Faleminderit që vizituat Nature.com. Versioni i shfletuesit që po përdorni ka mbështetje të kufizuar CSS. Për rezultate më të mira, ne ju rekomandojmë të përdorni një version më të ri të shfletuesit tuaj (ose të çaktivizoni modalitetin e përputhshmërisë në Internet Explorer). Ndërkohë, për të siguruar mbështetje të vazhdueshme, ne po e shfaqim faqen pa stilizim ose JavaScript.
Sot, pëlhurat funksionale me veti antibakteriale janë më të njohura. Megjithatë, prodhimi me kosto efektive i pëlhurave funksionale me performancë të qëndrueshme dhe të qëndrueshme mbetet një sfidë. Alkooli polivinil (PVA) u përdor për të modifikuar pëlhurën e pathurur prej polipropileni (PP), dhe më pas nanopjesëzat e argjendit (AgNP) u depozituan në vend për të prodhuar pëlhurë PP të ngarkuar me AgNP të modifikuar me PVA (të referuara si AgNP). Enkapsulimi i fibrave PP duke përdorur veshje PVA ndihmon në përmirësimin e ndjeshëm të ngjitjes së NP-ve të ngarkuara me Ag në fibrat PP, dhe pëlhurat e pathurura Ag/PVA/PP shfaqin veti mekanike dhe rezistencë të përmirësuara ndjeshëm ndaj Escherichia coli (e referuar si E. coli). Në përgjithësi, pëlhura e pathurur Ag/PVA/PP e prodhuar në përqendrim amoniaku argjendi 30mM ka veti mekanike më të mira, dhe shkalla e mbrojtjes antibakteriale kundër E. coli arrin 99.99%. Pëlhura ende ruan aktivitet të shkëlqyer antibakterial pas 40 larjeve dhe ka potencial për përdorim të përsëritur. Përveç kësaj, pëlhura jo e endur Ag/PVA/PP ka perspektiva të gjera aplikimi në industri për shkak të përshkueshmërisë së mirë të ajrit dhe lagështisë. Përveç kësaj, ne kemi zhvilluar edhe një teknologji rrotulluese dhe kemi kryer eksplorime paraprake për të testuar fizibilitetin e kësaj metode.
Me thellimin e globalizimit ekonomik, lëvizjet e popullsisë në shkallë të gjerë kanë rritur shumë mundësinë e transmetimit të virusit, gjë që shpjegon mirë pse koronavirusi i ri ka një aftësi kaq të fortë për t'u përhapur në të gjithë botën dhe është i vështirë për t'u parandaluar1,2,3. Në këtë kuptim, ekziston një nevojë urgjente për të zhvilluar materiale të reja antibakteriale, të tilla si pëlhurat jo të endura prej polipropileni (PP), si materiale mbrojtëse mjekësore. Pëlhura jo e endur prej polipropileni ka avantazhet e dendësisë së ulët, inercisë kimike dhe kostos së ulët4, por nuk ka aftësi antibakteriale, jetëgjatësi të shkurtër shërbimi dhe efikasitet të ulët mbrojtës. Prandaj, është me rëndësi të madhe t'u jepen veti antibakteriale materialeve jo të endura PP.
Si një agjent i lashtë antibakterial, argjendi ka kaluar nëpër pesë faza zhvillimi: tretësirë koloidale argjendi, sulfadiazinë argjendi, kripë argjendi, argjend proteine dhe nanoshargjend. Nanopjesëzat e argjendit përdoren gjithnjë e më shumë në fusha të tilla si mjekësia5,6, përçueshmëria7,8,9, shpërndarja Raman e përmirësuar në sipërfaqe10,11,12, degradimi katalitik i ngjyruesve13,14,15,16 etj. Në veçanti, nanopjesëzat e argjendit (AgNP) kanë avantazhe ndaj agjentëve tradicionalë antimikrobikë, siç janë kripërat metalike, komponimet e amonit kuaternar dhe triklosani, për shkak të rezistencës së tyre të kërkuar bakteriale, stabilitetit, kostos së ulët dhe pranueshmërisë mjedisore17,18,19. Përveç kësaj, nanopjesëzat e argjendit me sipërfaqe të madhe specifike dhe aktivitet të lartë antibakterial mund të ngjiten në pëlhura leshi20, pëlhura pambuku21,22, pëlhura poliesteri dhe pëlhura të tjera për të arritur çlirim të kontrolluar dhe të qëndrueshëm të grimcave antibakteriale të argjendit23,24. Kjo do të thotë që duke enkapsuluar AgNP, është e mundur të krijohen pëlhura PP me aktivitet antibakterial. Megjithatë, materialet jo të endura PP nuk kanë grupe funksionale dhe kanë polaritet të ulët, gjë që nuk është e favorshme për enkapsulimin