Nature.com сайтына киргениңиз үчүн рахмат. Сиз колдонуп жаткан браузердин версиясы чектелген CSS колдоосуна ээ. Мыкты натыйжалар үчүн браузериңиздин жаңыраак версиясын колдонууну сунуштайбыз (же Internet Explorerде шайкештик режимин өчүрүүнү). Ошол эле учурда, үзгүлтүксүз колдоону камсыз кылуу үчүн биз сайтты стилдөөсүз же JavaScriptсиз көрсөтүп жатабыз.
Бүгүнкү күндө антибактериалдык касиеттери бар функционалдык кездемелер көбүрөөк популярдуулукка ээ. Бирок, бышык жана ырааттуу иштеши менен функционалдык кездемелерди үнөмдүү өндүрүү кыйынчылык бойдон калууда. Поливинил спирти (PVA) полипропиленди (PP) токулган эмес кездемени өзгөртүү үчүн колдонулган, андан кийин күмүш нанобөлүкчөлөрү (AgNPs) PVA-модификацияланган AgNPs жүктөлгөн PP (AgNPs деп аталат) өндүрүү үчүн жеринде сакталган. /PVA/PP) кездеме. PVA каптоо менен PP жипчелеринин капсулдалышы жүктөлгөн Ag NPтердин РР булаларына адгезиясын олуттуу жакшыртууга жардам берет, ал эми Ag/PVA/PP токулган эместер кыйла жакшыртылган механикалык касиеттерин жана ичеги таякчасына (E. coli деп аталат) туруктуулугун көрсөтөт. Жалпысынан алганда, 30mM күмүш аммиак концентрациясында өндүрүлгөн Ag/PVA/PP nonwoven кездеме жакшы механикалык касиеттерге ээ жана E. coli каршы антибактериалдык коргоо курсу 99,99% жетет. Кездеме 40 жолу жуугандан кийин дагы эң сонун антибактериалдык активдүүлүгүн сактайт жана кайталап колдонуу мүмкүнчүлүгүнө ээ. Мындан тышкары, Ag/PVA/PP токулган эмес кездеме жакшы аба өткөргүчтүгү жана ным өткөргүчтүгү үчүн өнөр жайда кеңири колдонуу келечегине ээ. Мындан тышкары, биз ошондой эле ролл-то-ролл технологиясын иштеп чыктык жана бул ыкманын максатка ылайыктуулугун текшерүү үчүн алдын ала чалгындоо иштерин жүргүздүк.
Экономикалык глобализациянын тереңдеши менен калктын масштабдуу кыймылдары вирустун жугуу мүмкүнчүлүгүн бир топ жогорулатты, бул роман коронавирустун дүйнө жүзү боюнча ушунчалык күчтүү жайылуу жөндөмүнө ээ жана алдын алуу кыйын экенин жакшы түшүндүрөт1,2,3. Бул жагынан алганда, медициналык коргоочу материалдар катары жаңы антибактериалдык материалдарды, мисалы, полипропиленден (PP) токулган эмес материалдарды иштеп чыгуу зарыл. Полипропилен токулган эмес кездеме аз тыгыздык, химиялык инерттүүлүк жана арзан баа4 артыкчылыктарга ээ, бирок антибактериалдык жөндөмү, кыска кызмат мөөнөтү жана коргоонун натыйжалуулугу төмөн. Ошондуктан, PP токулган эмес материалдарга антибактериалдык касиеттерди берүү чоң мааниге ээ.
Байыркы антибактериалдык агент катары күмүш өнүгүүнүн беш баскычын басып өттү: коллоиддик күмүш эритмеси, күмүш сульфадиазин, күмүш тузу, күмүш протеин жана наносок. Күмүш нанобөлүкчөлөрү медицина5,6, өткөргүчтүк7,8,9, үстүнкү Раман чачыратуу10,11,12, боёктордун каталитикалык деградациясы13,14,15,16 ж.б. сыяктуу тармактарда көбүрөөк колдонулууда. Атап айтканда, күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн (AgNPs) салттуу аммоналдык квалификациялык агенттерге караганда артыкчылыктары бар. кошулмалар жана триклозан, алардын талап кылынган бактериялык туруктуулугуна, туруктуулугуна, арзан баасына жана экологиялык жактан алгылыктуулугуна байланыштуу17,18,19. Мындан тышкары, күмүш нанобөлүкчөлөрү чоң белгилүү беттик аянты жана антибактериалдык активдүүлүгү менен жүндөн жасалган кездемелер20, пахта кездемелери21,22, полиэстер кездемелери жана башка кездемелерди антибактериалдык күмүш бөлүкчөлөрүнүн23,24 көзөмөлдөнгөн, туруктуу релизине жетүү үчүн тиркелет. Бул AgNPтерди капсулдаштыруу менен антибактериалдык активдүүлүгү бар РР кездемелерин түзүүгө болот дегенди билдирет. Бирок, PP токулбаган материалдарда функционалдык топтор жок жана полярдуулугу төмөн, бул AgNPтердин капсуласына шарт түзбөйт. Бул кемчиликти жоюу үчүн, кээ бир изилдөөчүлөр ар кандай модификациялоо ыкмаларын, анын ичинде плазманы чачуу26,27, радиациялык кыйыштыруу28,29,30,31 жана беттик каптоо32 аркылуу PP кездемелеринин бетине Ag нанобөлүкчөлөрүн салууга аракет кылышкан. Мисалы, Голи жана башкалар. [33] PP токулбаган кездеменин бетине протеиндик каптоо киргизген, белок катмарынын четиндеги аминокислоталар AgNPs байланышы үчүн анкердик чекиттер катары кызмат кыла алат, ошону менен жакшы антибактериалдык касиеттерге жетишет. активдүүлүк. Ли жана кесиптештери 34 N-изопропилакриламид жана N-(3-аминопропил)метакриламид гидрохлориди ультрафиолет (UV) менен кошо кыйыштырылган, микробго каршы күчтүү активдүүлүктү көрсөтүшкөн, бирок UV менен иштетүү процесси татаал жана механикалык касиеттерин начарлатышы мүмкүн. жипчелер. . Oliani et al гамма нурлануу менен таза PP pretreating менен сонун антибактериалдык иш менен Ag NPs-PP гел тасмаларды даярдалган; бирок алардын методу да татаал болгон. Ошентип, керектүү антимикробдук активдүүлүгү менен кайра иштетилүүчү полипропиленден токулган эмес буюмдарды натыйжалуу жана оңой өндүрүү кыйынчылык бойдон калууда.
