Grazzi talli żort Nature.com. Il-verżjoni tal-browser li qed tuża għandha appoġġ limitat għas-CSS. Għal riżultati aħjar, nirrakkomandaw li tuża verżjoni aktar ġdida tal-browser tiegħek (jew li titfi l-modalità ta' kompatibilità fl-Internet Explorer). Sadanittant, biex niżguraw appoġġ kontinwu, qed nuru s-sit mingħajr stil jew JavaScript.
Illum, drappijiet funzjonali bi proprjetajiet antibatteriċi huma aktar popolari. Madankollu, il-produzzjoni kosteffettiva ta' drappijiet funzjonali b'prestazzjoni durabbli u konsistenti tibqa' sfida. L-alkoħol poliviniliku (PVA) intuża biex jimmodifika drapp mhux minsuġ tal-polipropilene (PP), u mbagħad nanopartiċelli tal-fidda (AgNPs) ġew depożitati in situ biex jipproduċu PP mgħobbi b'AgNPs modifikat bil-PVA (imsejjaħ AgNPs). /PVA/PP) drapp. L-inkapsulament tal-fibri PP bl-użu ta' kisi tal-PVA jgħin biex itejjeb b'mod sinifikanti l-adeżjoni ta' Ag NPs mgħobbija mal-fibri PP, u drappijiet mhux minsuġin Ag/PVA/PP juru proprjetajiet mekkaniċi mtejba b'mod sinifikanti u reżistenza għall-Escherichia coli (imsejjaħ E. coli). Ġeneralment, drapp mhux minsuġ Ag/PVA/PP prodott b'konċentrazzjoni ta' ammonja tal-fidda ta' 30mM għandu proprjetajiet mekkaniċi aħjar, u r-rata ta' protezzjoni antibatterika kontra E. coli tilħaq 99.99%. Id-drapp xorta jżomm attività antibatterika eċċellenti wara 40 ħasla u għandu l-potenzjal għal użu ripetut. Barra minn hekk, id-drapp mhux minsuġ Ag/PVA/PP għandu prospetti wiesgħa ta' applikazzjoni fl-industrija minħabba l-permeabilità tajba tiegħu għall-arja u l-permeabilità għall-umdità. Barra minn hekk, żviluppajna wkoll teknoloġija roll-to-roll u wettaqna esplorazzjoni preliminari biex nittestjaw il-fattibbiltà ta' dan il-metodu.
Bl-approfondiment tal-globalizzazzjoni ekonomika, il-movimenti tal-popolazzjoni fuq skala kbira żiedu ħafna l-possibbiltà ta' trasmissjoni tal-virus, u dan jispjega tajjeb għaliex il-coronavirus il-ġdid għandu kapaċità daqshekk qawwija li jinfirex madwar id-dinja u huwa diffiċli biex jiġi evitat1,2,3. F'dan is-sens, hemm bżonn urġenti li jiġu żviluppati materjali antibatteriċi ġodda, bħal drappijiet mhux minsuġin tal-polipropilene (PP), bħala materjali protettivi mediċi. Id-drapp mhux minsuġ tal-polipropilene għandu l-vantaġġi ta' densità baxxa, inerzja kimika u spiża baxxa4, iżda m'għandux kapaċità antibatterika, ħajja qasira ta' servizz u effiċjenza baxxa ta' protezzjoni. Għalhekk, huwa ta' importanza kbira li jingħataw proprjetajiet antibatteriċi lill-materjali mhux minsuġin tal-PP.
Bħala aġent antibatteriku antik, il-fidda għaddiet minn ħames stadji ta' żvilupp: soluzzjoni tal-fidda kollojdali, sulfadiazine tal-fidda, melħ tal-fidda, proteina tal-fidda u nanofidda. In-nanopartiċelli tal-fidda qed jintużaw dejjem aktar f'oqsma bħall-mediċina5,6, il-konduttività7,8,9, it-tifrix Raman imtejjeb fuq il-wiċċ10,11,12, id-degradazzjoni katalitika taż-żebgħa13,14,15,16 eċċ. B'mod partikolari, in-nanopartiċelli tal-fidda (AgNPs) għandhom vantaġġi fuq aġenti antimikrobiċi tradizzjonali bħal melħ tal-metall, komposti tal-ammonju kwaternarju u triclosan minħabba r-reżistenza batterjali meħtieġa tagħhom, l-istabbiltà, l-ispiża baxxa u l-aċċettabbiltà ambjentali17,18,19. Barra minn hekk, nanopartiċelli tal-fidda b'erja tal-wiċċ speċifika kbira u attività antibatterika għolja jistgħu jitwaħħlu ma' drappijiet tas-suf20, drappijiet tal-qoton21,22, drappijiet tal-poliester u drappijiet oħra biex jinkiseb rilaxx ikkontrollat u sostnut ta' partiċelli tal-fidda antibatteriċi23,24. Dan ifisser li billi jiġu inkapsulati l-AgNPs, huwa possibbli li jinħolqu drappijiet PP b'attività antibatterika. Madankollu, id-drappijiet mhux minsuġin tal-PP m'għandhomx gruppi funzjonali u għandhom polarità baxxa, li mhix ta' għajnuna għall-inkapsulament tal-AgNPs. Biex jegħlbu dan l-iżvantaġġ, xi riċerkaturi ppruvaw jiddepożitaw nanopartiċelli tal-Ag fuq il-wiċċ tad-drappijiet tal-PP bl-użu ta' diversi metodi ta' modifikazzjoni inkluż l-isprejjar tal-plażma26,27, it-tilqim bir-radjazzjoni28,29,30,31 u l-kisi tal-wiċċ32. Pereżempju, Goli et al. [33] introduċew kisi tal-proteina fuq il-wiċċ tad-drapp mhux minsuġ tal-PP, l-aċidi amminiċi fil-periferija tas-saff tal-proteina jistgħu jservu bħala punti ta' ankraġġ għar-rabta tal-AgNPs, u b'hekk jiksbu proprjetajiet antibatteriċi tajbin. attività. Li u l-kollegi tiegħu 34 sabu li N-isopropylacrylamide u N-(3-aminopropyl)methacrylamide hydrochloride ko-mlaqqma permezz ta' inċiżjoni ultravjola (UV) urew attività antimikrobika qawwija, għalkemm il-proċess ta' inċiżjoni bl-UV huwa kumpless u jista' jiddegrada l-proprjetajiet mekkaniċi tal-fibri. . Oliani et al ħejjew films tal-ġell Ag NPs-PP b'attività antibatterika eċċellenti billi ttrattaw minn qabel PP pur b'irradjazzjoni gamma; madankollu, il-metodu tagħhom kien ukoll kumpless. Għalhekk, tibqa' sfida li jiġu prodotti b'mod effiċjenti u faċli materjali mhux minsuġin tal-polipropilene riċiklabbli bl-attività antimikrobika mixtieqa.