e AgNP-ve. Për të kapërcyer këtë pengesë, disa studiues janë përpjekur të depozitojnë nanopjesëza Ag në sipërfaqen e pëlhurave PP duke përdorur metoda të ndryshme modifikimi, duke përfshirë spërkatjen me plazmë26,27, shartimin me rrezatim28,29,30,31 dhe veshjen sipërfaqësore32. Për shembull, Goli et al. [33] prezantuan një shtresë proteine në sipërfaqen e pëlhurës jo të endur PP, aminoacidet në periferi të shtresës së proteinave mund të shërbejnë si pika ankorimi për lidhjen e AgNP-ve, duke arritur kështu veti të mira antibakteriale. Li dhe bashkëpunëtorët34 zbuluan se N-izopropilakrilamidi dhe N-(3-aminopropil)metakrilamidi hidroklorur i bashkë-shartuar me gdhendje ultravjollcë (UV) shfaqën aktivitet të fortë antimikrobik, megjithëse procesi i gdhendjes UV është kompleks dhe mund të degradojë vetitë mekanike. Oliani et al. përgatitën filma xhel Ag NPs-PP me aktivitet të shkëlqyer antibakterial duke para-trajtuar PP të pastër me rrezatim gama; megjithatë, metoda e tyre ishte gjithashtu komplekse. Kështu, mbetet një sfidë të prodhohen në mënyrë efikase dhe të lehtë materiale të paendura prej polipropileni të riciklueshme me aktivitetin e dëshiruar antimikrobik.
Në këtë studim, alkooli polivinil, një material membranor miqësor ndaj mjedisit dhe me kosto të ulët me aftësi të mirë formimi filmi, hidrofilitet të lartë dhe stabilitet të shkëlqyer fizik dhe kimik, përdoret për të modifikuar pëlhurat e polipropilenit. Glukoza përdoret si agjent reduktues36. Një rritje në energjinë sipërfaqësore të PP-së së modifikuar nxit depozitimin selektiv të AgNP-ve. Krahasuar me pëlhurën e pastër PP, pëlhura e përgatitur Ag/PVA/PP tregoi riciklueshmëri të mirë, aktivitet të shkëlqyer antibakterial kundër E. coli, veti të mira mekanike edhe pas 40 cikleve larjeje, dhe frymëmarrje të konsiderueshme, përshkueshmëri ndaj seksit dhe lagështisë.
Pëlhura jo e endur prej PP me një gravitet specifik prej 25 g/m2 dhe një trashësi prej 0.18 mm u sigurua nga Jiyuan Kang'an Sanitary Materials Co., Ltd. (Jiyuan, Kinë) dhe u pre në fletë me përmasa 5×5 cm2. Nitrat argjendi (99.8%; AR) u ble nga Xilong Scientific Co., Ltd. (Shantou, Kinë). Glukoza u ble nga Fuzhou Neptune Fuyao Pharmaceutical Co., Ltd. (Fuzhou, Kinë). Alkooli polivinil (reagent i gradës industriale) u ble nga Tianjin Sitong Chemical Factory (Tianjin, Kinë). Uji i deionizuar u përdor si tretës ose shpëlarës dhe u përgatit në laboratorin tonë. Agari dhe lëngu ushqyes u blenë nga Beijing Aoboxing Biotechnology Co., Ltd. (Pekin, Kinë). Lloji i E. coli (ATCC 25922) u ble nga Zhangzhou Bochuang Company (Zhangzhou, Kinë).
Indi PP që rezultoi u larë me ultratinguj në etanol për 15 minuta. PVA që rezultoi u shtua në ujë dhe u ngroh në 95°C për 2 orë për të përftuar një tretësirë ujore. Pastaj glukoza u tret në 10 ml tretësirë PVA me një fraksion masiv prej 0.1%, 0.5%, 1.0% dhe 1.5%. Pëlhura e paendur e polipropilenit të pastruar u zhyt në një tretësirë PVA/glukozë dhe u ngroh në 60°C për 1 orë. Pas përfundimit të ngrohjes, pëlhura e paendur e impregnuar me PP hiqet nga tretësira PVA/glukozë dhe thahet në 60°C për 0.5 orë për të formuar një film PVA në sipërfaqen e rrjetës, duke përftuar kështu një kompozit PVA/PP. tekstil.
Nitrati i argjendit tretet në 10 ml ujë duke e përzier vazhdimisht në temperaturë ambienti dhe amoniaku shtohet me pika derisa tretësira të ndryshojë nga e tejdukshme në kafe dhe përsëri e tejdukshme për të përftuar tretësirë amoniaku argjendi (5–90 mM). Vendosni pëlhurën e pathurur PVA/PP në tretësirën e amoniakut të argjendit dhe ngroheni atë në 60°C për 1 orë për të formuar nanopjesëza Ag in situ në sipërfaqen e pëlhurës, pastaj shpëlajeni me ujë tri herë dhe thajeni në 60°C për 0.5 orë për të përftuar pëlhurë kompozite Ag/PVA/PP.
