulega hægt eftir þvott; eftir þvott 20 sinnum eða oftar hélt fyrra efninu hærra silfurinnihaldi en það síðara (Mynd 6c). Þetta bendir til þess að innhúðun PP trefja með PVA húðun geti bætt viðloðun Ag NP við PP trefjar verulega. Mynd 6d sýnir SEM myndir af Ag/PVA/PP efni og Ag/PP efni eftir þvott í 10, 40 og 50 lotur. Ag/PVA/PP efni tapa minna af Ag NPs við þvott en Ag/PP efni, einnig vegna þess að PVA-húðin hjálpar til við að bæta viðloðun Ag NPs við PP trefjar.
(a) Ljósmyndir af Ag/PP efni teknar með stafrænni myndavél (teknar við 30 mM silfurammóníakstyrk) eftir þvott í 0, 10, 20, 30, 40 og 50 þvottahringrásir (1-6); (b) Ag/PVA/PP ljósmyndir af efnum teknar með stafrænni myndavél (teknar við 30 mM silfurammóníakstyrk) eftir þvott í 0, 10, 20, 30, 40 og 50 þvottahringrásir (1-6); (c) Breytingar á silfurinnihaldi efnanna tveggja yfir þvottahringrásir; (d) SEM myndir af Ag/PVA/PP efni (1-3) og Ag/PP efni (4-6) eftir 10, 40 og 50 þvottahringrásir.
Mynd 7 sýnir bakteríudrepandi virkni Ag/PVA/PP efna og ljósmyndir teknar úr stafrænum myndavélum gegn E. coli eftir 10, 20, 30 og 40 þvottalotur. Eftir 10 og 20 þvotta var bakteríudrepandi virkni Ag/PVA/PP efna 99,99% og 99,93%, sem sýnir framúrskarandi bakteríudrepandi virkni. Bakteríudrepandi gildi Ag/PVA/PP efna minnkaði lítillega eftir 30 og 40 þvottalotur, sem stafaði af tapi á AgNP eftir langtímaþvott. Hins vegar er bakteríudrepandi hlutfall Ag/PP efna eftir 40 þvotta aðeins 80,16%. Það er augljóst að bakteríudrepandi áhrif Ag/PP efna eftir 40 þvottalotur eru mun minni en hjá Ag/PVA/PP efnum.
(a) Virkni gegn E. coli bakteríum. (b) Til samanburðar eru einnig sýndar ljósmyndir af Ag/PVA/PP efninu teknar með stafrænni myndavél eftir að Ag/PP efnið hefur verið þvegið við 30 mM silfurammóníakstyrk í 10, 20, 30, 40 og 40 lotur.
Á mynd 8 er skýringarmynd sýnd á framleiðslu stórfellds Ag/PVA/PP efnis með tveggja þrepa rúllu-á-rúllu aðferð. Það er að segja, PVA/glúkósa lausnin var lögð í bleyti í rúllugrindinni í ákveðinn tíma, síðan tekin út og síðan gegndreypuð með silfurammóníaklausn á sama hátt til að fá Ag/PVA/PP efni. (Mynd 8a). Ag/PVA/PP efnið sem myndaðist viðheldur enn framúrskarandi bakteríudrepandi virkni jafnvel þótt það sé látið liggja í eitt ár. Fyrir stórfellda framleiðslu á Ag/PVA/PP efnum voru PP óofnu efnið gegndreypt í samfelldu rúlluferli og síðan látið fara í gegnum PVA/glúkósa lausn og silfurammóníaklausn í röð og unnin. Tvær aðferðir fylgja. Meðfylgjandi myndbönd. Gegndreyptingartíminn er stjórnaður með því að stilla hraða valsans og magn aðsogaðrar lausnar er stjórnað með því að stilla fjarlægðina milli valsanna (Mynd 8b), og þannig fæst stórt Ag/PVA/PP óofið efni af stærð (50 cm × 80 cm) og söfnunarvals. Allt ferlið er einfalt og skilvirkt, sem stuðlar að stórfelldri framleiðslu.
Skýringarmynd af framleiðslu stórra markafurða (a) og skýringarmynd af rúlluferlinu við framleiðslu á Ag/PVA/PP óofnum efnum (b).