Бул изилдөөдө полипропилендик кездемелерди модификациялоо үчүн поливинил спирти, экологиялык жактан таза жана арзан мембраналык материал болуп, жакшы пленка түзүүчү жөндөмдүүлүгү, гидрофилдүүлүгү жогору, физикалык жана химиялык туруктуулугу жакшы. Глюкоза азайтуучу агент катары колдонулат36. Өзгөртүлгөн РПнын беттик энергиясынын көбөйүшү AgNPтердин тандалма катмарлануусуна өбөлгө түзөт. Таза PP кездеме менен салыштырганда, даярдалган Ag/PVA/PP кездеме жакшы кайра иштетүүгө жөндөмдүүлүгүн, E. coliге каршы эң сонун антибактериалдык активдүүлүгүн, 40 жуу циклинен кийин да жакшы механикалык касиеттерин жана олуттуу дем алуу, жыныстык жана нымдуулук өткөрүмдүүлүгүн көрсөттү.
Салыштырмалуу салмагы 25 г/м2 жана калыңдыгы 0,18 мм болгон PP токулбаган кездеме Jiyuan Kang'an Sanitary Materials Co., Ltd. (Цзиюань, Кытай) тарабынан берилген жана 5×5 см2 өлчөмдүү барактарга кесилген. Күмүш нитраты (99,8%; AR) Xilong Scientific Co., Ltd. (Шантоу, Кытай) компаниясынан сатылып алынган. Глюкоза Fuzhou Neptune Fuyao Pharmaceutical Co., Ltd. (Фучжоу, Кытай) компаниясынан сатып алынган. Поливинил спирти (өнөр жайлык реагент) Тяньцзинь Ситонг химиялык фабрикасынан (Тяньцзинь, Кытай) сатылып алынган. Деионизацияланган суу эриткич же чайкоо катары колдонулган жана биздин лабораторияда даярдалган. Nutrient агары жана сорпосу Beijing Aoboxing Biotechnology Co., Ltd. компаниясынан (Пекин, Кытай) сатылып алынган. E. coli штаммы (ATCC 25922) Zhangzhou Bochuang компаниясынан (Чжанчжоу, Кытай) сатылып алынган.
Алынган PP кыртыш этанол менен 15 мүнөт УЗИ менен жуулган. Алынган ПВА сууга кошулуп, суулуу эритмени алуу үчүн 95°С температурада 2 саат ысытылды. Андан кийин глюкоза 0,1%, 0,5%, 1,0% жана 1,5% массалык үлүшү менен 10 мл PVA эритмесинде эриди. Тазаланган полипропиленден жасалган токулган кездеме PVA/глюкоза эритмесине чөмүлдүрүлүп, 60°C температурада 1 саат ысытылган. Жылытуу аяктагандан кийин, РР импрегнирленген токулбаган кездеме PVA/глюкоза эритмесинен чыгарылып, 60°C температурада 0,5 саат кургатылгандыктан, желе бетинде PVA пленкасы пайда болот, ошону менен PVA/PP композициясы алынат. текстиль.
Күмүш нитраты 10 мл сууда бөлмө температурасында тынымсыз аралаштыруу менен эритилип, аммиакты тамчылатып, эритме тунуктан күрөңгө жана кайра тунук болгонго чейин кошуп, күмүш аммиак эритмесин (5–90 мМ) алат. PVA/PP токулган эмес кездемени күмүш аммиак эритмесинин ичине салып, кездеменин бетинде Ag нанобөлүкчөлөрүн in situ пайда кылуу үчүн 60°Cде 1 саат ысытыңыз, андан кийин аны үч жолу суу менен чайкаңыз жана 60°Cде кургатыңыз. C Ag/PVA/PP курама кездеме алуу үчүн 0,5 саат.
Алдын ала эксперименттерден кийин ком-позиттик кездемелерди ири ел-чемде чыгаруу учун лабораторияда рулон-то-ролдук жабдууларды курдук. Терс реакцияларды жана булганууну болтурбоо үчүн роликтер PTFEден жасалган. Бул процесстин жүрүшүндө импрегнация убактысын жана адсорбцияланган эритменин көлөмүн роликтердин ылдамдыгын жана роликтердин ортосундагы аралыкты жөнгө салуу аркылуу каалаган Ag/PVA/PP курама кездемесин алууга болот.
Кыртыштын бетинин морфологиясы VEGA3 сканерлөөчү электрондук микроскоптун (SEM; Japan Electronics, Japan) жардамы менен 5 кВ тездетүүчү чыңалууда изилденген. Күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн кристаллдык түзүлүшү рентген нурларынын дифракциясы (XRD; Bruker, D8 Advanced, Германия; Cu Ka радиациясы, λ = 0,15418 нм; чыңалуу: 40 кВ, ток: 40 мА) 10–80° диапазонунда талданды. 2θ. Фурье трансформациясынын инфракызыл спектрометри (ATR-FTIR; Nicolet 170sx, Thermo Fisher Scientific Incorporation) беттик модификацияланган полипропилен кездемесинин химиялык мүнөздөмөлөрүн талдоо үчүн колдонулган. Ag/PVA/PP композит кездемелериндеги PVA модификаторунун мазмуну азот агымынын астында термогравиметриялык анализ (TGA; Mettler Toledo, Switzerland) менен өлчөнгөн. Ag/PVA/PP композит кездемелериндеги күмүш курамын аныктоо үчүн индуктивдүү кошулган плазма масс-спектрометри (ICP-MS, ELAN DRC II, Perkin-Elmer (Гонконг) Co., Ltd.) колдонулган.