Pas eksperimenteve paraprake, ne ndërtuam pajisje rrotulluese në laborator për prodhimin në shkallë të gjerë të pëlhurave kompozite. Rulat janë bërë nga PTFE për të shmangur reaksionet negative dhe kontaminimin. Gjatë këtij procesi, koha e impregnimit dhe sasia e tretësirës së adsorbuar mund të kontrollohen duke rregulluar shpejtësinë e rulave dhe distancën midis rulave për të marrë pëlhurën e dëshiruar kompozite Ag/PVA/PP.
Morfologjia sipërfaqësore e indeve u studiua duke përdorur një mikroskop elektronik skanues VEGA3 (SEM; Japan Electronics, Japoni) në një tension përshpejtues prej 5 kV. Struktura kristalore e nanopjesëzave të argjendit u analizua me anë të difraksionit me rreze X (XRD; Bruker, D8 Advanced, Gjermani; rrezatimi Cu Kα, λ = 0.15418 nm; tensioni: 40 kV, rryma: 40 mA) në diapazonin 10–80°. 2θ. Një spektrometër infra i kuq me transformim Furier (ATR-FTIR; Nicolet 170sx, Thermo Fisher Scientific Incorporation) u përdor për të analizuar karakteristikat kimike të pëlhurës së polipropilenit të modifikuar në sipërfaqe. Përmbajtja e modifikuesit PVA të pëlhurave kompozite Ag/PVA/PP u mat me anë të analizës termogravimetrike (TGA; Mettler Toledo, Zvicër) nën një rrjedhë azoti. Spektrometria masive e plazmës së çiftëzuar në mënyrë induktive (ICP-MS, ELAN DRC II, Perkin-Elmer (Hong Kong) Co., Ltd.) u përdor për të përcaktuar përmbajtjen e argjendit në pëlhurat kompozite Ag/PVA/PP.
Përshkueshmëria e ajrit dhe shkalla e transmetimit të avujve të ujit të pëlhurës kompozite Ag/PVA/PP (specifikimi: 78×50cm2) u matën nga një agjenci testimi e palës së tretë (Tianfangbiao Standardization Certification and Testing Co., Ltd.) në përputhje me GB/T. 5453-1997 dhe GB/T 12704.2-2009. Për secilën mostër, zgjidhen dhjetë pika të ndryshme për testim, dhe të dhënat e ofruara nga agjencia janë mesatarja e dhjetë pikave.
Aktiviteti antibakterial i pëlhurës kompozite Ag/PVA/PP u mat në përputhje me standardet kineze GB/T 20944.1-2007 dhe GB/T 20944.3- duke përdorur metodën e difuzionit në pllakë agar (analizë cilësore) dhe metodën e balonit me shkundje (analizë sasiore). . përkatësisht në vitin 2008. Aktiviteti antibakterial i pëlhurës kompozite Ag/PVA/PP kundër Escherichia coli u përcaktua në kohë të ndryshme larjeje. Për metodën e difuzionit në pllakë agar, pëlhura kompozite Ag/PVA/PP e testuar shpohet në një disk (diametri: 8 mm) duke përdorur një shpues dhe ngjitet në një enë Petri agar të inokuluar me Escherichia coli (ATCC 25922). ; 3.4 × 108 CFU ml-1) dhe më pas inkubohet në 37°C dhe 56% lagështi relative për afërsisht 24 orë. Zona e frenimit u analizua vertikalisht nga qendra e diskut deri në perimetrin e brendshëm të kolonive përreth. Duke përdorur metodën e balonit me shkundje, një pllakë e sheshtë 2 × 2 cm2 u përgatit nga pëlhura kompozite Ag/PVA/PP e testuar dhe u autoklavua në një mjedis lëngu në 121°C dhe 0.1 MPa për 30 minuta. Pas autoklavimit, mostra u zhyt në një balon Erlenmeyer 5 mL që përmbante 70 mL tretësirë kulture lëngu (përqendrimi i pezullimit 1 × 105–4 × 105 CFU/mL) dhe më pas u inkubua në një temperaturë lëkundëse prej 150 °C rpm dhe 25°C për 18 orë. Pas shkundjes, mblidhni një sasi të caktuar të pezullimit bakterial dhe hollojeni atë dhjetë herë. Mbledhni sasinë e kërkuar të pezullimit bakterial të holluar, shpërndajeni atë në mjedisin e agarit dhe kultivojeni në 37°C dhe 56% lagështi relative për 24 orë. Formula për llogaritjen e efektivitetit antibakterial është: \(\frac{\mathrm{C}-\mathrm{A}}{\mathrm{C}}\cdot 100\%\), ku C dhe A janë përkatësisht numri i kolonive pas 24 orësh. Kultivuar në grupin e kontrollit dhe në indet kompozite Ag/PVA/PP.
