Nature.com сайтына кіргеніңіз үшін рахмет. Сіз пайдаланып жатқан шолғыш нұсқасында шектеулі CSS қолдауы бар. Жақсы нәтижеге қол жеткізу үшін шолғыштың жаңарақ нұсқасын пайдалану ұсынылады (немесе Internet Explorer шолғышында үйлесімділік режимін өшіру). Әзірге тұрақты қолдауды қамтамасыз ету үшін біз сайтты сәндеусіз немесе JavaScriptсіз көрсетеміз.
Бүгінгі күні бактерияға қарсы қасиеттері бар функционалды маталар танымал. Дегенмен, ұзақ және тұрақты өнімділігі бар функционалды маталарды үнемді өндіру қиын мәселе болып қала береді. Поливинил спирті (PVA) полипропиленді (PP) тоқыма емес матаны модификациялау үшін пайдаланылды, содан кейін күміс нанобөлшектері (AgNPs) PVA модификацияланған AgNPs жүктелген PP (AgNPs деп аталады) алу үшін in situ қойылды. /PVA/PP) мата. PVA жабынының көмегімен PP талшықтарын инкапсуляциялау жүктелген Ag NPs PP талшықтарына адгезиясын айтарлықтай жақсартуға көмектеседі, ал Ag/PVA/PP тоқыма емес бұйымдары айтарлықтай жақсартылған механикалық қасиеттерді және ішек таяқшаларына (E. coli деп аталады) төзімділігін көрсетеді. Жалпы алғанда, 30 мм күміс аммиак концентрациясында өндірілген Ag/PVA/PP тоқыма емес мата жақсы механикалық қасиеттерге ие және E. coli-ге қарсы бактерияға қарсы қорғаныс деңгейі 99,99% жетеді. Мата 40 рет жуудан кейін де тамаша бактерияға қарсы белсенділікті сақтайды және қайталап пайдалану мүмкіндігіне ие. Сонымен қатар, Ag/PVA/PP тоқыма емес матаның жақсы ауа өткізгіштігі мен ылғал өткізгіштігінің арқасында өнеркәсіпте кең қолдану перспективалары бар. Сонымен қатар, біз орамнан орам технологиясын әзірледік және осы әдістің орындылығын тексеру үшін алдын ала барлау жүргіздік.
Экономикалық жаһанданудың тереңдеуімен халықтың ауқымды қозғалысы вирустың берілу мүмкіндігін айтарлықтай арттырды, бұл жаңа коронавирустың неліктен бүкіл әлемге таралу қабілетінің соншалықты күшті екенін және оның алдын алу қиын екенін жақсы түсіндіреді1,2,3. Осы тұрғыдан алғанда, медициналық қорғаныс материалдары ретінде полипропиленді (PP) тоқыма емес материалдар сияқты жаңа бактерияға қарсы материалдарды тез арада әзірлеу қажет. Полипропилен тоқыма емес матаның төмен тығыздығы, химиялық инерттілігі және арзандығы4 артықшылықтары бар, бірақ бактерияға қарсы қабілеті жоқ, қызмет ету мерзімі қысқа және қорғаныс тиімділігі төмен. Сондықтан PP тоқыма емес материалдарға бактерияға қарсы қасиеттерді беру өте маңызды.
Ежелгі антибактериалды агент ретінде күміс бес даму сатысынан өтті: күмістің коллоидты ерітіндісі, күміс сульфадиазин, күміс тұзы, күміс күміс және нанокүміс. Күміс нанобөлшектері медицина5,6, өткізгіштік7,8,9, беттік күшейтілген Раман шашырауы10,11,12, бояғыштардың каталитикалық ыдырауы13,14,15,16 және т.б. сияқты салаларда көбірек қолданылуда. Атап айтқанда, күміс нанобөлшектерінің (AgNPs) дәстүрлі аммональды тұздарға, металдарға қарсы агенттерге қарағанда артықшылықтары бар. қосылыстар мен триклозан олардың қажетті бактериялық төзімділігіне, тұрақтылығына, төмен құнына және қоршаған ортаға қолайлылығына байланысты17,18,19. Сонымен қатар, үлкен спецификалық бетінің ауданы және жоғары бактерияға қарсы белсенділігі бар күміс нанобөлшектерін жүн маталар20, мақта маталар21,22, полиэфирлі маталар және басқа да маталар бактерияға қарсы күміс бөлшектерінің бақыланатын, тұрақты шығарылуына қол жеткізу үшін бекітілуі мүмкін23,24. Бұл AgNP-ті инкапсуляциялау арқылы бактерияға қарсы белсенділігі бар PP маталарды жасауға болатынын білдіреді. Дегенмен, PP тоқыма емес бұйымдарының функционалдық топтары жоқ және төмен полярлығы бар, бұл AgNPs инкапсуляциясына қолайлы емес. Бұл кемшілікті жою үшін кейбір зерттеушілер плазмалық бүрку26,27, радиациялық егу 28,29,30,31 және бетті жабу32 сияқты әртүрлі модификация әдістерін қолдана отырып, PP маталарының бетіне Ag нанобөлшектерін қоюға тырысты. Мысалы, Голи және т.б. [33] PP тоқыма емес матаның бетіне протеинді жабынды енгізді, ақуыз қабатының шеткі жағындағы аминқышқылдары AgNP байланыстыру үшін тірек нүктелері ретінде қызмет ете алады, осылайша жақсы бактерияға қарсы қасиеттерге қол жеткізеді. белсенділік. Ли және әріптестері 34 ультракүлгін (УК) ою арқылы біріктірілген N-изопропилакриламид пен N-(3-аминопропил)метакриламид гидрохлоридінің микробқа қарсы әсері күшті екенін анықтады, дегенмен ультракүлгін сәулелену процесі күрделі және механикалық қасиеттерді нашарлатуы мүмкін. талшықтар. . Олиани және басқалар гамма-сәулеленумен таза РР алдын ала өңдеу арқылы тамаша бактерияға қарсы белсенділігі бар Ag NPs-PP гель қабықшаларын дайындады; дегенмен, олардың әдісі де күрделі болды. Осылайша, қажетті микробқа қарсы белсенділігі бар қайта өңделетін полипропиленнен жасалған тоқыма емес бұйымдарды тиімді және оңай өндіру қиын болып қала береді.