Ag / PVA / PP курама кездемеден аба өткөргүчтүгү жана суу буусунун өткөрүү ылдамдыгы (спецификация: 78 × 50cm2) GB / T ылайык үчүнчү тараптын тестирлөө агенттиги (Tianfangbiao Standardization Certification and Testing Co., Ltd.) тарабынан ченелген. 5453-1997 жана GB/T 12704.2-2009. Ар бир үлгү үчүн тестирлөө үчүн он түрдүү упай тандалып алынат жана агенттик тарабынан берилген маалыматтар он баллдын орточо көрсөткүчү болуп саналат.
Ag/PVA/PP композициялык кездемесинин бактерияга каршы активдүүлүгү агар пластинасынын диффузиялык ыкмасын (сапаттык анализ) жана чайкоочу колба ыкмасын (сандык анализ) колдонуу менен GB/T 20944.1-2007 жана GB/T 20944.3- кытай стандарттарына ылайык өлчөнгөн. . тиешелүүлүгүнө жараша 2008-жылы. Ag/PVA/PP композиттик кездемесинин ичеги таякчасына каршы бактерияга каршы активдүүлүгү ар кандай жуу убакыттарында аныкталган. Агар пластинасынын диффузиялык ыкмасы үчүн сыноо Ag/PVA/PP композиттик кездеме тешигинин жардамы менен дискке (диаметри: 8 мм) тешилет жана Escherichia coli (ATCC 25922) менен эмделген агар Петри табагына тиркелет. ; 3,4 × 108 CFU мл-1) жана андан кийин 37°C жана 56% салыштырмалуу нымдуулукта болжол менен 24 саатка инкубацияланат. Тоскоолдук зонасы дисктин борборунан курчап турган колониялардын ички айланасына чейин вертикалдуу талданган. Колбаны чайкоо ыкмасын колдонуу менен сыналган Ag/PVA/PP композиттик кездемеден 2 × 2 см2 жалпак табак даярдалды жана 121°C жана 0,1 МПа 30 мүнөт ичинде сорпо чөйрөсүндө автоклавда сакталды. Автоклавдан кийин үлгү 70 мл сорпонун культура эритмеси (суспензия концентрациясы 1 × 105–4 × 105 CFU/ml) камтыган 5 мл Эрленмейер колбасына чөмүлдүрүлүп, андан кийин термелүү температурасында 150 °C инкубацияланган. айн/мин жана 25°C 18 саат. чайкагандан кийин бактериялык суспензияны белгилүү өлчөмдө чогултуп, он эсе суюлтуңуз. Суюлтулган бактериялык суспензияны керектүү өлчөмдө чогултуп, агар чөйрөсүнө жана 37°С жана 56% салыштырмалуу нымдуулукта культурага 24 саат бою жайыңыз. Антибактериалдык эффективдүүлүктү эсептөө формуласы: \(\frac{\mathrm{C}-\mathrm{A}}{\mathrm{C}}\cdot 100\%\), мында C жана A тиешелүүлүгүнө жараша 24 сааттан кийинки колониялардын саны. Контролдук топ жана Ag/PVA/PP курама тканында өстүрүлөт.
Ag/PVA/PP композит кездемелеринин туруктуулугу ISO 105-C10:2006.1A боюнча жуу менен бааланган. Жуу учурунда сыноочу Ag/PVA/PP композиттик кездемесин (30x40мм2) коммерциялык жуучу каражатты (5,0г/л) камтыган суулуу эритмеге салып, 40±2 айн/мин жана 40±5 айн/мин ылдамдыкта жууп салыңыз. жогорку ылдамдык. °C 10, 20, 30, 40 жана 50 циклдер. Жуулгандан кийин кездеме үч жолу суу менен чайкалат жана 50-60°С температурада 30 мүнөт кургатылат. Антибактериалдык активдүүлүктүн даражасын аныктоо үчүн жуугандан кийин күмүш курамынын өзгөрүүсү өлчөнгөн.
1-сүрөттө Ag/PVA/PP курама кездемесин даярдоонун схемалык схемасы көрсөтүлгөн. Башкача айтканда, PP nonwoven материалы PVA жана глюкозанын аралаш эритмесине батырылган. ПР импрегнирленген токулган эмес материал модификаторду жана редукциялоочу агентти бекитүү үчүн кургатылып, мөөр катмарын пайда кылат. Кургатылган полипропилен токулбаган кездеме күмүш нанобөлүкчөлөрүн ордунда коюу үчүн күмүш аммиак эритмесине чөмүлдүрүлөт. Модификатордун концентрациясы, глюкозанын күмүш аммиакына молярдык катышы, күмүш аммиактын концентрациясы жана реакциянын температурасы Ag NPs чөгүшүнө таасирин тийгизет. маанилүү факторлор болуп саналат. 2а-сүрөттө Ag/PVA/PP кездемесинин суу менен байланыш бурчунун модификатор концентрациясына көз карандылыгы көрсөтүлгөн. Модификатор концентрациясы 0,5 wt.% дан 1,0 wt.% га чейин жогорулаганда, Ag/PVA/PP кездемесинин контакт бурчу бир кыйла төмөндөйт; модификатор концентрациясы 1,0 масса% дан 2,0 масса% га чейин жогорулаганда, ал иш жүзүндө өзгөрбөйт. 2 б-сүрөттө 50 мМ күмүш аммиак концентрациясында даярдалган таза РР булаларынын жана Ag/PVA/PP кездемелеринин SEM сүрөттөрү жана глюкозанын күмүш аммиакына түрдүү молярдык катышы (1:1, 3:1, 5:1 жана 9:1) көрсөтүлгөн. . сүрөт. ). Натыйжада PP була салыштырмалуу жылмакай болуп саналат. PVA пленкасы менен капсулациялангандан кийин, кээ бир жипчелер бири-бирине чапталат; Күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн чөктүрүлүшүнө байланыштуу жипчелер салыштырмалуу орой болуп калат. Редукциялоочу агент менен глюкозанын молярдык катышы жогорулаган сайын Ag NPs чөккөн катмары акырындап калыңдайт жана молярдык катыш 5:1 жана 9:1ге чейин өскөн сайын Ag NPs агрегаттарды түзүүгө ыктайт. PP буласынын макроскопиялык жана микроскопиялык сүрөттөрү бир калыпта болот, айрыкча редукциялоочу агент менен глюкозанын молярдык катышы 5:1 болгондо. 50 мм күмүш аммиакта алынган тиешелүү үлгүлөрдүн санарип фотосүрөттөрү S1-сүрөттө көрсөтүлгөн.