Qëndrueshmëria e pëlhurave kompozite Ag/PVA/PP u vlerësua duke u larë sipas standardit ISO 105-C10:2006.1A. Gjatë larjes, zhytni pëlhurën kompozite Ag/PVA/PP të testuar (30x40mm2) në një tretësirë ujore që përmban detergjent komercial (5.0g/L) dhe lajeni atë me 40±2 rpm dhe 40±5 rpm/min. shpejtësi të lartë. °C 10, 20, 30, 40 dhe 50 cikle. Pas larjes, pëlhura shpëlahet tre herë me ujë dhe thahet në një temperaturë prej 50-60°C për 30 minuta. Ndryshimi në përmbajtjen e argjendit pas larjes u mat për të përcaktuar shkallën e aktivitetit antibakterial.
Figura 1 tregon diagramin skematik të fabrikimit të pëlhurës kompozite Ag/PVA/PP. Domethënë, materiali i paendur PP zhytet në një tretësirë të përzier PVA dhe glukoze. Materiali i paendur i impregnuar me PP thahet për të fiksuar modifikuesin dhe agjentin reduktues për të formuar një shtresë vulosëse. Pëlhura e tharë e paendur polipropileni zhytet në një tretësirë amoniaku argjendi për të depozituar nanopjesëzat e argjendit në vend. Përqendrimi i modifikuesit, raporti molar i glukozës me amoniakun e argjendit, përqendrimi i amoniakut të argjendit dhe temperatura e reagimit ndikojnë në reshjen e NP-ve të Ag janë faktorë të rëndësishëm. Figura 2a tregon varësinë e këndit të kontaktit me ujin e pëlhurës Ag/PVA/PP nga përqendrimi i modifikuesit. Kur përqendrimi i modifikuesit rritet nga 0.5% në 1.0% në peshë, këndi i kontaktit të pëlhurës Ag/PVA/PP zvogëlohet ndjeshëm; kur përqendrimi i modifikuesit rritet nga 1.0% në peshë në 2.0% në peshë, ai praktikisht nuk ndryshon. Figura 2b tregon imazhe SEM të fibrave të pastra PP dhe pëlhurave Ag/PVA/PP të përgatitura në përqendrim 50 mM të amoniakut të argjendit dhe raporte të ndryshme molare të glukozës ndaj amoniakut të argjendit (1:1, 3:1, 5:1 dhe 9:1). . imazh. ). Fibra PP që rezulton është relativisht e lëmuar. Pas enkapsulimit me film PVA, disa fibra ngjiten së bashku; Për shkak të depozitimit të nanopjesëzave të argjendit, fibrat bëhen relativisht të ashpra. Ndërsa raporti molar i agjentit reduktues ndaj glukozës rritet, shtresa e depozituar e NP-ve të Ag gradualisht trashet, dhe ndërsa raporti molar rritet në 5:1 dhe 9:1, NP-të e Ag kanë tendencë të formojnë agregate. Imazhet makroskopike dhe mikroskopike të fibrave PP bëhen më uniforme, veçanërisht kur raporti molar i agjentit reduktues ndaj glukozës është 5:1. Fotografitë dixhitale të mostrave përkatëse të marra në 50 mM të amoniakut të argjendit tregohen në Figurën S1.
Ndryshimet në këndin e kontaktit me ujin e pëlhurës Ag/PVA/PP në përqendrime të ndryshme të PVA-së (a), imazhe SEM të pëlhurës Ag/PVA/PP të marra në një përqendrim të amoniakut të argjendit prej 50 mM dhe raporte të ndryshme molare të glukozës dhe amoniakut të argjendit [(b))); (1) fibra PP, (2) fibra PVA/PP, (3) raporti molar 1:1, (4) raporti molar 3:1, (5) raporti molar 5:1, (6) raporti molar 9:1], modeli i difraksionit të rrezeve X (c) dhe imazhi SEM (d) i pëlhurës Ag/PVA/PP të marra në përqendrime të amoniakut të argjendit: (1) 5 mM, (2) 10 mM, (3) 30 mM, (4) 50 mM, (5) 90 mM dhe (6) Ag/PP-30 mM. Temperatura e reagimit është 60°C.