Бұл зерттеуде полипропиленді маталарды модификациялау үшін жақсы пленка түзу қабілеті, жоғары гидрофильділігі және тамаша физикалық және химиялық тұрақтылығы бар экологиялық таза және арзан мембраналық материал поливинил спирті қолданылады. Глюкоза тотықсыздандырғыш ретінде қолданылады36. Модификацияланған РП беттік энергиясының жоғарылауы AgNP-тің селективті тұндыруына ықпал етеді. Таза PP матамен салыстырғанда, дайындалған Ag/PVA/PP мата жақсы қайта өңдеуге қабілетті, E. coli-ге қарсы тамаша бактерияға қарсы белсенділік, 40 жуу циклынан кейін де жақсы механикалық қасиеттер және айтарлықтай тыныс алу, жыныс және ылғал өткізгіштік көрсетті.
Меншікті салмағы 25 г/м2 және қалыңдығы 0,18 мм PP тоқыма емес матаны Jiyuan Kang'an Sanitary Materials Co., Ltd. (Jiyuan, Қытай) қамтамасыз етті және 5×5 см2 өлшемді парақтарға кесті. Күміс нитраты (99,8%; AR) Xilong Scientific Co., Ltd. (Шантоу, Қытай) компаниясынан сатып алынды. Глюкоза Fuzhou Neptune Fuyao Pharmaceutical Co., Ltd. (Фучжоу, Қытай) компаниясынан сатып алынды. Поливинил спирті (өнеркәсіптік реагент) Тяньцзинь Ситонг химиялық фабрикасынан (Тяньцзинь, Қытай) сатып алынды. Дейондандырылған су еріткіш немесе шаю ретінде қолданылды және біздің зертханада дайындалды. Қоректік агар мен сорпа Beijing Aoboxing Biotechnology Co., Ltd. (Бейжің, Қытай) компаниясынан сатып алынды. E. coli штаммы (ATCC 25922) Zhangzhou Bochuang компаниясынан (Чжанчжоу, Қытай) сатып алынды.
Алынған PP тінін этанолда 15 минут бойы ультрадыбыстықпен жуды. Алынған ПВА суға қосылып, сулы ерітінді алу үшін 95°C температурада 2 сағат қыздырылды. Содан кейін глюкоза массалық үлесі 0,1%, 0,5%, 1,0% және 1,5% болатын 10 мл PVA ерітіндісінде ерітілді. Тазартылған полипропилен тоқыма емес мата PVA/глюкоза ерітіндісіне батырылды және 60°C температурада 1 сағат бойы қыздырылды. Қыздыру аяқталғаннан кейін PP сіңдірілген тоқыма емес мата PVA/глюкоза ерітіндісінен алынады және тордың бетінде PVA пленкасы пайда болу үшін 60°C температурада 0,5 сағат кептіріледі, осылайша PVA/PP композиті алынады. тоқыма.
Күміс нитратын бөлме температурасында үнемі араластыра отырып, 10 мл суда ерітеді және күміс аммиак ерітіндісін (5–90 мМ) алу үшін ерітінді мөлдірден қоңырға дейін және қайтадан мөлдір болғанша аммиакты тамшылатып қосады. PVA/PP тоқыма емес матаны күміс аммиак ерітіндісіне салыңыз және матаның бетінде Ag нанобөлшектерін in situ қалыптастыру үшін оны 60°C температурада 1 сағат қыздырыңыз, содан кейін оны үш рет сумен шайыңыз және 60°C температурада құрғатыңыз. Ag/PVA/PP композиттік матасын алу үшін 0,5 сағат бойы C.
Алдын ала тәжірибелерден кейін біз композиттік маталарды кең көлемде өндіруге арналған зертханада орамнан орамға арналған жабдықты жасадық. Жағымсыз реакциялар мен ластануды болдырмау үшін роликтер PTFE-ден жасалған. Бұл процесс барысында сіңдіру уақыты мен адсорбцияланған ерітіндінің мөлшерін роликтердің жылдамдығын және роликтер арасындағы қашықтықты реттеу арқылы қажетті Ag/PVA/PP композиттік матасын алуға болады.
Тіндердің бетінің морфологиясы VEGA3 сканерлеуші электрондық микроскоптың (SEM; Japan Electronics, Жапония) көмегімен 5 кВ үдеткіш кернеуде зерттелді. Күміс нанобөлшектерінің кристалдық құрылымы рентгендік дифракциямен (XRD; Bruker, D8 Advanced, Германия; Cu Kα сәулеленуі, λ = 0,15418 нм; кернеу: 40 кВ, ток: 40 мА) 10–80° диапазонында талданды. 2θ. Фурье түрлендіру инфрақызыл спектрометрі (ATR-FTIR; Nicolet 170sx, Thermo Fisher Scientific Incorporation) беті модификацияланған полипропилен матаның химиялық сипаттамаларын талдау үшін пайдаланылды. Ag/PVA/PP композиттік маталарының PVA модификаторының мазмұны азот ағыны астында термогравиметриялық талдау (TGA; Mettler Toledo, Швейцария) арқылы өлшенді. Ag/PVA/PP композиттік маталарының күміс құрамын анықтау үшін индуктивті байланысқан плазмалық масс-спектрометрия (ICP-MS, ELAN DRC II, Perkin-Elmer (Hong Kong) Co., Ltd.) пайдаланылды.