50 мМ күмүш аммиак концентрациясында алынган Ag/PVA/PP кездемесинин ар кандай PVA концентрациясында Ag/PVA/PP кездемесинин суу менен байланыш бурчунун өзгөрүшү (а), глюкоза менен күмүш аммиактын ар кандай молярдык катышында алынган SEM сүрөттөрү [(b))) ; (1) PP буласы, (2) PVA/PP буласы, (3) молярдык катышы 1:1, (4) молярдык катышы 3:1, (5) молярдык катышы 5:1, (6) молярдык катышы 9: 1], рентген нурларынын дифракция үлгүсү (c) жана SEM сүрөтү (d) Ag/PVA/PP кездемесинин (d) күмүш концентрациясында алынган (аммиак1) (аммиак10) mM, (3) 30 mM, (4) 50 mM, (5) 90 mM жана (6) Ag/PP-30 mM. Реакция температурасы 60°С.
2c-сүрөттө пайда болгон Ag/PVA/PP кездемесинин рентгендик дифракциялык схемасы көрсөтүлгөн. PP буласынын 37 дифракциялык чокусунан тышкары, 2θ = ~ 37,8°, 44,2°, 64,1° жана 77,3° төрт дифракциялык чокусу (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), Кристалл тегиздигине (3 ublesic центрдик беттин) туура келет. Күмүш аммиактын концентрациясы 5тен 90 мМге чейин жогорулаган сайын, Ag XRD үлгүлөрү кристаллдуулуктун кийинки өсүшүнө шайкеш келет. Шеррердин формуласына ылайык, 10 мм, 30 мм жана 50 мм күмүш аммиагы менен даярдалган Ag нанобөлүкчөлөрүнүн дан өлчөмдөрү тиешелүүлүгүнө жараша 21,3 нм, 23,3 нм жана 26,5 нм деп эсептелген. Себеби, күмүш аммиак концентрациясы металл күмүштү пайда кылуу үчүн калыбына келтирүү реакциясынын кыймылдаткыч күчү болуп саналат. Күмүш аммиактын концентрациясынын жогорулашы менен Ag NPs нуклеация жана өсүү ылдамдыгы жогорулайт. Figure 2d Ag аммиактын ар кандай концентрациясында алынган Ag/PVA/PP кездемелердин SEM сүрөттөрүн көрсөтөт. 30 мМ күмүш аммиактын концентрациясында Ag NPs чөккөн катмары салыштырмалуу бир тектүү болот. Бирок, күмүш аммиактын концентрациясы өтө жогору болгондо, Ag NP катмарынын бирдейлиги төмөндөө тенденциясына ээ болот, бул Ag NP катмарынын күчтүү агломерациясынан улам болушу мүмкүн. Мындан тышкары, бетиндеги күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн эки формасы бар: тоголок жана кабырчыктуу. Сфералык бөлүкчөлөрдүн өлчөмү болжол менен 20–80 нм, ал эми пластинкалуу каптал өлчөмү болжол менен 100–300 нм (S2-сүрөт). Модификацияланбаган РР кездемесинин бетинде Ag нанобөлүкчөлөрүнүн катмары тегиз эмес. Мындан тышкары, температураны жогорулатуу Ag NPs азайышына өбөлгө түзөт (S3-сүрөт), бирок өтө жогорку реакция температурасы Ag NPs тандалма чөктүрүүгө өбөлгө болбойт.
3a-сүрөттө күмүш аммиактын концентрациясынын, топтолгон күмүштүн көлөмүнүн жана даярдалган Ag/PVA/PP кездемесинин бактерияга каршы активдүүлүгүнүн ортосундагы байланыш схемалык түрдө сүрөттөлгөн. 3b-сүрөттө үлгүлөрдүн антибактериалдык абалын түздөн-түз чагылдыра турган күмүш аммиактын ар кандай концентрациясындагы үлгүлөрдүн бактерияга каршы үлгүлөрү көрсөтүлгөн. Күмүш аммиактын концентрациясы 5 мМден 90 мМге чейин көбөйгөндө күмүш жаан-чачынынын көлөмү 13,67 г/кгдан 481,81 г/кг чейин көбөйгөн. Мындан тышкары, күмүш тундурмасынын көлөмү көбөйгөн сайын E. coliге каршы антибактериалдык активдүүлүк алгач жогорулап, андан кийин жогорку деңгээлде кала берет. Тактап айтканда, күмүш аммиактын концентрациясы 30 мМ болгондо, Ag/PVA/PP кездемесинде күмүштүн топтолушу 67,62 г/кг жана антибактериалдык көрсөткүчү 99,99% түзөт. жана бул үлгүнү кийинки структуралык мүнөздөмөлөр үчүн өкүл катары тандаңыз.