Në Fig. Figura 2c tregon modelin e difraksionit me rreze X të pëlhurës Ag/PVA/PP që rezulton. Përveç majës së difraksionit të fibrës PP 37, katër maja difraksioni në 2θ = ∼ 37.8°, 44.2°, 64.1° dhe 77.3° korrespondojnë me (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), planin kristalor (3 1 1) të nanopjesëzave të argjendit me qendër në sipërfaqen kubike. Ndërsa përqendrimi i amoniakut të argjendit rritet nga 5 në 90 mM, modelet XRD të Ag bëhen më të mprehta, në përputhje me një rritje të mëvonshme të kristalinitetit. Sipas formulës së Scherrer, madhësitë e kokrrizave të nanopjesëzave të Ag të përgatitura me 10 mM, 30 mM dhe 50 mM amoniak argjendi u llogaritën të jenë përkatësisht 21.3 nm, 23.3 nm dhe 26.5 nm. Kjo ndodh sepse përqendrimi i amoniakut të argjendit është forca lëvizëse pas reaksionit të reduktimit për të formuar argjend metalik. Me rritjen e përqendrimit të amoniakut të argjendit, shkalla e formimit të bërthamave dhe rritjes së NP-ve të Ag rritet. Figura 2d tregon imazhet SEM të pëlhurave Ag/PVA/PP të marra në përqendrime të ndryshme të amoniakut të Ag. Në një përqendrim të amoniakut të argjendit prej 30 mM, shtresa e depozituar e NP-ve të Ag është relativisht homogjene. Megjithatë, kur përqendrimi i amoniakut të argjendit është shumë i lartë, uniformiteti i shtresës së depozitimit të NP-ve të Ag tenton të ulet, gjë që mund të jetë për shkak të aglomerimit të fortë në shtresën e depozitimit të NP-ve të Ag. Përveç kësaj, nanopjesëzat e argjendit në sipërfaqe kanë dy forma: sferike dhe me luspa. Madhësia e grimcave sferike është afërsisht 20-80 nm, dhe madhësia anësore lamellare është afërsisht 100-300 nm (Figura S2). Shtresa e depozitimit të nanopjesëzave të Ag në sipërfaqen e pëlhurës PP të pamodifikuar është e pabarabartë. Përveç kësaj, rritja e temperaturës nxit reduktimin e NP-ve të Ag (Fig. S3), por një temperaturë shumë e lartë e reagimit nuk nxit reshjen selektive të NP-ve të Ag.
Figura 3a përshkruan skematikisht marrëdhënien midis përqendrimit të amoniakut të argjendit, sasisë së argjendit të depozituar dhe aktivitetit antibakterial të pëlhurës së përgatitur Ag/PVA/PP. Figura 3b tregon modelet antibakteriale të mostrave në përqendrime të ndryshme të amoniakut të argjendit, të cilat mund të pasqyrojnë drejtpërdrejt statusin antibakterial të mostrave. Kur përqendrimi i amoniakut të argjendit u rrit nga 5 mM në 90 mM, sasia e reshjeve të argjendit u rrit nga 13.67 g/kg në 481.81 g/kg. Përveç kësaj, ndërsa sasia e depozitimit të argjendit rritet, aktiviteti antibakterial kundër E. coli fillimisht rritet dhe më pas mbetet në një nivel të lartë. Konkretisht, kur përqendrimi i amoniakut të argjendit është 30 mM, sasia e depozitimit të argjendit në pëlhurën që rezulton Ag/PVA/PP është 67.62 g/kg, dhe shkalla antibakteriale është 99.99%. dhe zgjidhni këtë mostër si përfaqësuese për karakterizimin e mëvonshëm strukturor.
(a) Marrëdhënia midis nivelit të aktivitetit antibakterial dhe sasisë së shtresës së Ag të aplikuar dhe përqendrimit të amoniakut të argjendit; (b) Fotografi të pllakave të kulturës bakteriale të marra me një aparat fotografik dixhital që tregojnë mostra bosh dhe mostra të përgatitura duke përdorur amoniak argjendi 5 mM, 10 mM, 30 mM, 50 mM dhe 90 mM. Aktiviteti antibakterial i pëlhurës Ag/PVA/PP kundër Escherichia coli.
Figura 4a tregon spektrat FTIR/ATR të PP, PVA/PP, Ag/PP dhe Ag/PVA/PP. Brezat e absorbimit të fibrës së pastër PP në 2950 cm-1 dhe 2916 cm-1 janë për shkak të dridhjes asimetrike të shtrirjes së grupeve –CH3 dhe –CH2-, dhe në 2867 cm-1 dhe 2837 cm-1 ato janë për shkak të dridhjes simetrike të shtrirjes së grupeve –CH3 dhe –CH2 –. –CH3 dhe –CH2–. Brezat e absorbimit në 1375 cm-1 dhe 1456 cm-1 i atribuohen dridhjeve asimetrike dhe simetrike të zhvendosjes së –CH338.39. Spektri FTIR i fibrës Ag/PP është i ngjashëm me atë të fibrës PP. Përveç brezit të absorbimit të PP, maja e re e absorbimit në 3360 cm-1 të pëlhurave PVA/PP dhe Ag/PVA/PP i atribuohet shtrirjes së lidhjes hidrogjenore të grupit –OH. Kjo tregon se PVA aplikohet me sukses në sipërfaqen e fibrave të polipropilenit. Përveç kësaj, maja e përthithjes së hidroksilit të pëlhurës Ag/PVA/PP është pak më e dobët se ajo e pëlhurës PVA/PP, gjë që mund të jetë për shkak të koordinimit të disa grupeve hidroksil me argjendin.