F'dan l-istudju, l-alkoħol poliviniliku, materjal tal-membrana li ma jagħmilx ħsara lill-ambjent u bi prezz baxx b'kapaċità tajba li jifforma film, idrofiliċità għolja, u stabbiltà fiżika u kimika eċċellenti, jintuża biex jimmodifika drappijiet tal-polipropilene. Il-glukożju jintuża bħala aġent li jnaqqas36. Żieda fl-enerġija tal-wiċċ tal-PP modifikat tippromwovi d-depożizzjoni selettiva ta' AgNPs. Meta mqabbel mad-drapp PP pur, id-drapp Ag/PVA/PP ippreparat wera riċiklabbiltà tajba, attività antibatterika eċċellenti kontra E. coli, proprjetajiet mekkaniċi tajbin anke wara 40 ċiklu ta' ħasil, u traspirabilità, permeabilità tas-sess u umdità sinifikanti.
Id-drapp mhux minsuġ tal-PP b'gravità speċifika ta' 25 g/m2 u ħxuna ta' 0.18 mm ġie pprovdut minn Jiyuan Kang'an Sanitary Materials Co., Ltd. (Jiyuan, iċ-Ċina) u maqtugħ f'folji li jkejlu 5 × 5 cm2. In-nitrat tal-fidda (99.8%; AR) inxtara minn Xilong Scientific Co., Ltd. (Shantou, iċ-Ċina). Il-glukożju nxtara minn Fuzhou Neptune Fuyao Pharmaceutical Co., Ltd. (Fuzhou, iċ-Ċina). L-alkoħol poliviniliku (reaġent ta' grad industrijali) inxtara minn Tianjin Sitong Chemical Factory (Tianjin, iċ-Ċina). Ilma dejonizzat intuża bħala solvent jew tlaħliħ u ġie ppreparat fil-laboratorju tagħna. L-agar nutrittiv u l-brodu nxtraw minn Beijing Aoboxing Biotechnology Co., Ltd. (Beijing, iċ-Ċina). Ir-razza E. coli (ATCC 25922) inxtrat minn Zhangzhou Bochuang Company (Zhangzhou, iċ-Ċina).
It-tessut PP li rriżulta nħasel bl-ultrasound fl-etanol għal 15-il minuta. Il-PVA li rriżulta ġie miżjud mal-ilma u msaħħan f'95°C għal sagħtejn biex tinkiseb soluzzjoni akwea. Imbagħad il-glukożju ġie maħlul f'10 ml ta' soluzzjoni PVA b'frazzjoni tal-massa ta' 0.1%, 0.5%, 1.0% u 1.5%. Id-drapp mhux minsuġ tal-polipropilene purifikat ġie mgħaddas f'soluzzjoni PVA/glukożju u msaħħan f'60°C għal siegħa. Wara li jitlesta t-tisħin, id-drapp mhux minsuġ mimli bil-PP jitneħħa mis-soluzzjoni PVA/glukożju u jitnixxef f'60°C għal 0.5 sigħat biex jifforma film PVA fuq il-wiċċ tal-istrixxa, u b'hekk jinkiseb tessut kompost PVA/PP.
In-nitrat tal-fidda jinħall f'10 ml ilma b'taħwid kostanti f'temperatura tal-kamra u l-ammonja tiżdied qatra qatra sakemm is-soluzzjoni tinbidel minn ċara għal kannella u ċara mill-ġdid biex tinkiseb soluzzjoni tal-ammonja tal-fidda (5–90 mM). Poġġi d-drapp mhux minsuġ PVA/PP fis-soluzzjoni tal-ammonja tal-fidda u saħħanha f'60°C għal siegħa biex tifforma nanopartiċelli Ag in situ fuq il-wiċċ tad-drapp, imbagħad laħlaħ bl-ilma tliet darbiet u nixxef f'60°C għal 0.5 sigħat biex tikseb drapp kompost Ag/PVA/PP.
Wara esperimenti preliminari, bnejna tagħmir roll-to-roll fil-laboratorju għall-produzzjoni fuq skala kbira ta' drappijiet komposti. Ir-rombli huma magħmula minn PTFE biex jiġu evitati reazzjonijiet ħżiena u kontaminazzjoni. Matul dan il-proċess, il-ħin tal-impregnazzjoni u l-ammont ta' soluzzjoni assorbita jistgħu jiġu kkontrollati billi tiġi aġġustata l-veloċità tar-rombli u d-distanza bejn ir-rombli biex jinkiseb id-drapp kompost Ag/PVA/PP mixtieq.
Il-morfoloġija tal-wiċċ tat-tessut ġiet studjata bl-użu ta' mikroskopju elettroniku tal-iskannjar VEGA3 (SEM; Japan Electronics, il-Ġappun) b'vultaġġ ta' aċċelerazzjoni ta' 5 kV. L-istruttura kristallina tan-nanopartiċelli tal-fidda ġiet analizzata permezz ta' diffrazzjoni bir-raġġi X (XRD; Bruker, D8 Advanced, il-Ġermanja; radjazzjoni Cu Kα, λ = 0.15418 nm; vultaġġ: 40 kV, kurrent: 40 mA) fil-medda ta' 10–80°. 2θ. Spettrometru infra-aħmar tat-trasformazzjoni ta' Fourier (ATR-FTIR; Nicolet 170sx, Thermo Fisher Scientific Incorporation) intuża biex janalizza l-karatteristiċi kimiċi tad-drapp tal-polipropilene modifikat fil-wiċċ. Il-kontenut tal-modifikatur tal-PVA tad-drappijiet komposti Ag/PVA/PP tkejjel permezz ta' analiżi termogravimetrika (TGA; Mettler Toledo, l-Iżvizzera) taħt nitroġenu. Spettrometrija tal-massa tal-plażma akkoppjata induttivament (ICP-MS, ELAN DRC II, Perkin-Elmer (Hong Kong) Co., Ltd.) intużat biex tiddetermina l-kontenut tal-fidda ta' drappijiet komposti Ag/PVA/PP.