(a) Антибактериалдык активдүүлүктүн деңгээли менен колдонулган Ag катмарынын өлчөмү менен күмүш аммиактын концентрациясынын ортосундагы байланыш; (б) 5 мм, 10 мм, 30 мм, 50 мм жана 90 мм күмүш аммиакты колдонуу менен даярдалган бош үлгүлөрдү жана үлгүлөрдү көрсөтүүчү санарип камера менен алынган бактериялык өстүрүүчү плиталардын сүрөттөрү. Ag/PVA/PP кездемесинин ичеги таякчасына каршы антибактериалдык активдүүлүгү
4а-сүрөттө PP, PVA/PP, Ag/PP жана Ag/PVA/PP FTIR/ATR спектрлери көрсөтүлгөн. Таза РР буласынын 2950 см-1 жана 2916 см-1деги жутуу тилкелери –СН3 жана –СН2- топторунун асимметриялык созулган термелүүсү менен шартталган, ал эми 2867 см-1 жана 2837 см-1 – СН2 жана –CH3 топторунун симметриялуу созулган термелүүсү менен шартталган. –CH3 жана –CH2–. 1375 см–1 жана 1456 см–1 абсорбция тилкелери –CH338.39 ассиметриялуу жана симметриялык жылышуу термелүүсүнө таандык. Ag/PP буласынын FTIR спектри PP буласынын спектрине окшош. РРнын жутуу тилкесинен тышкары, PVA/PP жана Ag/PVA/PP кездемелеринин 3360 см-1деги жаңы абсорбциялык чокусу –OH тобунун суутек байланышынын созулушу менен түшүндүрүлөт. Бул PVA ийгиликтүү полипропилен буласынын бетине колдонулат экенин көрсөтүп турат. Мындан тышкары, Ag/PVA/PP кездемесинин гидроксил жутуу чокусу PVA/PP кездемеге караганда бир аз алсызыраак, бул күмүш менен кээ бир гидроксил топторунун координациясына байланыштуу болушу мүмкүн.
FT-IR спектри (а), TGA ийри (б) жана XPS өлчөө спектри (с) таза PP, PVA/PP кездеме жана Ag/PVA/PP кездеме, жана C 1s спектри таза PP (d), PVA/PP PP кездеме (e) жана Ag 3d чокусу (f) Ag/PVA/PP кездеме.
4c-сүрөттө PP, PVA/PP жана Ag/PVA/PP кездемелеринин XPS спектрлери көрсөтүлгөн. Таза полипропилен буласынын начар O 1s сигналы бетинде адсорбцияланган кычкылтек элементине таандык кылынышы мүмкүн; 284,6 эВдеги C 1s чокусу CH жана CCге таандык (4d сүрөтүн караңыз). Таза PP буласы менен салыштырганда, PVA/PP кездеме (сүрөт. 4e) 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) жана eV385 (сүрөт. 4e) жогорку көрсөткүчтөрдү көрсөтөт. Мындан тышкары, PVA/PP кездемесинин O 1s спектрин 532,3 eV жана 533,2 eV41 (сүрөт. S4) боюнча эки чокусу менен болжолдоого болот, бул C 1s чокулары C–OH жана H–C=O (PVA жана альдегид глюкоза тобунун гидроксил топтору) туура келет, бул маалыматтар IR менен шайкеш келет. Ag/PVA/PP токулган эмес кездеме 65,81% (атомдук пайыз) C, 22. 89. % O жана 11,31% Ag (Fig) дан турган C-OH (532,3 eV) жана HC=O (533,2 eV) (S5 сүрөт) O 1s спектрин сактайт. Атап айтканда, Ag 3d5/2 жана Ag 3d3/2 чокулары 368,2 eV жана 374,2 eV (4f-сүрөт) дагы Ag NPs PVA/PP42 токулган эмес кездеме бетине кошулганын далилдейт.
Таза РР, Ag/PP кездемесинин жана Ag/PVA/PP кездемесинин TGA ийри сызыгы (4б-сүрөт) аларда окшош термикалык ажыроо процесстерине дуушар болоорун көрсөтүп турат, ал эми Ag NPs чөгүүсү РПнын термикалык бузулуу температурасынын бир аз жогорулашына алып келет. жипчелер PVA/PP жипчелери (480 °Cден (PP булалары) 495 °Cге чейин), мүмкүн Ag тосмосунун пайда болушунан улам43. Ошол эле учурда PP, Ag/PP, Ag/PVA/PP, Ag/PVA/PP-W50 жана Ag/PP-W50 таза үлгүлөрүнүн калдыктары 800°С ысытылгандан кийин 1,32%, 16,26% жана 13,86% түздү. % тиешелүүлүгүнө жараша 9,88% жана 2,12% (бул жерде W50 суффикси 50 жуу циклин билдирет). Таза РПнын калган бөлүгү кирлерге, ал эми калган үлгүлөрдүн калганы Ag NPтерге таандык кылынат жана күмүш жүктөлгөн үлгүлөрдүн калдык санындагы айырма аларга жүктөлгөн күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн ар кандай көлөмүнө байланыштуу болушу керек. Кошумчалай кетсек, Ag/PP кездемесин 50 жолу жуугандан кийин күмүштүн калдыктары 94,65%га, Ag/PVA/PP кездемелериндеги күмүштүн калдыктары болжол менен 31,74%га азайган. Бул PVA капсулдоочу каптоо AgNPтердин РР матрицасына жабышуусун эффективдүү жакшыртаарын көрсөтүп турат.
Кийимдин ыңгайлуулугун баалоо үчүн даярдалган полипропилен кездемесинин аба өткөргүчтүгү жана суу буусунун өтүү ылдамдыгы ченелген. Жалпысынан алганда, дем алуу өзгөчө ысык жана нымдуу чөйрөдө колдонуучунун жылуулук ыңгайлуулугуна байланыштуу болот44. 5а-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, таза ППнын аба өткөргүчтүгү 2050 мм/с, ал эми ПВА модификациялангандан кийин 856 мм/с чейин төмөндөйт. Себеби PP буласынын бетинде пайда болгон PVA пленкасы жана токулган бөлүгү булалардын ортосундагы боштуктарды азайтууга жардам берет. Ag NPs колдонгондон кийин, PP кездемесинин аба өткөрүмдүүлүгү Ag NP колдонууда PVA каптоосун керектөөнүн эсебинен жогорулайт. Мындан тышкары, Ag/PVA/PP кездемелеринин дем алуу жөндөмдүүлүгү күмүш аммиактын концентрациясы 10 дон 50 ммольге чейин көбөйгөн сайын төмөндөйт. Бул күмүш кенинин калыңдыгы күмүш аммиак концентрациясынын жогорулашы менен көбөйүп жаткандыгына байланыштуу болушу мүмкүн, бул тешикчелердин санын жана алар аркылуу суу буусунун өтүү ыктымалдыгын азайтууга жардам берет.