Spektri FT-IR (a), kurba TGA (b) dhe spektri i matjes XPS (c) i pëlhurës PP të pastër, PVA/PP dhe pëlhurës Ag/PVA/PP, dhe spektri C1s i PP të pastër (d), pëlhurës PVA/PP PP (e) dhe piku Ag 3d (f) i pëlhurës Ag/PVA/PP.
Në Fig. Figura 4c tregon spektrat XPS të pëlhurave PP, PVA/PP dhe Ag/PVA/PP. Sinjali i dobët O 1s i fibrës së pastër të polipropilenit mund t'i atribuohet elementit të oksigjenit të adsorbuar në sipërfaqe; maja C 1s në 284.6 eV i atribuohet CH dhe CC (shih Figurën 4d). Krahasuar me fibrën e pastër PP, pëlhura PVA/PP (Fig. 4e) tregon performancë të lartë në 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) dhe 288.5 eV (H–C=O)38. Përveç kësaj, spektri O 1s i pëlhurës PVA/PP mund të përafrohet me dy maja në 532.3 eV dhe 533.2 eV41 (Fig. S4), këto maja C 1s korrespondojnë me C–OH dhe H–C=O (grupet hidroksil të PVA dhe grupi aldehid glukozë), gjë që është në përputhje me të dhënat FTIR. Pëlhura e paendur Ag/PVA/PP ruan spektrin O 1s të C-OH (532.3 eV) dhe HC=O (533.2 eV) (Figura S5), e përbërë nga 65.81% (përqindje atomike) C, 22.89% O dhe 11.31% Ag (Fig. S4). Në veçanti, majat e Ag 3d5/2 dhe Ag 3d3/2 në 368.2 eV dhe 374.2 eV (Fig. 4f) vërtetojnë më tej se NP-të e Ag janë të dopuara në sipërfaqen e pëlhurës së paendur PVA/PP42.
Kurbat TGA (Fig. 4b) të pëlhurës së pastër PP, Ag/PP dhe pëlhurës Ag/PVA/PP tregojnë se ato i nënshtrohen proceseve të ngjashme të dekompozimit termik, dhe depozitimi i NP-ve të Ag çon në një rritje të lehtë të temperaturës së degradimit termik të fibrave PP. fibrave PVA/PP (nga 480 °C (fibrat PP) në 495 °C), ndoshta për shkak të formimit të një barriere Ag43. Në të njëjtën kohë, sasitë e mbetura të mostrave të pastra të PP, Ag/PP, Ag/PVA/PP, Ag/PVA/PP-W50 dhe Ag/PP-W50 pas ngrohjes në 800°C ishin përkatësisht 1.32%, 16.26% dhe 13.86%. % 9.88% dhe 2.12% (prapashtesa W50 këtu i referohet 50 cikleve të larjes). Pjesa tjetër e PP-së së pastër i atribuohet papastërtive, dhe pjesa tjetër e mostrave të mbetura i atribuohet NP-ve të Ag-së, dhe ndryshimi në sasinë e mbetur të mostrave të ngarkuara me argjend duhet të jetë për shkak të sasive të ndryshme të nanopjesëzave të argjendit të ngarkuara mbi to. Përveç kësaj, pas larjes së pëlhurës Ag/PP 50 herë, përmbajtja e mbetur e argjendit u ul me 94.65%, dhe përmbajtja e mbetur e argjendit të pëlhurës Ag/PVA/PP u ul me rreth 31.74%. Kjo tregon se veshja e kapsulimit PVA mund të përmirësojë në mënyrë efektive ngjitjen e NP-ve të Ag-së në matricën PP.