Ag/PVA/PP композиттік матаның ауа өткізгіштігі мен су буының өту жылдамдығы (спецификация: 78×50см2) GB/T сәйкес үшінші тарап сынақ агенттігімен (Tianfangbiao Standardization Certification and Testing Co., Ltd.) өлшенді. 5453-1997 және GB/T 12704.2-2009. Әрбір үлгі үшін тестілеу үшін он түрлі ұпай таңдалады, ал агенттік ұсынған деректер он ұпайдың орташа мәні болып табылады.
Ag/PVA/PP композиттік матаның бактерияға қарсы белсенділігі GB/T 20944.1-2007 және GB/T 20944.3- қытай стандарттарына сәйкес агар пластинасының диффузиялық әдісі (сапалық талдау) және шайқау колбасының әдісі (сандық талдау) арқылы өлшенді. . тиісінше 2008 жылы. Ag/PVA/PP композиттік матаның ішек таяқшасына қарсы бактерияға қарсы белсенділігі әртүрлі жуу уақыттарында анықталды. Агар пластинасының диффузия әдісі үшін сынақ Ag/PVA/PP композиттік матаны пуансонды пайдаланып дискіге теседі (диаметрі: 8 мм) және ішек таяқшасы (ATCC 25922) егілген агар Петри табақшасына бекітіледі. ; 3,4 × 108 КҚБ мл-1), содан кейін шамамен 24 сағат бойы 37°C және 56% салыстырмалы ылғалдылықта инкубациялады. Тежеу аймағы дискінің ортасынан қоршаған колониялардың ішкі шеңберіне дейін тігінен талданған. Шайқау колбасының әдісін қолдана отырып, сыналған Ag/PVA/PP композиттік матасынан 2 × 2 см2 жалпақ пластина дайындалды және сорпа ортасында 121°C және 0,1 МПа 30 минут бойы автоклавталады. Автоклавтаудан кейін үлгі 70 мл сорпа культурасының ерітіндісі (суспензия концентрациясы 1 × 105–4 × 105 КҚБ/мл) бар 5 мл Эрленмейер колбасына батырылды, содан кейін 150 °C тербелмелі температурада инкубацияланды. айн/мин және 25°C 18 сағат бойы. Шайқағаннан кейін бактериялық суспензияның белгілі бір мөлшерін жинап, оны он есе сұйылтыңыз. Сұйылтылған бактериялық суспензияның қажетті мөлшерін жинап, оны агар ортасына жағыңыз және 37°С және 56% салыстырмалы ылғалдылықта 24 сағат бойы өсіріңіз. Бактерияға қарсы тиімділікті есептеу формуласы: \(\frac{\mathrm{C}-\mathrm{A}}{\mathrm{C}}\cdot 100\%\), мұндағы C және A тиісінше 24 сағаттан кейінгі колониялар саны. Бақылау тобында және Ag/PVA/PP композиттік тінінде өсіріледі.
Ag/PVA/PP композиттік маталардың беріктігі ISO 105-C10:2006.1A стандартына сәйкес жуу арқылы бағаланды. Жуу кезінде сынақ Ag/PVA/PP композиттік матаны (30x40мм2) құрамында коммерциялық жуғыш зат (5,0 г/л) бар сулы ерітіндіге батырыңыз және оны 40±2 айн/мин және 40±5 айн/мин жылдамдықта жуыңыз. жоғары жылдамдық. °C 10, 20, 30, 40 және 50 цикл. Жуғаннан кейін матаны үш рет сумен шайып, 50-60°С температурада 30 минут кептіреді. Бактерияға қарсы белсенділік дәрежесін анықтау үшін жуудан кейінгі күміс құрамының өзгеруі өлшенді.
1-суретте Ag/PVA/PP композиттік матаны дайындаудың схемалық диаграммасы көрсетілген. Яғни, PP тоқыма емес материал PVA және глюкозаның аралас ерітіндісіне батырылады. ПР сіңдірілген тоқыма емес материал модификаторды және герметикалық қабатты қалыптастыру үшін қалпына келтіру агентін бекіту үшін кептіріледі. Кептірілген полипропилен тоқыма емес мата күміс нанобөлшектерін орнында қою үшін күміс аммиак ерітіндісіне батырылады. Модификатордың концентрациясы, глюкозаның күміс аммиакына молярлық қатынасы, күміс аммиак концентрациясы және реакция температурасы Ag NPs тұнбасына әсер етеді. маңызды факторлар болып табылады. 2а суретте Ag/PVA/PP матаның сумен жанасу бұрышының модификатор концентрациясына тәуелділігі көрсетілген. Модификатор концентрациясы 0,5 масса% -дан 1,0 масса% -ға дейін жоғарылағанда, Ag/PVA/PP матаның жанасу бұрышы айтарлықтай төмендейді; модификатордың концентрациясы 1,0 масс.%-дан 2,0 масс.%-ға дейін өскенде, ол іс жүзінде өзгермейді. 2 b суретінде 50 мМ күміс аммиак концентрациясында дайындалған таза PP талшықтарының және Ag/PVA/PP маталарының SEM кескіндері және глюкозаның күміс аммиакқа әртүрлі молярлық қатынасы (1:1, 3:1, 5:1 және 9:1) көрсетілген. . сурет. ). Алынған PP талшығы салыстырмалы түрде тегіс. PVA пленкасымен инкапсуляциядан кейін кейбір талшықтар бір-біріне жабыстырылады; Күміс нанобөлшектерінің тұндырылуына байланысты талшықтар салыстырмалы түрде кедір-бұдыр болады. Тотықсыздандырғыштың глюкозаға молярлық қатынасы артқан сайын, Ag NPs-тің тұндырылған қабаты бірте-бірте қалыңдайды, ал молярлық қатынас 5:1 және 9:1-ге дейін артқан сайын, Ag NPs агрегаттар түзуге бейім. PP талшығының макроскопиялық және микроскопиялық кескіндері, әсіресе тотықсыздандырғыштың глюкозаға молярлық қатынасы 5:1 болғанда біркелкі болады. 50 мМ күміс аммиак кезінде алынған сәйкес үлгілердің сандық фотосуреттері S1 суретте көрсетілген.