Il-permeabilità tal-arja u r-rata ta' trasmissjoni tal-fwar tal-ilma tad-drapp kompost Ag/PVA/PP (speċifikazzjoni: 78 × 50 ċm2) ġew imkejla minn aġenzija tal-ittestjar ta' parti terza (Tianfangbiao Standardization Certification and Testing Co., Ltd.) skont il-GB/T. 5453-1997 u l-GB/T 12704.2-2009. Għal kull kampjun, jintgħażlu għaxar punti differenti għall-ittestjar, u d-dejta pprovduta mill-aġenzija hija l-medja tal-għaxar punti.
L-attività antibatterika tad-drapp kompost Ag/PVA/PP ġiet imkejla skont l-istandards Ċiniżi GB/T 20944.1-2007 u GB/T 20944.3- bl-użu tal-metodu ta' diffużjoni fuq pjanċa tal-agar (analiżi kwalitattiva) u l-metodu ta' ħawwad fiask (analiżi kwantitattiva). . rispettivament fl-2008. L-attività antibatterika tad-drapp kompost Ag/PVA/PP kontra Escherichia coli ġiet determinata f'ħinijiet ta' ħasil differenti. Għall-metodu ta' diffużjoni fuq pjanċa tal-agar, id-drapp kompost Ag/PVA/PP tat-test huwa mtaqqab f'diska (dijametru: 8 mm) bl-użu ta' punch u mwaħħal ma' dixx Petri tal-agar inokulat b'Escherichia coli (ATCC 25922). ; 3.4 × 108 CFU ml-1) u mbagħad inkubat f'temperatura ta' 37°C u 56% umdità relattiva għal madwar 24 siegħa. Iż-żona ta' inibizzjoni ġiet analizzata vertikalment miċ-ċentru tad-diska saċ-ċirkonferenza ta' ġewwa tal-kolonji tal-madwar. Bl-użu tal-metodu tat-tħawwid tal-flixkun, tħejja pjanċa ċatta ta' 2 × 2 cm2 mid-drapp kompost Ag/PVA/PP ittestjat u ġiet awtoklavata f'ambjent ta' brodu f'121°C u 0.1 MPa għal 30 minuta. Wara l-awtoklavazzjoni, il-kampjun ġie mgħaddas fi flixkun Erlenmeyer ta' 5 mL li kien fih 70 mL ta' soluzzjoni ta' kultura ta' brodu (konċentrazzjoni tas-sospensjoni 1 × 105–4 × 105 CFU/mL) u mbagħad inkubat f'temperatura oxxillanti ta' 150 °C rpm u 25°C għal 18-il siegħa. Wara t-tħawwid, iġbor ċertu ammont ta' sospensjoni batterika u iddilwixxiha għaxar darbiet. Iġbor l-ammont meħtieġ ta' sospensjoni batterika dilwita, ferrexha fuq mezz tal-agar u kkultivaha f'37°C u 56% umdità relattiva għal 24 siegħa. Il-formula għall-kalkolu tal-effettività antibatterika hija: \(\frac{\mathrm{C}-\mathrm{A}}{\mathrm{C}}\cdot 100\%\), fejn C u A huma n-numru ta' kolonji wara 24 siegħa, rispettivament. Ikkultivati fil-grupp ta' kontroll u f'tessut kompost Ag/PVA/PP.
Id-durabbiltà tad-drappijiet komposti Ag/PVA/PP ġiet evalwata permezz ta' ħasil skont l-ISO 105-C10:2006.1A. Waqt il-ħasil, għaddas id-drapp kompost Ag/PVA/PP tat-test (30x40mm2) f'soluzzjoni akwea li fiha deterġent kummerċjali (5.0g/L) u aħslu b'40±2 rpm u 40±5 rpm/min. veloċità għolja. °C 10, 20, 30, 40 u 50 ċiklu. Wara l-ħasil, id-drapp jitlaħlaħ tliet darbiet bl-ilma u jitnixxef f'temperatura ta' 50-60°C għal 30 minuta. Il-bidla fil-kontenut tal-fidda wara l-ħasil ġiet imkejla biex jiġi determinat il-grad ta' attività antibatterika.
Figura 1 turi d-dijagramma skematika tal-fabbrikazzjoni tad-drapp kompost Ag/PVA/PP. Jiġifieri, materjal mhux minsuġ PP huwa mgħaddas f'soluzzjoni mħallta ta' PVA u glukożju. Il-materjal mhux minsuġ mimli bil-PP jitnixxef biex jiffissa l-modifikatur u l-aġent li jnaqqas biex jifforma saff tas-siġillar. Id-drapp mhux minsuġ tal-polipropilene mnixxef huwa mgħaddas f'soluzzjoni ta' ammonja tal-fidda biex jiddepożita n-nanopartiċelli tal-fidda in situ. Il-konċentrazzjoni tal-modifikatur, il-proporzjon molari tal-glukożju għall-ammonja tal-fidda, il-konċentrazzjoni tal-ammonja tal-fidda u t-temperatura tar-reazzjoni jaffettwaw il-preċipitazzjoni tal-Ag NPs huma fatturi importanti. Figura 2a turi d-dipendenza tal-angolu tal-kuntatt tal-ilma tad-drapp Ag/PVA/PP fuq il-konċentrazzjoni tal-modifikatur. Meta l-konċentrazzjoni tal-modifikatur tiżdied minn 0.5 wt.% għal 1.0 wt.%, l-angolu tal-kuntatt tad-drapp Ag/PVA/PP jonqos b'mod sinifikanti; meta l-konċentrazzjoni tal-modifikatur tiżdied minn 1.0 wt.% għal 2.0 wt.%, prattikament ma tinbidilx. Figura 2b turi immaġini SEM ta' fibri PP puri u drappijiet Ag/PVA/PP ippreparati b'konċentrazzjoni ta' 50 mM ammonja tal-fidda u proporzjonijiet molari differenti ta' glukożju għal ammonja tal-fidda (1:1, 3:1, 5:1, u 9:1). . immaġni. ). Il-fibra PP li tirriżulta hija relattivament lixxa. Wara l-inkapsulament b'film PVA, xi fibri huma mwaħħlin flimkien bil-kolla; Minħabba d-depożizzjoni ta' nanopartiċelli tal-fidda, il-fibri jsiru relattivament mhux maħduma. Hekk kif il-proporzjon molari tal-aġent li jnaqqas għall-glukożju jiżdied, is-saff depożitat ta' Ag NPs jeħxien gradwalment, u hekk kif il-proporzjon molari jiżdied għal 5:1 u 9:1, Ag NPs għandhom it-tendenza li jiffurmaw aggregati. Immaġni makroskopiċi u mikroskopiċi tal-fibra PP isiru aktar uniformi, speċjalment meta l-proporzjon molari tal-aġent li jnaqqas għall-glukożju jkun 5:1. Ritratti diġitali tal-kampjuni korrispondenti miksuba b'50 mM ammonja tal-fidda huma murija fil-Figura S1.