Për të vlerësuar rehatinë e veshjes, u matën përshkueshmëria e ajrit dhe shkalla e transmetimit të avujve të ujit të pëlhurës së përgatitur të polipropilenit. Në përgjithësi, frymëmarrja lidhet me rehatinë termike të përdoruesit, veçanërisht në mjedise të nxehta dhe të lagështa44. Siç tregohet në Figurën 5a, përshkueshmëria e ajrit e PP-së së pastër është 2050 mm/s, dhe pas modifikimit të PVA-së zvogëlohet në 856 mm/s. Kjo ndodh sepse filmi PVA i formuar në sipërfaqen e fibrës PP dhe pjesës së endur ndihmon në zvogëlimin e boshllëqeve midis fibrave. Pas aplikimit të NP-ve të Ag-së, përshkueshmëria e ajrit e pëlhurës PP rritet për shkak të konsumit të veshjes PVA gjatë aplikimit të NP-ve të Ag-së. Përveç kësaj, frymëmarrja e pëlhurave Ag/PVA/PP tenton të ulet ndërsa përqendrimi i amoniakut të argjendit rritet nga 10 në 50 mmol. Kjo mund të jetë për shkak të faktit se trashësia e depozitës së argjendit rritet me rritjen e përqendrimit të amoniakut të argjendit, gjë që ndihmon në zvogëlimin e numrit të poreve dhe gjasave të kalimit të avujve të ujit nëpër to.
(a) Përshkueshmëria e ajrit e pëlhurave Ag/PVA/PP të përgatitura me përqendrime të ndryshme të amoniakut të argjendit; (b) Transmetimi i avujve të ujit të pëlhurave Ag/PVA/PP të përgatitura me përqendrime të ndryshme të amoniakut të argjendit; (c) Modifikues të ndryshëm Kurba e tërheqjes së Pëlhurës Ag/PVA/PP të marrë në përqendrime të ndryshme; (d) Kurba e tërheqjes së pëlhurës Ag/PVA/PP të marrë në përqendrime të ndryshme të amoniakut të argjendit (tregohet edhe pëlhura Ag/PVA/PP e marrë në përqendrim të amoniakut të argjendit 30 mM) (Krahasoni kurbat e tërheqjes së pëlhurave PP pas 40 cikleve larjeje).
Shkalla e transmetimit të avujve të ujit është një tjetër tregues i rëndësishëm i rehatisë termike të një pëlhure45. Rezulton se përshkueshmëria e lagështisë së pëlhurave ndikohet kryesisht nga frymëmarrja dhe vetitë sipërfaqësore. Kjo do të thotë, përshkueshmëria e ajrit varet kryesisht nga numri i poreve; vetitë sipërfaqësore ndikojnë në përshkueshmërinë e lagështisë së grupeve hidrofile përmes adsorbimit-difuzionit-desorbimit të molekulave të ujit. Siç tregohet në Figurën 5b, përshkueshmëria e lagështisë së fibrës së pastër PP është 4810 g/(m2·24h). Pas vulosjes me veshje PVA, numri i vrimave në fibrën PP zvogëlohet, por përshkueshmëria e lagështisë së pëlhurës PVA/PP rritet në 5070 g/(m2·24h), pasi përshkueshmëria e saj e lagështisë përcaktohet kryesisht nga vetitë sipërfaqësore, jo nga poret. Pas depozitimit të AgNP-ve, përshkueshmëria e lagështisë së pëlhurës Ag/PVA/PP u rrit më tej. Në veçanti, përshkueshmëria maksimale e lagështisë së pëlhurës Ag/PVA/PP e marrë në një përqendrim të amoniakut të argjendit prej 30 mM është 10300 g/(m2·24h). Në të njëjtën kohë, përshkueshmëria e ndryshme e lagështisë së pëlhurave Ag/PVA/PP të marra në përqendrime të ndryshme të amoniakut të argjendit mund të shoqërohet me ndryshime në trashësinë e shtresës së depozitimit të argjendit dhe numrin e poreve të saj.
Vetitë mekanike të pëlhurave ndikojnë fuqishëm në jetëgjatësinë e tyre të shërbimit, veçanërisht si materiale të riciklueshme46. Figura 5c tregon kurbën e stresit në tërheqje të pëlhurës Ag/PVA/PP. Rezistenca në tërheqje e PP-së së pastër është vetëm 2.23 MPa, ndërsa rezistenca në tërheqje e 1% në peshë të pëlhurës PVA/PP rritet ndjeshëm në 4.56 MPa, duke treguar se kapsulimi i pëlhurës PVA PP ndihmon në përmirësimin e ndjeshëm të vetive të saj mekanike. Rezistenca në tërheqje dhe zgjatja në këputje e pëlhurës PVA/PP rriten me rritjen e përqendrimit të modifikuesit PVA sepse filmi PVA mund të thyejë stresin dhe të forcojë fibrën PP. Megjithatë, kur përqendrimi i modifikuesit rritet në 1.5% në peshë, PVA ngjitëse e bën pëlhurën e polipropilenit të ngurtë, gjë që ndikon seriozisht në rehatinë e veshjes.