Әртүрлі PVA концентрациясында Ag/PVA/PP матаның сумен жанасу бұрышының өзгеруі (a), күміс аммиак концентрациясы 50 мМ және глюкоза мен күміс аммиактың әртүрлі молярлық қатынасында алынған Ag/PVA/PP матасының SEM суреттері [(b))) ; (1) PP талшығы, (2) PVA/PP талшығы, (3) молярлық қатынас 1:1, (4) молярлық қатынас 3:1, (5) молярлық қатынас 5:1, (6) молярлық қатынас 9: 1], рентгендік дифракция үлгісі (c) және Ag/PVA/PP матасының (d) күміс (аммиак) концентрациясында алынған SEM кескіні (d) күміс (аммиак: аммиак1) 10) мМ, (3) 30 мМ, (4) 50 мМ , (5) 90 мМ және (6) Ag/PP-30 мМ. Реакция температурасы 60°С.
2c-суретте алынған Ag/PVA/PP матаның рентгендік дифракция үлгісі көрсетілген. PP талшығының 37 дифракциялық шыңынан басқа, 2θ = ~ 37,8°, 44,2°, 64,1° және 77,3° төрт дифракция шыңы (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), Кристалл жазықтығына (3ublesic cent 1-бөлшегі) сәйкес келеді. Күміс аммиак концентрациясы 5-тен 90 мМ-ге дейін артқан сайын, Ag-нің XRD үлгілері кристалдылықтың кейінгі ұлғаюына сәйкес айқынырақ болады. Шеррер формуласына сәйкес 10 мм, 30 мм және 50 мм күміс аммиакпен дайындалған Ag нанобөлшектерінің түйір өлшемдері сәйкесінше 21,3 нм, 23,3 нм және 26,5 нм болып есептелді. Себебі күміс аммиак концентрациясы металл күмісті түзу үшін қалпына келтіру реакциясының қозғаушы күші болып табылады. Күміс аммиак концентрациясының жоғарылауымен Ag NPs ядролану және өсу жылдамдығы артады. 2d суретте Ag аммиакының әртүрлі концентрацияларында алынған Ag/PVA/PP маталарының SEM кескіндері көрсетілген. 30 мМ күміс аммиак концентрациясында Ag NPs шөгінді қабаты салыстырмалы түрде біртекті болады. Алайда, күміс аммиак концентрациясы тым жоғары болғанда, Ag NP шөгу қабатының біркелкілігі төмендеуге бейім болады, бұл Ag NP тұндыру қабатындағы күшті агломерацияға байланысты болуы мүмкін. Сонымен қатар, бетіндегі күміс нанобөлшектерінің екі пішіні бар: сфералық және қабыршақты. Сфералық бөлшектердің өлшемі шамамен 20–80 нм, ал пластинкалы бүйірлік өлшемі шамамен 100–300 нм (S2 сурет). Модификацияланбаған PP матаның бетіндегі Ag нанобөлшектерінің тұндыру қабаты біркелкі емес. Сонымен қатар, температураның жоғарылауы Ag NPs азаюына ықпал етеді (S3 сурет), бірақ тым жоғары реакция температурасы Ag NPs селективті тұнбаға ықпал етпейді.
3а суретте күміс аммиак концентрациясы, тұндырылған күміс мөлшері және дайындалған Ag/PVA/PP матаның бактерияға қарсы белсенділігі арасындағы байланыс схемалық түрде көрсетілген. 3b-суретте үлгілердің бактерияға қарсы күйін тікелей көрсете алатын күміс аммиактың әртүрлі концентрациясындағы үлгілердің бактерияға қарсы үлгілері көрсетілген. Күміс аммиакының концентрациясы 5 мм-ден 90 мм-ге дейін өскен кезде күміс жауын-шашын мөлшері 13,67 г/кг-дан 481,81 г/кг-ға дейін өсті. Сонымен қатар, күміс шөгінділерінің мөлшері артқан сайын, E. coli-ге қарсы бактерияға қарсы белсенділік бастапқыда жоғарылайды, содан кейін жоғары деңгейде қалады. Атап айтқанда, күміс аммиак концентрациясы 30 мМ болғанда, нәтижесінде алынған Ag/PVA/PP матасында күмістің тұндыру мөлшері 67,62 г/кг, ал бактерияға қарсы көрсеткіші 99,99% құрайды. және келесі құрылымдық сипаттама үшін өкіл ретінде осы үлгіні таңдаңыз.