(а) күмүш аммиактын ар кандай концентрациясы менен даярдалган Ag/PVA/PP кездемелеринин аба өткөргүчтүгү; (б) күмүш аммиактын ар кандай концентрациясы менен даярдалган Ag/PVA/PP кездемелеринин суу буусунун өтүшү; (c) Ар түрдүү модификаторлор Ар түрдүү концентрацияларда алынган Ag Fabric/PVA/PPнин тартылуу ийри сызыгы; (г) Күмүш аммиактын ар кандай концентрациясында алынган Ag/PVA/PP кездемесинин тартылуу ийри сызыгы (30 мм күмүш аммиак концентрациясында алынган Ag/PVA/PP кездеме да көрсөтүлгөн) (40 жуу циклинен кийин РР кездемелеринин тартылуу ийри сызыгын салыштырыңыз).
Суу буусунун өтүү ылдамдыгы кездеменин жылуулук ыңгайлуулугунун дагы бир маанилүү көрсөткүчү болуп саналат45. Көрсө, кездемелердин ным өткөрүмдүүлүгүнө негизинен дем алуучу жана беттик касиеттери таасир этет экен. Башкача айтканда, аба өткөрүмдүүлүк негизинен тешикчелердин санына жараша болот; беттик касиеттери суу молекулаларынын адсорбция-диффузия-десорбциясы аркылуу гидрофилдик топтордун ным өткөрүмдүүлүгүнө таасирин тийгизет. 5б-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, таза РР буласынын нымдуулук өткөрүмдүүлүгү 4810 г/(м2·24саат). PVA каптоо менен мөөр кийин, PP була тешиктердин саны азаят, бирок PVA / PP кездеме нымдуулук өткөрүмдүүлүк 5070 г / (м2 · 24 ч) чейин көбөйөт, анын нымдуулук өткөрүмдүүлүк, негизинен, жер үстүндөгү касиеттери менен аныкталат бери. тешикчелер эмес. AgNPs чөктүргөндөн кийин, Ag/PVA/PP кездемесинин ным өткөрүмдүүлүгү дагы жогорулады. Атап айтканда, 30 мМ күмүш аммиактын концентрациясында алынган Ag/PVA/PP кездемесинин максималдуу нымдуулук өткөрүмдүүлүгү 10300 г/(м2 · 24ч) түзөт. Ошол эле учурда күмүш аммиакынын ар кандай концентрациясында алынган Ag/PVA/PP кездемелеринин нымдуулуктун ар кандай өткөрүмдүүлүгү күмүш катмарынын калыңдыгынын жана анын тешикчелеринин санынын айырмачылыктары менен байланыштуу болушу мүмкүн.
Кездемелердин механикалык касиеттери алардын иштөө мөөнөтүнө катуу таасир этет, өзгөчө кайра иштетилүүчү материалдар катары46. 5c-сүрөттө Ag/PVA/PP кездемесинин чыңалуунун ийри сызыгы көрсөтүлгөн. PVA PP кездеменин капсулдалышы анын механикалык касиеттерин олуттуу жакшыртууга жардам берерин көрсөтүп, 1 wt% PVA/PP кездемесинин 4,56 МПага чейин көбөйтүлгөнү менен таза ППнын чыңалуу күчү 2,23 МПа гана түзөт. касиеттери. PVA/PP кездемесинин үзүлүшүндөгү созуу күчү жана узартылышы PVA модификаторунун концентрациясынын көбөйүшү менен жогорулайт, анткени PVA пленкасы стрессти бузуп, РР буласын бекемдей алат. Бирок, модификатордун концентрациясы 1,5 wt.% чейин жогорулаганда, жабышчаак PVA полипропилен кездемесин катуу кылат, бул кийүүнүн ыңгайлуулугуна олуттуу таасирин тийгизет.
Таза PP жана PVA/PP кездемелери менен салыштырганда, Ag/PVA/PP кездемелеринин үзүүдөгү созуу күчү жана узартылышы дагы жакшырды, анткени PP жипчелеринин бетинде бирдей бөлүштүрүлгөн Ag нанобөлүкчөлөрү жүктү47,48 бөлүштүрө алат. Көрүнүп тургандай, Ag/PP буласынын созуу күчү таза РРден жогору, 3,36 МПага жетет (5d-сүрөт), бул Ag NPs күчтүү жана бекемдөөчү таасирин тастыктайт. Атап айтканда, 30 мМ күмүш аммиак концентрациясында өндүрүлгөн Ag/PVA/PP кездеме (50 мМ ордуна) максималдуу созуу күчүн жана үзүлгөндө узартууну көрсөтөт, бул дагы эле Ag NPs бир калыпта, ошондой эле бирдей чөктүрүүгө байланыштуу. Күмүш аммиакынын жогорку концентрациясынын шарттарында күмүш NPs агрегациясы. Кошумчалай кетсек, 40 жуу циклинен кийин 30 мм күмүш аммиак концентрациясында даярдалган Ag/PVA/PP кездемесинин үзүүдөгү созуу күчү жана узартылышы тиешелүүлүгүнө жараша 32,7% жана 26,8% га төмөндөгөн (сүрөт. 5d), бул андан кийин сакталган күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн бир аз жоготуусу менен байланыштуу болушу мүмкүн.