Tibdiliet fl-angolu tal-kuntatt mal-ilma tad-drapp Ag/PVA/PP f'konċentrazzjonijiet differenti ta' PVA (a), immaġini SEM tad-drapp Ag/PVA/PP miksuba f'konċentrazzjoni ta' ammonja tal-fidda ta' 50 mM u diversi proporzjonijiet molari ta' glukożju u ammonja tal-fidda [(b))); (1) fibra PP, (2) fibra PVA/PP, (3) proporzjon molari 1:1, (4) proporzjon molari 3:1, (5) proporzjon molari 5:1, (6) proporzjon molari 9:1], disinn tad-diffrazzjoni tar-raġġi-X (c) u immaġni SEM (d) tad-drapp Ag/PVA/PP miksuba f'konċentrazzjonijiet ta' ammonja tal-fidda: (1) 5 mM, (2) 10 mM, (3) 30 mM, (4) 50 mM, (5) 90 mM u (6) Ag/PP-30 mM. It-temperatura tar-reazzjoni hija 60°C.
Fil-Fig. Figura 2c turi l-mudell tad-diffrazzjoni tar-raġġi-X tad-drapp Ag/PVA/PP li jirriżulta. Minbarra l-quċċata tad-diffrazzjoni tal-fibra PP 37, erba' qċaċet tad-diffrazzjoni f'2θ = ∼ 37.8°, 44.2°, 64.1° u 77.3° jikkorrispondu għal (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), Pjan kristallin (3 1 1) ta' nanopartiċelli tal-fidda ċċentrati fuq il-wiċċ kubu. Hekk kif il-konċentrazzjoni tal-ammonja tal-fidda tiżdied minn 5 għal 90 mM, il-mudelli XRD tal-Ag isiru aktar definiti, konsistenti ma' żieda sussegwenti fil-kristallinità. Skont il-formula ta' Scherrer, id-daqsijiet tal-qamħ tan-nanopartiċelli tal-Ag ippreparati b'10 mM, 30 mM u 50 mM ammonja tal-fidda ġew ikkalkulati li huma 21.3 nm, 23.3 nm u 26.5 nm, rispettivament. Dan għaliex il-konċentrazzjoni tal-ammonja tal-fidda hija l-forza li tmexxi r-reazzjoni ta' tnaqqis biex tifforma fidda metallika. Biż-żieda fil-konċentrazzjoni tal-ammonja tal-fidda, ir-rata ta' nukleazzjoni u tkabbir tal-Ag NPs tiżdied. Il-Figura 2d turi l-immaġini SEM ta' drappijiet Ag/PVA/PP miksuba f'konċentrazzjonijiet differenti ta' Ag ammonja. F'konċentrazzjoni ta' ammonja tal-fidda ta' 30 mM, is-saff depożitat ta' Ag NPs huwa relattivament omoġenju. Madankollu, meta l-konċentrazzjoni tal-ammonja tal-fidda tkun għolja wisq, l-uniformità tas-saff ta' depożizzjoni ta' Ag NP għandha t-tendenza li tonqos, li jista' jkun minħabba agglomerazzjoni qawwija fis-saff ta' depożizzjoni ta' Ag NP. Barra minn hekk, in-nanopartiċelli tal-fidda fuq il-wiċċ għandhom żewġ forom: sferika u skalli. Id-daqs tal-partiċelli sferiċi huwa bejn wieħed u ieħor 20–80 nm, u d-daqs laterali lamellari huwa bejn wieħed u ieħor 100–300 nm (Figura S2). Is-saff ta' depożizzjoni ta' Ag nanopartiċelli fuq il-wiċċ ta' drapp PP mhux modifikat mhuwiex uniformi. Barra minn hekk, iż-żieda fit-temperatura tippromwovi t-tnaqqis tal-Ag NPs (Fig. S3), iżda temperatura ta' reazzjoni għolja wisq ma tippromwovix il-preċipitazzjoni selettiva tal-Ag NPs.
Il-Figura 3a turi skematikament ir-relazzjoni bejn il-konċentrazzjoni tal-ammonja tal-fidda, l-ammont ta' fidda depożitata, u l-attività antibatterika tad-drapp Ag/PVA/PP ippreparat. Il-Figura 3b turi x-xejriet antibatteriċi tal-kampjuni f'konċentrazzjonijiet differenti ta' ammonja tal-fidda, li jistgħu jirriflettu direttament l-istatus antibatteriku tal-kampjuni. Meta l-konċentrazzjoni tal-ammonja tal-fidda żdiedet minn 5 mM għal 90 mM, l-ammont ta' preċipitazzjoni tal-fidda żdied minn 13.67 g/kg għal 481.81 g/kg. Barra minn hekk, hekk kif l-ammont ta' depożizzjoni tal-fidda jiżdied, l-attività antibatterika kontra E. coli inizjalment tiżdied u mbagħad tibqa' f'livell għoli. Speċifikament, meta l-konċentrazzjoni tal-ammonja tal-fidda hija 30 mM, l-ammont ta' depożizzjoni tal-fidda fid-drapp Ag/PVA/PP li jirriżulta huwa 67.62 g/kg, u r-rata antibatterika hija 99.99%. u agħżel dan il-kampjun bħala rappreżentant għal karatterizzazzjoni strutturali sussegwenti.