(а) бактерияға қарсы белсенділік деңгейі мен қолданылатын Ag қабатының мөлшері мен күміс аммиак концентрациясы арасындағы байланыс; (b) 5 мм, 10 мм, 30 мм, 50 мм және 90 мм күміс аммиак арқылы дайындалған бос үлгілер мен үлгілерді көрсететін сандық камерамен түсірілген бактериалды культуралық пластиналардың фотосуреттері. Ag/PVA/PP матаның ішек таяқшасына қарсы бактерияға қарсы белсенділігі
4а суретте PP, PVA/PP, Ag/PP және Ag/PVA/PP FTIR/ATR спектрлері көрсетілген. Таза PP талшығының 2950 см-1 және 2916 см-1 жұтылу жолақтары –СН3 және –СН2- топтарының асимметриялық созылу тербелісіне, ал 2867 см-1 және 2837 см-1 –СН2 –СН3 топтарының симметриялық созылу тербелісіне байланысты. –CH3 және –CH2–. 1375 см–1 және 1456 см–1 абсорбция жолақтары –CH338.39 симметриялы емес және симметриялық ығысу тербелістеріне жатады. Ag/PP талшығының FTIR спектрі PP талшығының спектріне ұқсас. РР жұтылу жолағына қосымша, PVA/PP және Ag/PVA/PP маталарының 3360 см-1 жаңа сіңіру шыңы –OH тобының сутегі байланысының созылуына жатқызылады. Бұл PVA полипропилен талшығының бетіне сәтті қолданылғанын көрсетеді. Сонымен қатар, Ag/PVA/PP матасының гидроксилді сіңіру шыңы PVA/PP матасынан сәл әлсіз, бұл кейбір гидроксил топтарының күміспен үйлестірілуіне байланысты болуы мүмкін.
Таза PP, PVA/PP матаның және Ag/PVA/PP матаның FT-IR спектрі (a), TGA қисығы (b) және XPS өлшеу спектрі (c) және Ag/PVA/PP матаның таза PP (d), PVA/PP PP матасының (e) және Ag 3d шыңының (f) спектрі.
Суретте 4c суретте PP, PVA/PP және Ag/PVA/PP маталарының XPS спектрлері көрсетілген. Таза полипропилен талшығының әлсіз O 1s сигналын бетіне адсорбцияланған оттегі элементіне жатқызуға болады; 284,6 эВ кезінде C 1s шыңы CH және CC-ге жатқызылады (4d суретін қараңыз). Таза PP талшығымен салыстырғанда, PVA/PP матасы (4е сурет) 284,6 эВ (C–C/C–H), 285,6 эВ (C–O–H), 284,6 эВ (C–C/C–H), 285,6 эВ (C–O–H) және eV385. Сонымен қатар, PVA/PP матасының O 1s спектрін 532,3 эВ және 533,2 эВ41 (S4-сурет) екі шыңы арқылы жақындатуға болады (S4-сурет), бұл C 1s шыңдары C–OH және H–C=O (PVA гидроксил топтары және альдегид глюкоза тобы) сәйкес келеді, бұл деректерге сәйкес келеді. Ag/PVA/PP тоқыма емес мата 65,81% (атомдық пайыз) C, 22.89. % O және 11,31% Ag (Fig) құрайтын C-OH (532,3 эВ) және HC=O (533,2 эВ) (S5 сурет) O 1s спектрін сақтайды. Атап айтқанда, 368,2 эВ және 374,2 эВ кезінде Ag 3d5/2 және Ag 3d3/2 шыңдары (4f-сурет) PVA/PP42 тоқыма емес матаның бетінде Ag NP қосылатынын одан әрі дәлелдейді.
Таза PP, Ag/PP мата және Ag/PVA/PP матаның TGA қисық сызықтары (4б-сурет) олардың ұқсас термиялық ыдырау процестерінен өтетінін көрсетеді, ал Ag NPs шөгуі РР термиялық деградация температурасының шамалы өсуіне әкеледі. талшықтар PVA/PP талшықтары (480 °C (PP талшықтары) бастап 495 °C дейін), мүмкін Ag тосқауылының түзілуіне байланысты43. Бұл ретте 800°C температурада қыздырғаннан кейін PP, Ag/PP, Ag/PVA/PP, Ag/PVA/PP-W50 және Ag/PP-W50 таза үлгілерінің қалдық мөлшері 1,32%, 16,26% және 13,86% құрады. % тиісінше 9,88% және 2,12% (мұндағы W50 жұрнағы 50 жуу циклін білдіреді). Таза PP қалғаны қоспаларға, ал қалған үлгілердің қалған бөлігі Ag NPs-ке жатады және күміспен жүктелген үлгілердің қалдық санындағы айырмашылық оларға жүктелген күміс нанобөлшектерінің әртүрлі мөлшерімен байланысты болуы керек. Сонымен қатар, Ag/PP матасын 50 рет жуғаннан кейін қалдық күміс мөлшері 94,65%-ға, ал Ag/PVA/PP матасындағы қалдық күміс мөлшері шамамен 31,74%-ға төмендеді. Бұл PVA инкапсуляциялау жабыны AgNPs PP матрицасына адгезиясын тиімді жақсарта алатынын көрсетеді.