6а жана б сүрөттөрү 30 мМ күмүш аммиак концентрациясында 0, 10, 20, 30, 40 жана 50 цикл үчүн жуугандан кийин Ag/PVA/PP кездемесинин жана Ag/PP кездемесинин санарип камерасынын фотосүрөттөрүн көрсөтөт. Кочкул боз Ag/PVA/PP кездеме жана Ag/PP кездеме жуугандан кийин акырындык менен ачык боз болуп калат; ал эми жууп жатканда биринчисинин түсүнүн өзгөрүшү экинчисиндей олуттуу эмес көрүнөт. Мындан тышкары, Ag / PP кездеме менен салыштырганда, Ag / PVA / PP кездеме күмүш мазмуну жуугандан кийин салыштырмалуу жай төмөндөгөн; 20 же андан көп жолу жуугандан кийин, биринчиси экинчисине караганда күмүштүн жогорку мазмунун сактап калган (сүрөт 6c). Бул PP жипчелерин PVA каптоосу менен капсулалоо Ag NPтердин РР булаларына жабышуусун бир топ жакшыртаарын көрсөтүп турат. 6d-сүрөттө 10, 40 жана 50 цикл жуугандан кийин Ag/PVA/PP кездемесинин жана Ag/PP кездемесинин SEM сүрөттөрү көрсөтүлгөн. Ag/PVA/PP кездемелери Ag/PP кездемелерине караганда жуу учурунда Ag NPs азыраак жоголот, анткени PVA капсулдоочу каптоо Ag NPs PP жипчелерине адгезиясын жакшыртууга жардам берет.
(а) 0, 10, 20, 30, 40 жана 50 цикл (1-6) үчүн жуугандан кийин санарип камера менен тартылган Ag/PP кездемесинин сүрөттөрү (30 мм күмүш аммиак концентрациясында тартылган); (б) Ag/PVA/PP 0, 10, 20, 30, 40 жана 50 цикл (1-6) үчүн жуугандан кийин санарип камера менен тартылган кездемелердин сүрөттөрү (30 мм күмүш аммиак концентрациясында тартылган); (c) эки кездемедеги күмүш курамынын жуу циклдары боюнча өзгөрүшү; (г) 10, 40 жана 50 жуу циклинен кийин Ag/PVA/PP кездемесинин (1-3) жана Ag/PP кездемесинин (4-6) SEM сүрөттөрү.
7-сүрөттө 10, 20, 30 жана 40 жуу циклинен кийин E. coliге каршы Ag/PVA/PP кездемелеринин антибактериалдык активдүүлүгү жана санарип камера сүрөттөрү көрсөтүлгөн. 10 жана 20 жуугандан кийин Ag/PVA/PP кездемелеринин антибактериалдык көрсөткүчтөрү 99,99% жана 99,93% деңгээлинде калып, эң сонун антибактериалдык активдүүлүктү көрсөттү. Ag/PVA/PP кездемесинин антибактериалдык деңгээли 30 жана 40 жолу жуугандан кийин бир аз төмөндөгөн, бул узак мөөнөттүү жуугандан кийин AgNPs жоголушу менен шартталган. Бирок 40 жолу жуугандан кийин Ag/PP кездемесинин бактерияга каршы көрсөткүчү 80,16% гана түзөт. 40 жуу циклинен кийин Ag/PP кездемесинин бактерияга каршы таасири Ag/PVA/PP кездемеге караганда бир топ аз экени анык.
(а) E. coliге каршы антибактериалдык активдүүлүктүн деңгээли. (б) Салыштыруу үчүн, 10, 20, 30, 40 жана 40 циклдер үчүн 30 мМ күмүш аммиак концентрациясында Ag/PP кездемесин жуугандан кийин санарип камера менен тартылган Ag/PVA/PP кездемесинин сүрөттөрү да көрсөтүлгөн.
8-сүрөттө схемалык түрдө чоң масштабдагы Ag/PVA/PP кездемесин эки баскычтуу түрмөк-ролл маршруту аркылуу жасоо көрсөтүлгөн. Башкача айтканда, PVA/глюкоза эритмеси белгилүү бир убакытка чейин түрмөк рамкасына чыланып, андан кийин чыгарылып, андан кийин Ag/PVA/PP кездемесин алуу үчүн ошол эле жол менен күмүш аммиак эритмеси менен сиңирилген. (8а-сүрөт). Алынган Ag/PVA/PP кездеме 1 жыл калганда дагы эң сонун антибактериалдык активдүүлүгүн сактайт. Ag/PVA/PP кездемелерин масштабдуу даярдоо үчүн, натыйжада PP токулган эместер үзгүлтүксүз түрмөк процессинде импрегнацияланган жана андан кийин PVA/глюкоза эритмесинен жана күмүш аммиак эритмесинен ырааттуу түрдө өтүп, кайра иштетилген. эки ыкма. Тиркелген видеолор. Импрегнациялоо убактысы роликтин ылдамдыгын жөнгө салуу менен, ал эми адсорбцияланган эритменин көлөмү роликтердин ортосундагы аралыкты жөнгө салуу менен башкарылат (8б-сүрөт), муну менен максаттуу Ag/PVA/PP чоң өлчөмдөгү (50 см × 80 см) токулган эмес кездеме алынат. ) жана чогултуучу ролик. Бардык процесс жөнөкөй жана эффективдүү, бул ири өндүрүшкө шарт түзөт.
Ири өлчөмдөгү максаттуу буюмдарды чыгаруунун схемалык схемасы (а) жана Ag/PVA/PP токулган эмес материалдарды өндүрүү үчүн рулондук процесстин схемалык схемасы (б).