Silfurinnihaldandi PVA/PP óofin efni eru framleidd með einfaldri vökvaútfellingartækni á staðnum ásamt rúllu-í-rúllu aðferðinni. Í samanburði við PP efni og PVA/PP efni eru vélrænir eiginleikar Ag/PVA/PP óofins efnis verulega bættir þar sem PVA þéttilagið getur bætt viðloðun Ag NPs við PP trefjar verulega. Að auki er hægt að stjórna magni PVA og innihaldi silfur NPs í Ag/PVA/PP óofna efninu vel með því að stilla styrk PVA/glúkósa lausnar og silfur ammóníak lausnar. Sérstaklega sýndi Ag/PVA/PP óofinn efni sem var framleiddur með 30 mM silfur ammóníak lausn bestu vélrænu eiginleikana og hélt framúrskarandi bakteríudrepandi virkni gegn E. coli jafnvel eftir 40 þvottahringrásir, sem sýnir góðan gróðurvarnaeiginleika. PP óofinn efni. Í samanburði við aðrar heimildir sýndu efnin sem við fengum með einfaldari aðferðum betri þvottþol. Að auki hefur Ag/PVA/PP óofni efnið sem myndaðist kjörinn rakagefnvægi og þægindi í notkun, sem getur auðveldað notkun þess í iðnaði.
Takið með öll gögn sem aflað var eða greind voru í þessari rannsókn (og fylgigögn með þeim).
Russell, SM o.fl. Líffræðilegir skynjarar til að berjast gegn frumuboðastormi COVID-19: áskoranir framundan. ACS Sens. 5, 1506–1513 (2020).
Zaeem S, Chong JH, Shankaranarayanan V og Harkey A. COVID-19 og viðbrögð margra líffæra. núverandi. spurning. hjarta. 45, 100618 (2020).
Zhang R o.fl. Áætlanir um fjölda kórónaveirutilfella árið 2019 í Kína eru leiðréttar eftir stigi og landlægum svæðum. front. medicine. 14, 199–209 (2020).
Gao J. o.fl. Sveigjanlegt, ofurvatnsfælið og mjög leiðandi óofið pólýprópýlen samsett efni til varnar gegn rafsegultruflunum. Chemical. engineer. J. 364, 493–502 (2019).
Raihan M. o.fl. Þróun fjölnota pólýakrýlnítríl/silfur nanó-samsettra filma: bakteríudrepandi virkni, hvatavirkni, leiðni, útfjólublá vörn og virkir SERS skynjarar. J. Matt. resource. technologies. 9, 9380–9394 (2020).
Dawadi S, Katuwal S, Gupta A, Lamichane U og Parajuli N. Núverandi rannsóknir á silfurnanóögnum: myndun, einkenni og notkun. J. Nanomaterials. 2021, 6687290 (2021).
Deng Da, Chen Zhi, Hu Yong, Ma Jian, Tong YDN Einföld aðferð til að útbúa silfurbundið leiðandi blek og bera það á tíðnivalískum fleti. Nanotechnology 31, 105705–105705 (2019).
Hao, Y. o.fl. Ofurgreinóttar fjölliður gera kleift að nota silfurnanóagnir sem stöðugleikaefni fyrir bleksprautuprentun á sveigjanlegum rafrásum. R. Shuker. Chemical. 43, 2797–2803 (2019).
Keller P og Kawasaki HJML Leiðandi blaðæðanet framleidd með sjálfsamsetningu silfurnanóagna fyrir mögulega notkun í sveigjanlegum skynjurum. Matt. Wright. 284, 128937.1-128937.4 (2020).
Li, J. o.fl. Kísilnanókúlur og fylki skreyttar með silfrinanóögnum sem hugsanleg undirlag fyrir yfirborðsbætta Raman-dreifingu. ASU Omega 6, 32879–32887 (2021).
Liu, X. o.fl. Stórfelldur sveigjanlegur yfirborðsbættur Raman dreifingarnemi (SERS) með mikilli merkjastöðugleika og einsleitni. ACS Application Matt. Interfaces 12, 45332–45341 (2020).
Sandeep, KG o.fl. Stigveldisskipt misbygging af fúleren nanóstöngum skreyttum með silfurnanóögnum (Ag-FNR) þjónar sem áhrifaríkt SERS undirlag fyrir eina agna óháð hvort annað. eðlisfræði. Efnafræði. Efnafræði. 27, 18873–18878 (2018).
Emam, HE og Ahmed, HB. Samanburðarrannsókn á nanóbyggingum úr einsleitum og ólíkum málmum úr agar við litarefnishvataða niðurbrot. Internationality. J. Biol. Large molecules. 138, 450–461 (2019).
Emam, HE, Mikhail, MM, El-Sherbiny, S., Nagy, KS og Ahmed, HB. Málmháð nanóhvötun til að draga úr arómatískum mengunarefnum. Miðvikudagur. vísindin. mengun. auðlind. alþjóðasamfélag. 27, 6459–6475 (2020).
Ahmed HB og Emam HE Þrefaldar kjarnahjúps nanóbyggingar (Ag-Au-Pd) ræktaðar úr fræjum við stofuhita til mögulegrar vatnshreinsunar. fjölliða. próf. 89, 106720 (2020).
Birtingartími: 26. nóvember 2023