Кию ыңғайлылығын бағалау үшін дайындалған полипропилен матаның ауа өткізгіштігі мен су буының өту жылдамдығы өлшенді. Жалпы айтқанда, тыныс алу мүмкіндігі пайдаланушының жылулық жайлылығына байланысты, әсіресе ыстық және ылғалды ортада44. 5а-суретте көрсетілгендей, таза ПП-ның ауа өткізгіштігі 2050 мм/с, ал ПВА модификациясынан кейін 856 мм/с дейін төмендейді. Өйткені PP талшығы мен тоқылған бөлігінің бетінде пайда болған PVA пленкасы талшықтар арасындағы саңылауларды азайтуға көмектеседі. Ag NPs қолданғаннан кейін PP матаның ауа өткізгіштігі Ag NP қолдану кезінде PVA жабынының жұмсалуына байланысты артады. Сонымен қатар, күміс аммиак концентрациясы 10-нан 50 ммольге дейін артқан сайын Ag/PVA/PP маталарының тыныс алу қабілеті төмендейді. Бұл күміс аммиак концентрациясының жоғарылауымен күміс кен орнының қалыңдығының артуымен байланысты болуы мүмкін, бұл кеуектер санын және олар арқылы өтетін су буының ықтималдығын азайтуға көмектеседі.
(а) күміс аммиактың әртүрлі концентрациясымен дайындалған Ag/PVA/PP маталарының ауа өткізгіштігі; (b) күміс аммиактың әртүрлі концентрациясымен дайындалған Ag/PVA/PP маталарының су буының өтуі; (c) Түрлі модификаторлар Әртүрлі концентрацияларда алынған Ag Fabric/PVA/PP созылу қисығы; (d) Күміс аммиактың әртүрлі концентрацияларында алынған Ag/PVA/PP матаның созылу қисығы (30 мм күміс аммиак концентрациясында алынған Ag/PVA/PP матасы да көрсетілген) (40 жуу циклінен кейін PP маталарының созылу қисықтарын салыстырыңыз).
Су буының өту жылдамдығы матаның жылулық жайлылығының тағы бір маңызды көрсеткіші болып табылады45. Маталардың ылғал өткізгіштігіне негізінен тыныс алу және беттік қасиеттері әсер етеді екен. Яғни, ауа өткізгіштігі негізінен кеуектер санына байланысты; беттік қасиеттері гидрофильді топтардың ылғал өткізгіштігіне су молекулаларының адсорбция-диффузия-десорбциясы арқылы әсер етеді. 5б-суретте көрсетілгендей таза PP талшығының ылғал өткізгіштігі 4810 г/(м2·24сағ). ПВА жабынымен нығыздағаннан кейін PP талшығындағы саңылаулардың саны азаяды, бірақ PVA/PP матаның ылғал өткізгіштігі 5070 г/(м2·24 сағ) дейін артады, өйткені оның ылғал өткізгіштігі негізінен бетінің қасиеттерімен анықталады. кеуектер емес. AgNP тұндырғаннан кейін Ag/PVA/PP матаның ылғал өткізгіштігі одан әрі жоғарылады. Атап айтқанда, 30 мМ күміс аммиак концентрациясында алынған Ag/PVA/PP матаның максималды ылғал өткізгіштігі 10300 г/(м2·24сағ). Сонымен бірге күміс аммиактың әртүрлі концентрациясында алынған Ag/PVA/PP маталарының әртүрлі ылғал өткізгіштігі күміс тұндыру қабатының қалыңдығы мен оның кеуектерінің санының айырмашылығымен байланысты болуы мүмкін.
Матаның механикалық қасиеттері олардың қызмет ету мерзіміне қатты әсер етеді, әсіресе қайта өңделетін материалдар ретінде46. 5c суретте Ag/PVA/PP матаның созылу кернеуінің қисығы көрсетілген. Таза ПП-ның созылу беріктігі небәрі 2,23 МПа құрайды, ал массасы 1% PVA/PP матаның созылу беріктігі 4,56 МПа дейін айтарлықтай артады, бұл PVA PP матасының инкапсуляциясы оның механикалық қасиеттерін айтарлықтай жақсартуға көмектесетінін көрсетеді. қасиеттері. PVA/PP матасының үзілуі кезінде созылу күші мен ұзаруы PVA модификаторының концентрациясының жоғарылауымен артады, өйткені PVA пленкасы кернеуді бұзып, PP талшығын нығайта алады. Дегенмен, модификатордың концентрациясы 1,5 масс.%-ға дейін өскенде, жабысқақ PVA полипропиленді матаны қатты етеді, бұл киюге ыңғайлылыққа айтарлықтай әсер етеді.
Таза PP және PVA/PP маталарымен салыстырғанда, Ag/PVA/PP маталарының үзілу кезіндегі созылу күші мен ұзаруы одан әрі жақсарады, себебі PP талшықтарының бетіне біркелкі бөлінген Ag нанобөлшектері жүктемені тарата алады47,48. Көріп отырғанымыздай, Ag/PP талшығының созылу беріктігі таза РР-ден жоғары, 3,36 МПа-ға жетеді (5г-сурет), бұл Ag NPs күшті және күшейтетін әсерін растайды. Атап айтқанда, 30 мМ күміс аммиак концентрациясында (50 мМ орнына) өндірілген Ag/PVA/PP матасы үзілу кезінде максималды созылу беріктігі мен ұзаруын көрсетеді, бұл әлі де Ag NPs біркелкі тұндыруымен, сондай-ақ біркелкі тұндырумен байланысты. Күміс аммиакының жоғары концентрациясы жағдайында күміс NPs агрегациясы. Сонымен қатар, 40 жуу циклынан кейін 30 мМ күміс аммиак концентрациясында дайындалған Ag/PVA/PP матаның үзілу кезіндегі созылу беріктігі мен созылуы тиісінше 32,7% және 26,8% төмендеді (5d-сурет), бұл осыдан кейін тұндырылған күміс нанобөлшектерінің аздап жоғалуымен байланысты болуы мүмкін.