Күмүш камтыган PVA/PP токулган эмес материалдар жай жеринде суюк фазаны жайгаштыруу технологиясы жана түрмөктөн тоголок жолу менен айкалыштырылып чыгарылат. PP кездеме жана PVA / PP кездеме менен салыштырганда, даярдалган Ag / PVA / PP nonwoven кездеме механикалык касиеттери бир кыйла жакшырды, анткени PVA мөөр катмары Ag NPs PP жипчелерине жабыштыгын бир топ жакшыртат. Кошумчалай кетсек, Ag/PVA/PP токулган кездемедеги PVA жүктөө көлөмүн жана күмүш NPs мазмунун PVA/глюкоза эритмеси жана күмүш аммиак эритмеси концентрациясын жөнгө салуу менен жакшы көзөмөлдөсө болот. Атап айтканда, 30 мм күмүш аммиак эритмеси менен даярдалган Ag/PVA/PP токулган эмес кездеме эң жакшы механикалык касиеттерин көрсөтүп, 40 жуу циклинен кийин да E. coliге каршы эң сонун антибактериалдык активдүүлүгүн сактап, булганууга каршы жакшы потенциалды көрсөттү. PP токулган эмес материал. Башка адабият маалыматтары менен салыштырганда, биз жөнөкөй ыкмалар менен алынган кездемелер жууганга жакшыраак каршылык көрсөткөн. Мындан тышкары, натыйжада Ag/PVA/PP токулган кездеме идеалдуу нымдуулук өткөрүмдүүлүккө жана кийүү жайлуулугуна ээ, бул анын өнөр жайлык тиркемелерде колдонулушун жеңилдетет.
Бул изилдөө учурунда алынган же талданган бардык маалыматтарды (жана аларды колдоочу маалымат файлдарын) камтуу.
Рассел, SM жана башкалар. COVID-19 цитокин бороонуна каршы күрөшүү үчүн биосенсорлор: алдыда кыйынчылыктар. ACS Sens. 5, 1506–1513 (2020).
Zaeem S, Chong JH, Shankaranarayanan V жана Harkey A. COVID-19 жана көп органдын жооптору. ток. суроо. жүрөк. 45, 100618 (2020).
Чжан Р, жана башкалар. Кытайда 2019-жылы коронавирустун учурларынын санын эсептөө стадиялары жана эндемикалык аймактары боюнча такталган. алдыңкы. дары. 14, 199–209 (2020).
Гао Ж. жана башкалар. Ийкемдүү, супергидрофобдук жана жогорку өткөргүчтүү токулган эмес полипропилен кездемеден жасалган, электромагниттик тоскоолдуктардан коргоо үчүн композиттик материал. Химиялык. инженер. J. 364, 493–502 (2019).
Райхан М. жана башкалар. Көп функционалдуу полиакрилонитрил/күмүш нанокомпозиттик пленкаларын иштеп чыгуу: антибактериалдык активдүүлүк, каталитикалык активдүүлүк, өткөргүчтүк, УК коргоо жана активдүү SERS сенсорлору. J. Мэтт. ресурс. технологиялар. 9, 9380–9394 (2020).
Dawadi S, Katuwal S, Gupta A, Lamichane U жана Parajuli N. күмүш nanoparticles учурдагы изилдөө: синтези, мүнөздөмөлөрү жана колдонмолор. J. Наноматериалдар. 2021, 6687290 (2021).
Дэн Да, Чен Чжи, Ху Йонг, Ма Цзян, Тонг YDN Күмүшкө негизделген өткөргүч сыяны даярдоо жана аны жыштык-тандоочу беттерге колдонуу үчүн жөнөкөй процесс. Нанотехнология 31, 105705–105705 (2019).
Хао, Y. жана башкалар. Гипербутакталган полимерлер ийкемдүү схемаларды струйный басып чыгаруу үчүн стабилизатор катары күмүш нанобөлүкчөлөрүн колдонууга мүмкүндүк берет. Р. Шукер. Химиялык. 43, 2797–2803 (2019).
Keller P жана Kawasaki HJML Ийкемдүү сенсорлордо потенциалдуу колдонмолор үчүн күмүш нанобөлүкчөлөрүнүн өзүн-өзү монтаждоо жолу менен өндүрүлгөн өткөргүч жалбырак тамыр тармактары. Мт. Райт. 284, 128937.1-128937.4 (2020-ж.).
Li, J. жана башкалар. Күмүш нанобөлүкчөлөр менен кооздолгон кремний диоксиди наносфералары жана массивдери жер үстүндөгү Раман чачыратуу үчүн потенциалдуу субстрат катары. ASU Омега 6, 32879–32887 (2021).
Лю, X. жана башкалар. Ири масштабдуу ийкемдүү үстүнкү сигналдын туруктуулугу жана бирдейлиги менен Раман чачыратуу сенсору (SERS) жакшыртылды. ACS Колдонмо Мт. Interfaces 12, 45332–45341 (2020).
Сандип, К.Г. жана башкалар. Күмүш нанобөлүкчөлөрү (Ag-FNRs) менен кооздолгон фуллерен нанооддорунун иерархиялык гетероструктурасы эффективдүү бир бөлүкчөдөн көз карандысыз SERS субстраты катары кызмат кылат. физика. Химиялык. Химиялык. физика. 27, 18873–18878 (2018).
Эмам, HE жана Ахмед, HB боёк-катализделген бузулуу учурунда гомометаллдык жана гетерометаллдык агардын негизиндеги наноструктураларды салыштырып изилдөө. интернационалдык. J. Биол. Чоң молекулалар. 138, 450–461 (2019).
Эмам, HE, Михаил, MM, El-Sherbiny, S., Nagy, KS жана Ахмед, ароматтык булгоочу кыскартуу үчүн HB металлдан көз каранды nanocatalysis. Шаршемби. илим. булгоо. ресурс. интернационалдык. 27, 6459–6475 (2020).
Ahmed HB жана Emam HE Triple core-shell (Ag-Au-Pd) наноструктуралары уруктардан потенциалдуу суу тазалоо үчүн бөлмө температурасында өстүрүлгөн. полимер. сыноо. 89, 106720 (2020).
Посттун убактысы: Ноябр-26-2023