(a) Ir-relazzjoni bejn il-livell ta' attività antibatterika u l-ammont ta' saff ta' Ag applikat u l-konċentrazzjoni ta' ammonja tal-fidda; (b) Ritratti ta' pjanċi ta' kultura batterika meħuda b'kamera diġitali li juru kampjuni vojta u kampjuni ppreparati bl-użu ta' 5 mM, 10 mM, 30 mM, 50 mM u 90 mM ta' ammonja tal-fidda. Attività antibatterika ta' drapp Ag/PVA/PP kontra Escherichia coli
Il-Figura 4a turi l-ispettri FTIR/ATR tal-PP, PVA/PP, Ag/PP u Ag/PVA/PP. Il-meded ta' assorbiment tal-fibra PP pura f'2950 cm-1 u 2916 cm-1 huma dovuti għall-vibrazzjoni asimmetrika tat-tiġbid tal-gruppi –CH3 u –CH2-, u f'2867 cm-1 u 2837 cm-1 huma dovuti għall-vibrazzjoni simmetrika tat-tiġbid tal-gruppi –CH3 u –CH2 –, –CH3 u –CH2–. Il-meded ta' assorbiment f'1375 cm–1 u 1456 cm–1 huma attribwiti għal vibrazzjonijiet ta' spostament asimmetriċi u simmetriċi ta' –CH338.39. L-ispettru FTIR tal-fibra Ag/PP huwa simili għal dak tal-fibra PP. Minbarra l-medda ta' assorbiment tal-PP, il-quċċata l-ġdida tal-assorbiment f'3360 cm-1 tad-drappijiet PVA/PP u Ag/PVA/PP hija attribwita għat-tiġbid tar-rabta tal-idroġenu tal-grupp –OH. Dan juri li l-PVA huwa applikat b'suċċess fuq il-wiċċ tal-fibra tal-polipropilene. Barra minn hekk, il-quċċata tal-assorbiment tal-idrossili tad-drapp Ag/PVA/PP hija kemxejn aktar dgħajfa minn dik tad-drapp PVA/PP, li tista' tkun dovuta għall-koordinazzjoni ta' xi gruppi idrossili mal-fidda.
Spettru FT-IR (a), kurva TGA (b) u spettru tal-kejl XPS (c) ta' PP pur, drapp PVA/PP u drapp Ag/PVA/PP, u spettru C 1s ta' PP pur (d), drapp PVA/PP PP (e) u l-quċċata Ag 3d (f) ta' drapp Ag/PVA/PP.
Fil-Fig. Figura 4c turi l-ispettri XPS ta' drappijiet PP, PVA/PP, u Ag/PVA/PP. Is-sinjal dgħajjef ta' O 1s tal-fibra pura tal-polipropilene jista' jiġi attribwit għall-element tal-ossiġnu assorbit fuq il-wiċċ; il-quċċata C 1s f'284.6 eV hija attribwita għal CH u CC (ara Figura 4d). Meta mqabbel mal-fibra pura tal-PP, id-drapp PVA/PP (Fig. 4e) juri prestazzjoni għolja f'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) u 288.5 eV (H–C=O)38. Barra minn hekk, l-ispettru O 1s tad-drapp PVA/PP jista' jiġi approssimat b'żewġ qċaċet f'532.3 eV u 533.2 eV41 (Fig. S4), dawn il-qċaċet C 1s jikkorrispondu għal C–OH u H–C=O (gruppi idrossiliċi tal-PVA u l-grupp aldeid tal-glukożju), li huwa konsistenti mad-dejta FTIR. Id-drapp mhux minsuġ Ag/PVA/PP iżomm l-ispettru O 1s ta' C-OH (532.3 eV) u HC=O (533.2 eV) (Figura S5), li jikkonsisti minn 65.81% (perċentwal atomiku) C, 22.89.% O u 11.31% Ag (Fig. S4). B'mod partikolari, il-qċaċet ta' Ag 3d5/2 u Ag 3d3/2 f'368.2 eV u 374.2 eV (Fig. 4f) juru aktar li l-Ag NPs huma ddopjati fuq il-wiċċ tad-drapp mhux minsuġ PVA/PP42.
Il-kurvi TGA (Fig. 4b) ta' PP pur, drapp Ag/PP, u drapp Ag/PVA/PP juru li jgħaddu minn proċessi ta' dekompożizzjoni termali simili, u d-depożizzjoni ta' Ag NPs twassal għal żieda żgħira fit-temperatura tad-degradazzjoni termali tal-fibri PP. Fibri PVA/PP (minn 480 °C (fibri PP) sa 495 °C), possibilment minħabba l-formazzjoni ta' barriera Ag43. Fl-istess ħin, l-ammonti residwali ta' kampjuni puri ta' PP, Ag/PP, Ag/PVA/PP, Ag/PVA/PP-W50 u Ag/PP-W50 wara tisħin f'800°C kienu 1.32%, 16.26% u 13.86%. % rispettivament 9.88% u 2.12% (is-suffiss W50 hawn jirreferi għal 50 ċiklu ta' ħasla). Il-bqija tal-PP pur huwa attribwit għal impuritajiet, u l-bqija tal-kampjuni li jifdal għal Ag NPs, u d-differenza fl-ammont residwu ta' kampjuni mgħobbija bil-fidda għandha tkun dovuta għal ammonti differenti ta' nanopartiċelli tal-fidda mgħobbija fuqhom. Barra minn hekk, wara l-ħasil tad-drapp Ag/PP 50 darba, il-kontenut residwu tal-fidda tnaqqas b'94.65%, u l-kontenut residwu tal-fidda tad-drapp Ag/PVA/PP tnaqqas b'madwar 31.74%. Dan juri li l-kisi li jinkapsula l-PVA jista' jtejjeb b'mod effettiv l-adeżjoni tal-AgNPs mal-matriċi tal-PP.