6a және b суреттерінде 30 мМ күміс аммиак концентрациясында 0, 10, 20, 30, 40 және 50 циклдер үшін жуудан кейін Ag/PVA/PP матаның және Ag/PP матаның сандық камера фотосуреттері көрсетілген. Қою сұр Ag/PVA/PP матасы және Ag/PP матасы жуудан кейін біртіндеп ашық сұр болады; ал жуу кезінде біріншісінің түсінің өзгеруі екіншісіндегідей ауыр емес сияқты. Сонымен қатар, Ag/PP матасымен салыстырғанда, Ag/PVA/PP матасының күміс мөлшері жуудан кейін салыстырмалы түрде баяу төмендеді; 20 немесе одан да көп рет жуудан кейін біріншісі соңғысына қарағанда жоғары күмісті сақтап қалды (6c-сурет). Бұл PVA жабыны бар PP талшықтарын инкапсуляциялау Ag NPs PP талшықтарына адгезиясын айтарлықтай жақсарта алатынын көрсетеді. 6d суретінде 10, 40 және 50 циклдер үшін жуудан кейінгі Ag/PVA/PP матаның және Ag/PP матаның SEM кескіндері көрсетілген. Ag/PVA/PP маталары Ag/PP маталарына қарағанда жуу кезінде Ag NPs жоғалтуын азырақ сезінеді, өйткені PVA инкапсуляциялау жабыны Ag NPs PP талшықтарына адгезиясын жақсартуға көмектеседі.
(a) 0, 10, 20, 30, 40 және 50 цикл (1-6) үшін жуудан кейін сандық камерамен (30 мм күміс аммиак концентрациясында түсірілген) түсірілген Ag/PP матасының фотосуреттері; (b) Ag/PVA/PP 0, 10, 20, 30, 40 және 50 цикл (1-6) үшін жуудан кейін сандық камерамен (30 мм күміс аммиак концентрациясында түсірілген) түсірілген маталардың фотосуреттері; (c) жуу циклдары бойынша екі матаның күміс құрамының өзгеруі; (d) 10, 40 және 50 жуу циклдарынан кейінгі Ag/PVA/PP матаның (1-3) және Ag/PP матаның (4-6) SEM кескіндері.
7-суретте 10, 20, 30 және 40 жуу циклынан кейін E. coli-ге қарсы Ag/PVA/PP маталарының бактерияға қарсы белсенділігі және сандық камера фотосуреттері көрсетілген. 10 және 20 рет жуудан кейін Ag/PVA/PP маталарының бактерияға қарсы көрсеткіштері 99,99% және 99,93% деңгейінде қалып, тамаша бактерияға қарсы белсенділікті көрсетті. Ag/PVA/PP матаның бактерияға қарсы деңгейі 30 және 40 рет жуудан кейін аздап төмендеді, бұл ұзақ уақыт жуудан кейін AgNP жоғалтуына байланысты болды. Дегенмен, 40 рет жуудан кейін Ag/PP матаның бактерияға қарсы көрсеткіші небәрі 80,16% құрайды. 40 жуу циклынан кейін Ag/PP матаның бактерияға қарсы әсері Ag/PVA/PP матасына қарағанда әлдеқайда аз екені анық.
а) E. coli-ге қарсы бактерияға қарсы белсенділік деңгейі. (b) Салыстыру үшін, 10, 20, 30, 40 және 40 циклдер үшін 30 мМ күміс аммиак концентрациясында Ag/PP матасын жуғаннан кейін сандық камерамен түсірілген Ag/PVA/PP матаның фотосуреттері де көрсетілген.
Суретте 8-суретте екі сатылы орамнан орамға трассаны қолданып, үлкен масштабты Ag/PVA/PP матасын дайындау схемалық түрде көрсетілген. Яғни, ПВА/глюкоза ерітіндісін орам жақтауында белгілі бір уақыт бойы сіңдіріп, содан кейін шығарып, содан кейін Ag/PVA/PP матасын алу үшін сол әдіспен күміс аммиак ерітіндісімен сіңдірді. (8а-сурет). Алынған Ag/PVA/PP матасы 1 жыл қалдырылғанның өзінде тамаша бактерияға қарсы белсенділікті сақтайды. Ag/PVA/PP маталарын кең көлемде дайындау үшін алынған PP тоқыма емес бұйымдар үздіксіз орам процесінде сіңдірілген, содан кейін PVA/глюкоза ерітіндісі мен күміс аммиак ерітіндісі арқылы дәйекті түрде өтіп, өңделген. екі әдіс. Қосылған бейнелер. Сіңдіру уақыты роликтің жылдамдығын реттеу арқылы бақыланады, ал адсорбцияланған ерітіндінің мөлшері роликтер арасындағы қашықтықты реттеу арқылы бақыланады (8б-сурет), сол арқылы үлкен өлшемдегі (50 см × 80 см) мақсатты Ag/PVA/PP тоқыма емес мата алынады. ) және жинаушы ролик. Бүкіл процесс қарапайым және тиімді, бұл кең ауқымды өндіріске қолайлы.
Ірі габаритті мақсатты бұйымдарды өндірудің схемалық диаграммасы (а) және Ag/PVA/PP тоқыма емес материалдарын өндіруге арналған орамдық процестің схемалық диаграммасы (b).