Biex tiġi evalwata l-kumdità tal-ilbies, ġew imkejla l-permeabilità tal-arja u r-rata tat-trażmissjoni tal-fwar tal-ilma tad-drapp tal-polipropilene ppreparat. Ġeneralment, in-nifs huwa relatat mal-kumdità termali tal-utent, speċjalment f'ambjenti sħan u umdi44. Kif muri fil-Figura 5a, il-permeabilità tal-arja tal-PP pur hija ta' 2050 mm/s, u wara l-modifika tal-PVA tonqos għal 856 mm/s. Dan għaliex il-film tal-PVA ffurmat fuq il-wiċċ tal-fibra PP u l-parti minsuġa jgħin biex inaqqas id-distakki bejn il-fibri. Wara l-applikazzjoni ta' Ag NPs, il-permeabilità tal-arja tad-drapp PP tiżdied minħabba l-konsum tal-kisi tal-PVA meta jiġu applikati Ag NPs. Barra minn hekk, in-nifs tad-drappijiet Ag/PVA/PP għandu t-tendenza li jonqos hekk kif il-konċentrazzjoni tal-ammonja tal-fidda tiżdied minn 10 għal 50 mmol. Dan jista' jkun minħabba l-fatt li l-ħxuna tad-depożitu tal-fidda tiżdied biż-żieda tal-konċentrazzjoni tal-ammonja tal-fidda, li jgħin biex jitnaqqas in-numru ta' pori u l-probabbiltà li l-fwar tal-ilma jgħaddi minnhom.
(a) Permeabilità tal-arja ta' drappijiet Ag/PVA/PP ippreparati b'konċentrazzjonijiet differenti ta' ammonja tal-fidda; (b) Trażmissjoni tal-fwar tal-ilma ta' drappijiet Ag/PVA/PP ippreparati b'konċentrazzjonijiet differenti ta' ammonja tal-fidda; (ċ) Diversi modifikaturi Kurva tensili ta' Drapp Ag/PVA/PP miksuba f'konċentrazzjonijiet differenti; (d) Kurva tensili ta' drapp Ag/PVA/PP miksuba f'konċentrazzjonijiet differenti ta' ammonja tal-fidda (drapp Ag/PVA/PP miksub f'konċentrazzjoni ta' ammonja tal-fidda ta' 30 mM hija murija wkoll) (Qabbel il-kurvi tensili ta' drappijiet PP wara 40 ċiklu ta' ħasil).
Ir-rata tat-trażmissjoni tal-fwar tal-ilma hija indikatur importanti ieħor tal-kumdità termali ta' drapp45. Jirriżulta li l-permeabilità tal-umdità tad-drappijiet hija influwenzata prinċipalment mill-kapaċità tan-nifs u l-proprjetajiet tal-wiċċ. Jiġifieri, il-permeabilità tal-arja tiddependi prinċipalment fuq in-numru ta' pori; il-proprjetajiet tal-wiċċ jaffettwaw il-permeabilità tal-umdità tal-gruppi idrofiliċi permezz tal-assorbiment-diffużjoni-desorbiment tal-molekuli tal-ilma. Kif muri fil-Figura 5b, il-permeabilità tal-umdità tal-fibra PP pura hija 4810 g/(m2·24h). Wara s-siġillar bil-kisi tal-PVA, in-numru ta' toqob fil-fibra PP jonqos, iżda l-permeabilità tal-umdità tad-drapp PVA/PP tiżdied għal 5070 g/(m2·24h), peress li l-permeabilità tal-umdità tiegħu hija determinata prinċipalment mill-proprjetajiet tal-wiċċ, mhux mill-pori. Wara d-depożizzjoni tal-AgNPs, il-permeabilità tal-umdità tad-drapp Ag/PVA/PP żdiedet aktar. B'mod partikolari, il-permeabilità massima tal-umdità tad-drapp Ag/PVA/PP miksuba f'konċentrazzjoni ta' ammonja tal-fidda ta' 30 mM hija 10300 g/(m2·24h). Fl-istess ħin, il-permeabilità differenti tal-umdità tad-drappijiet Ag/PVA/PP miksuba f'konċentrazzjonijiet differenti ta' ammonja tal-fidda tista' tkun assoċjata ma' differenzi fil-ħxuna tas-saff tad-depożizzjoni tal-fidda u n-numru tal-pori tiegħu.
Il-proprjetajiet mekkaniċi tad-drappijiet jinfluwenzaw bil-qawwa l-ħajja tas-servizz tagħhom, speċjalment bħala materjali riċiklabbli46. Il-Figura 5c turi l-kurva tal-istress tensili tad-drapp Ag/PVA/PP. Is-saħħa tensili tal-PP pur hija biss 2.23 MPa, filwaqt li s-saħħa tensili ta' drapp PVA/PP b'1 wt% tiżdied b'mod sinifikanti għal 4.56 MPa, li jindika li l-inkapsulament tad-drapp PVA PP jgħin biex itejjeb b'mod sinifikanti l-proprjetajiet mekkaniċi tiegħu. Is-saħħa tensili u t-titwil fil-ksur tad-drapp PVA/PP jiżdiedu biż-żieda fil-konċentrazzjoni tal-modifikatur PVA għaliex il-film PVA jista' jkisser l-istress u jsaħħaħ il-fibra PP. Madankollu, meta l-konċentrazzjoni tal-modifikatur tiżdied għal 1.5 wt.%, il-PVA li jwaħħal jagħmel id-drapp tal-polipropilene iebes, li jaffettwa serjament il-kumdità tal-ilbies.
Meta mqabbel ma' drappijiet puri tal-PP u tal-PVA/PP, is-saħħa tensili u t-titwil fil-ksur tad-drappijiet tal-Ag/PVA/PP huma mtejba aktar għaliex in-nanopartiċelli tal-Ag imqassma b'mod uniformi fuq il-wiċċ tal-fibri tal-PP jistgħu jqassmu t-tagħbija47,48. Jista' jidher li s-saħħa tensili tal-fibra tal-Ag/PP hija ogħla minn dik tal-PP pur, u tilħaq 3.36 MPa (Fig. 5d), li tikkonferma l-effett qawwi u ta' tisħiħ tal-Ag NPs. B'mod partikolari, id-drapp tal-Ag/PVA/PP prodott f'konċentrazzjoni ta' ammonja tal-fidda ta' 30 mM (minflok 50 mM) juri saħħa tensili u titwil massimi fil-ksur, li xorta huwa dovut għad-depożizzjoni uniformi tal-Ag NPs kif ukoll għad-depożizzjoni uniformi. Aggregazzjoni ta' NPs tal-fidda taħt kundizzjonijiet ta' konċentrazzjoni għolja ta' ammonja tal-fidda. Barra minn hekk, wara 40 ċiklu ta' ħasil, is-saħħa tat-tensjoni u t-titwil fil-ksur tad-drapp Ag/PVA/PP ippreparat b'konċentrazzjoni ta' 30 mM ta' ammonja tal-fidda naqsu bi 32.7% u 26.8%, rispettivament (Fig. 5d), li jistgħu jkunu assoċjati ma' telf żgħir ta' nanopartiċelli tal-fidda depożitati wara dan.
Il-Figuri 6a u b juru ritratti ta' kamera diġitali ta' drapp Ag/PVA/PP u drapp Ag/PP wara ħasil għal 0, 10, 20, 30, 40, u 50 ċiklu b'konċentrazzjoni ta' ammonja tal-fidda ta' 30 mM. Drapp Ag/PVA/PP griż skur u drapp Ag/PP gradwalment isiru griżi ċari wara l-ħasil; u l-bidla fil-kulur tal-ewwel waqt il-ħasil ma tidhirx li hija daqshekk serja daqs dik tat-tieni. Barra minn hekk, meta mqabbel mad-drapp Ag/PP, il-kontenut tal-fidda tad-drapp Ag/PVA/PP naqas relattivament bil-mod wara l-ħasil; wara ħasil 20 darba jew aktar, tal-ewwel żamm kontenut ta' fidda ogħla mit-tieni (Fig. 6c). Dan jindika li l-inkapsulament tal-fibri PP b'kisja tal-PVA jista' jtejjeb b'mod sinifikanti l-adeżjoni tal-Ag NPs mal-fibri PP. Il-Figura 6d turi l-immaġini SEM tad-drapp Ag/PVA/PP u drapp Ag/PP wara ħasil għal 10, 40, u 50 ċiklu. Drappijiet Ag/PVA/PP jesperjenzaw inqas telf ta' Ag NPs waqt il-ħasil minn drappijiet Ag/PP, għal darb'oħra għaliex il-kisi li jinkapsula l-PVA jgħin biex itejjeb l-adeżjoni tal-Ag NPs mal-fibri tal-PP.
(a) Ritratti ta' drapp Ag/PP meħuda b'kamera diġitali (meħuda b'konċentrazzjoni ta' ammonja tal-fidda ta' 30 mM) wara ħasil għal 0, 10, 20, 30, 40 u 50 ċiklu (1-6); (b) Ritratti Ag/PVA/PP ta' drappijiet meħuda b'kamera diġitali (meħuda b'konċentrazzjoni ta' ammonja tal-fidda ta' 30 mM) wara ħasil għal 0, 10, 20, 30, 40 u 50 ċiklu (1-6); (ċ) Bidliet fil-kontenut tal-fidda taż-żewġ drappijiet bejn iċ-ċikli tal-ħasil; (d) Immaġni SEM ta' drapp Ag/PVA/PP (1-3) u drapp Ag/PP (4-6) wara 10, 40 u 50 ċiklu tal-ħasil.
Figura 7 turi l-attività antibatterika u ritratti ta' kamera diġitali ta' drappijiet Ag/PVA/PP kontra E. coli wara 10, 20, 30 u 40 ċiklu ta' ħasla. Wara 10 u 20 ħasla, il-prestazzjoni antibatterika tad-drappijiet Ag/PVA/PP baqgħet ta' 99.99% u 99.93%, u dan juri attività antibatterika eċċellenti. Il-livell antibatteriku tad-drapp Ag/PVA/PP naqas xi ftit wara 30 u 40 darba ta' ħasil, minħabba t-telf ta' AgNPs wara ħasil fit-tul. Madankollu, ir-rata antibatterika tad-drapp Ag/PP wara 40 ħasla hija biss 80.16%. Huwa ovvju li l-effett antibatteriku tad-drapp Ag/PP wara 40 ċiklu ta' ħasil huwa ħafna inqas minn dak tad-drapp Ag/PVA/PP.
(a) Livell ta' attività antibatterika kontra E. coli. (b) Għal tqabbil, jintwerew ukoll ritratti tad-drapp Ag/PVA/PP meħuda b'kamera diġitali wara l-ħasil tad-drapp Ag/PP b'konċentrazzjoni ta' 30 mM ammonja tal-fidda għal 10, 20, 30, 40 u 40 ċiklu.
Fil-Fig. Figura 8 turi skematikament il-fabbrikazzjoni ta' drapp Ag/PVA/PP fuq skala kbira bl-użu ta' rotta roll-to-roll f'żewġ stadji. Jiġifieri, is-soluzzjoni PVA/glukożju ġiet mgħaddsa fil-qafas tar-romblu għal ċertu perjodu ta' żmien, imbagħad tneħħiet, u mbagħad mimlija b'soluzzjoni ta' ammonja tal-fidda bl-istess mod biex jinkiseb drapp Ag/PVA/PP. (Fig. 8a). Id-drapp Ag/PVA/PP li jirriżulta xorta jżomm attività antibatterika eċċellenti anke jekk jitħalla għal sena. Għall-preparazzjoni fuq skala kbira ta' drappijiet Ag/PVA/PP, id-drappijiet mhux minsuġin tal-PP li jirriżultaw ġew mimlija fi proċess kontinwu ta' roll u mbagħad għaddew minn soluzzjoni PVA/glukożju u soluzzjoni ta' ammonja tal-fidda sekwenzjalment u pproċessati. żewġ metodi. Vidjows mehmuża. Il-ħin tal-impregnazzjoni huwa kkontrollat billi tiġi aġġustata l-veloċità tar-romblu, u l-ammont ta' soluzzjoni assorbita huwa kkontrollat billi tiġi aġġustata d-distanza bejn ir-rombli (Fig. 8b), u b'hekk jinkiseb id-drapp mhux minsuġ Ag/PVA/PP fil-mira ta' daqs kbir (50 ċm × 80 ċm). ) u r-romblu tal-ġbir. Il-proċess kollu huwa sempliċi u effiċjenti, li jwassal għal produzzjoni fuq skala kbira.
Dijagramma skematika tal-produzzjoni ta' prodotti fil-mira ta' daqs kbir (a) u dijagramma skematika tal-proċess tar-romblu għall-produzzjoni ta' materjali mhux minsuġin Ag/PVA/PP (b).