Құрамында күміс бар PVA/PP тоқыма емес материалдар орамнан орамға дейін біріктірілген қарапайым in-situ сұйық фазалық тұндыру технологиясы арқылы шығарылады. PP матамен және PVA/PP матамен салыстырғанда, дайындалған Ag/PVA/PP тоқыма емес матаның механикалық қасиеттері айтарлықтай жақсарады, себебі PVA тығыздағыш қабаты Ag NPs PP талшықтарына адгезиясын айтарлықтай жақсарта алады. Бұған қоса, PVA/глюкоза ерітіндісі мен күміс аммиак ерітіндісінің концентрацияларын реттеу арқылы Ag/PVA/PP тоқыма емес маталардағы PVA жүктеме мөлшері мен күміс NPs мазмұнын жақсы бақылауға болады. Атап айтқанда, 30 мМ күміс аммиак ерітіндісімен дайындалған Ag/PVA/PP тоқыма емес мата ең жақсы механикалық қасиеттерді көрсетті және 40 жуу циклынан кейін де E. coli-ге қарсы тамаша бактерияға қарсы белсенділікті сақтап, ластануға қарсы жақсы потенциалды көрсетті. PP тоқыма емес материал. Басқа әдебиет деректерімен салыстырғанда, біз қарапайым әдістер арқылы алынған маталар жууға жақсы төзімділік көрсетті. Сонымен қатар, нәтижесінде алынған Ag/PVA/PP тоқыма емес матаның мінсіз ылғал өткізгіштігі мен киюге ыңғайлылығы бар, бұл оны өнеркәсіптік қолданбаларда қолдануды жеңілдетеді.
Осы зерттеу барысында алынған немесе талданған барлық деректерді (және оларды қолдайтын ақпарат файлдарын) қосыңыз.
Рассел, SM және т.б. COVID-19 цитокиндік дауылмен күресуге арналған биосенсорлар: алда тұрған міндеттер. ACS сенсоры 5, 1506–1513 (2020).
Zaeem S, Chong JH, Shankaranarayanan V және Harkey A. COVID-19 және көп мүшелердің жауаптары. ток. сұрақ. жүрек. 45, 100618 (2020 ж.).
Чжан Р және т.б. Қытайда 2019 жылы коронавирус ауруын жұқтырғандар санының бағалауы кезең және эндемиялық аймақтар бойынша түзетілген. алдыңғы. дәрі. 14, 199–209 (2020).
Гао Дж. және т.б. Электромагниттік кедергілерден қорғауға арналған икемді, супергидрофобты және жоғары өткізгіштігі жоғары тоқыма емес полипропиленнен жасалған композициялық материал. Химиялық. инженер. J. 364, 493–502 (2019).
Райхан М. және т.б. Көп функционалды полиакрилонитрил/күміс нанокомпозитті қабықшаларды әзірлеу: бактерияға қарсы белсенділік, каталитикалық белсенділік, өткізгіштік, ультракүлгін сәулелерден қорғау және белсенді SERS сенсорлары. Дж. Мэтт. ресурс. технологиялар. 9, 9380–9394 (2020 ж.).
Dawadi S, Katuwal S, Gupta A, Lamichane U және Parajuli N. Күміс нанобөлшектері бойынша ағымдағы зерттеулер: синтез, сипаттама және қолдану. J. Наноматериалдар. 2021 ж., 6687290 (2021 ж.).
Дэн Да, Чен Чжи, Ху Йонг, Ма Цзян, Тонг YDN Күміс негізіндегі өткізгіш сияны дайындауға және оны жиілікті таңдайтын беттерге қолдануға арналған қарапайым процесс. Нанотехнология 31, 105705–105705 (2019 ж.).
Хао, Ю және т.б. Гипертармақталған полимерлер күміс нанобөлшектерін икемді тізбектерді сия бүріккіш басып шығару үшін тұрақтандырғыш ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Р.Шүкер. Химиялық. 43, 2797–2803 (2019 ж.).
Keller P және Kawasaki HJML икемді сенсорлардағы әлеуетті қолданбалар үшін күміс нанобөлшектерді өздігінен құрастыру арқылы жасалған өткізгіш жапырақ тамыр желілері. Мэтт. Райт. 284, 128937.1-128937.4 (2020 ж.).
Ли, Дж. және т.б. Күміс нанобөлшектермен безендірілген кремнеземдік наносфералар мен массивтер беті жақсартылған Раман шашырауы үшін әлеуетті субстраттар ретінде. ASU Omega 6, 32879–32887 (2021).
Лю, X. және т.б. Сигналдың жоғары тұрақтылығы мен біркелкілігі бар кең ауқымды икемді беті жақсартылған Raman шашырау сенсоры (SERS). ACS қолданбасы Matt. 12, 45332–45341 интерфейстері (2020).
Сандип, К.Г. және т.б. Күміс нанобөлшектермен (Ag-FNRs) безендірілген фуллерен наноторларының иерархиялық гетероструктурасы тиімді бір бөлшектен тәуелсіз SERS субстраты ретінде қызмет етеді. физика. Химиялық. Химиялық. физика. 27, 18873–18878 (2018).
Эмам, Х.Е және Ахмед, Н.Б. Бояғышпен катализделген деградация кезінде гомометаллдық және гетерометаллдық агар негізіндегі наноқұрылымдарды салыстырмалы зерттеу. интернационалдық. Дж.Биол. Үлкен молекулалар. 138, 450–461 (2019 ж.).
Эмам, Х.Е., Михаил, М.М., Эль-Шербины, С., Наги, К.С. және Ахмед, ХБ хош иісті ластаушы заттарды азайту үшін металға тәуелді нанокатализ. сәрсенбі. ғылым. ластау. ресурс. интернационалдық. 27, 6459–6475 (2020 ж.).
Ахмед ХБ және Эмам ХЭ потенциалды суды тазарту үшін бөлме температурасында тұқымдардан өсірілген үш ядролы қабық (Ag-Au-Pd) наноқұрылымдары. полимер. сынақ. 89, 106720 (2020 ж.).
Жіберу уақыты: 26 қараша 2023 ж