Drappijiet mhux minsuġin tal-PVA/PP li fihom il-fidda huma prodotti bl-użu ta' teknoloġija sempliċi ta' depożizzjoni f'fażi likwida in situ kkombinata mar-rotta roll-to-roll. Meta mqabbel mad-drapp PP u d-drapp PVA/PP, il-proprjetajiet mekkaniċi tad-drapp mhux minsuġ Ag/PVA/PP ippreparat huma mtejba b'mod sinifikanti għaliex is-saff tas-siġillar tal-PVA jista' jtejjeb b'mod sinifikanti l-adeżjoni tal-Ag NPs mal-fibri PP. Barra minn hekk, l-ammont tat-tagħbija tal-PVA u l-kontenut tal-fidda NPs fid-drapp mhux minsuġ Ag/PVA/PP jistgħu jiġu kkontrollati sew billi jiġu aġġustati l-konċentrazzjonijiet tas-soluzzjoni tal-PVA/glukożju u s-soluzzjoni tal-ammonja tal-fidda. B'mod partikolari, id-drapp mhux minsuġ Ag/PVA/PP ippreparat bl-użu ta' soluzzjoni tal-ammonja tal-fidda ta' 30 mM wera l-aħjar proprjetajiet mekkaniċi u żamm attività antibatterika eċċellenti kontra l-E. coli anke wara 40 ċiklu ta' ħasil, u wera potenzjal tajjeb kontra l-fouling. Materjal mhux minsuġ PP. Meta mqabbel ma' dejta oħra tal-letteratura, id-drappijiet miksuba minna bl-użu ta' metodi aktar sempliċi wrew reżistenza aħjar għall-ħasil. Barra minn hekk, id-drapp mhux minsuġ Ag/PVA/PP li jirriżulta għandu permeabilità ideali għall-umdità u kumdità fl-ilbies, li jistgħu jiffaċilitaw l-applikazzjoni tiegħu f'applikazzjonijiet industrijali.
Inkludi d-dejta kollha miksuba jew analizzata matul dan l-istudju (u l-fajls ta' informazzjoni ta' appoġġ tagħha).
Russell, SM et al. Bijosensuri biex jiġġieldu l-maltempata taċ-ċitokini tal-COVID-19: sfidi fil-ġejjieni. ACS Sens. 5, 1506–1513 (2020).
Zaeem S, Chong JH, Shankaranarayanan V u Harkey A. COVID-19 u risponsi minn diversi organi. current. question. heart. 45, 100618 (2020).
Zhang R, et al. L-istimi tan-numru ta’ każijiet ta’ coronavirus fl-2019 fiċ-Ċina huma aġġustati skont l-istadju u r-reġjuni endemiċi. front. medicine. 14, 199–209 (2020).
Gao J. et al. Materjal kompost tad-drapp tal-polipropilene mhux minsuġ flessibbli, superidrofobiku u konduttiv ħafna għall-protezzjoni mill-interferenza elettromanjetika. Inġinier Kimiku. J. 364, 493–502 (2019).
Raihan M. et al. Żvilupp ta' films nanokomposti multifunzjonali tal-poliakrilonitrile/fidda: attività antibatterika, attività katalitika, konduttività, protezzjoni UV u sensuri SERS attivi. J. Matt. resource. technologies. 9, 9380–9394 (2020).
Dawadi S, Katuwal S, Gupta A, Lamichane U u Parajuli N. Riċerka attwali dwar nanopartiċelli tal-fidda: sinteżi, karatterizzazzjoni u applikazzjonijiet. J. Nanomaterials. 2021, 6687290 (2021).
Deng Da, Chen Zhi, Hu Yong, Ma Jian, Tong YDN Proċess sempliċi għall-preparazzjoni ta' linka konduttiva bbażata fuq il-fidda u l-applikazzjoni tagħha fuq uċuħ selettivi għall-frekwenza. Nanoteknoloġija 31, 105705–105705 (2019).
Hao, Y. et al. Polimeri iperferretti jippermettu l-użu ta' nanopartiċelli tal-fidda bħala stabilizzaturi għall-istampar inkjet ta' ċirkwiti flessibbli. R. Shuker. Chemical. 43, 2797–2803 (2019).
Keller P u Kawasaki HJML Netwerks konduttivi tal-vini tal-weraq prodotti permezz tal-awtoassemblaġġ ta' nanopartiċelli tal-fidda għal applikazzjonijiet potenzjali f'sensuri flessibbli. Matt. Wright. 284, 128937.1-128937.4 (2020).
Li, J. et al. Nanosferi u matriċi tas-silika mżejna b'nanopartiċelli tal-fidda bħala sottostrati potenzjali għat-tifrix Raman imtejjeb fuq il-wiċċ. ASU Omega 6, 32879–32887 (2021).
Liu, X. et al. Sensor tat-tifrix Raman (SERS) imtejjeb fuq wiċċ flessibbli fuq skala kbira b'stabbiltà u uniformità għolja tas-sinjal. ACS Application Matt. Interfaces 12, 45332–45341 (2020).
Sandeep, KG et al. Eterostruttura ġerarkika ta' nanorods tal-fullerene mżejna b'nanopartiċelli tal-fidda (Ag-FNRs) isservi bħala sottostrat SERS effettiv u indipendenti minn partiċella waħda. fiżika. kimika. kimika. fiżika. 27, 18873–18878 (2018).
Emam, HE u Ahmed, HB Studju komparattiv ta' nanostrutturi omometalliċi u eterometalliċi bbażati fuq l-agar waqt degradazzjoni katalizzata minn żebgħa. internazzjonalità. J. Biol. Molekuli kbar. 138, 450–461 (2019).
Emam, HE, Mikhail, MM, El-Sherbiny, S., Nagy, KS u Ahmed, HB Nanokatalisi dipendenti fuq il-metall għat-tnaqqis ta' sustanzi niġġiesa aromatiċi. L-Erbgħa. ix-xjenza. tniġġis. riżorsa. internazzjonalità. 27, 6459–6475 (2020).
Ahmed HB u Emam HE Nanostrutturi bi tliet qxur u qalba (Ag-Au-Pd) imkabbra minn żrieragħ f'temperatura tal-kamra għal purifikazzjoni potenzjali tal-ilma. test tal-polimeru. 89, 106720 (2020).
Ħin tal-pubblikazzjoni: 26 ta' Novembru 2023