Krahasuar me pëlhurat e pastra PP dhe PVA/PP, rezistenca në tërheqje dhe zgjatja në thyerje e pëlhurave Ag/PVA/PP përmirësohen më tej sepse nanopjesëzat e Ag të shpërndara në mënyrë uniforme në sipërfaqen e fibrave PP mund të shpërndajnë ngarkesën47,48. Mund të shihet se rezistenca në tërheqje e fibrës Ag/PP është më e lartë se ajo e PP të pastër, duke arritur në 3.36 MPa (Fig. 5d), gjë që konfirmon efektin e fortë dhe forcues të NP-ve të Ag. Në veçanti, pëlhura Ag/PVA/PP e prodhuar në një përqendrim të amoniakut të argjendit prej 30 mM (në vend të 50 mM) shfaq rezistencë maksimale në tërheqje dhe zgjatje në thyerje, e cila është ende për shkak të depozitimit uniform të NP-ve të Ag, si dhe depozitimit uniform. Agregimi i NP-ve të argjendit në kushte të përqendrimit të lartë të amoniakut të argjendit. Përveç kësaj, pas 40 cikleve të larjes, rezistenca në tërheqje dhe zgjatja në këputje e pëlhurës Ag/PVA/PP të përgatitur me përqendrim amoniaku argjendi 30 mM u ulën me 32.7% dhe 26.8%, përkatësisht (Fig. 5d), gjë që mund të shoqërohet me një humbje të vogël të nanopjesëzave të argjendit të depozituara pas kësaj.
Figurat 6a dhe b tregojnë fotografi të bëra me kamera dixhitale të pëlhurës Ag/PVA/PP dhe pëlhurës Ag/PP pas larjes për 0, 10, 20, 30, 40 dhe 50 cikle me përqendrim amoniaku argjendi 30 mM. Pëlhura gri e errët Ag/PVA/PP dhe pëlhura Ag/PP gradualisht bëhen gri të çelët pas larjes; dhe ndryshimi i ngjyrës së të parës gjatë larjes nuk duket të jetë aq serioz sa ai i të dytës. Përveç kësaj, krahasuar me pëlhurën Ag/PP, përmbajtja e argjendit të pëlhurës Ag/PVA/PP u ul relativisht ngadalë pas larjes; pas larjes 20 ose më shumë herë, e para ruajti një përmbajtje më të lartë argjendi sesa e dyta (Fig. 6c). Kjo tregon se kapsulimi i fibrave PP me veshje PVA mund të përmirësojë ndjeshëm ngjitjen e NP-ve të Ag në fibrat PP. Figura 6d tregon imazhet SEM të pëlhurës Ag/PVA/PP dhe pëlhurës Ag/PP pas larjes për 10, 40 dhe 50 cikle. Pëlhurat Ag/PVA/PP përjetojnë më pak humbje të NP-ve të Ag gjatë larjes sesa pëlhurat Ag/PP, përsëri sepse veshja e kapsuluar PVA ndihmon në përmirësimin e ngjitjes së NP-ve të Ag në fibrat PP.
(a) Fotografi të pëlhurës Ag/PP të marra me një aparat fotografik dixhital (të marra me përqendrim amoniaku argjendi 30 mM) pas larjes për 0, 10, 20, 30, 40 dhe 50 cikle (1-6); (b) Fotografi Ag/PVA/PP të pëlhurave të marra me një aparat fotografik dixhital (të marra me përqendrim amoniaku argjendi 30 mM) pas larjes për 0, 10, 20, 30, 40 dhe 50 cikle (1-6); (c) Ndryshime në përmbajtjen e argjendit të dy pëlhurave në cikle larjeje; (d) Imazhe SEM të pëlhurës Ag/PVA/PP (1-3) dhe pëlhurës Ag/PP (4-6) pas 10, 40 dhe 50 cikleve larjeje.
Figura 7 tregon aktivitetin antibakterial dhe fotografitë e bëra me kamera dixhitale të pëlhurave Ag/PVA/PP kundër E. coli pas 10, 20, 30 dhe 40 cikleve larjeje. Pas 10 dhe 20 larjeve, performanca antibakteriale e pëlhurave Ag/PVA/PP mbeti në 99.99% dhe 99.93%, duke demonstruar aktivitet të shkëlqyer antibakterial. Niveli antibakterial i pëlhurës Ag/PVA/PP u ul pak pas 30 dhe 40 herë larjeje, gjë që ndodhi për shkak të humbjes së AgNP-ve pas larjes afatgjatë. Megjithatë, shkalla antibakteriale e pëlhurës Ag/PP pas 40 larjeve është vetëm 80.16%. Është e qartë se efekti antibakterial i pëlhurës Ag/PP pas 40 cikleve larjeje është shumë më i vogël se ai i pëlhurës Ag/PVA/PP.
(a) Niveli i aktivitetit antibakterial kundër E. coli. (b) Për krahasim, tregohen gjithashtu fotografi të pëlhurës Ag/PVA/PP të marra me një aparat fotografik dixhital pas larjes së pëlhurës Ag/PP në përqendrim amoniaku argjendi 30 mM për 10, 20, 30, 40 dhe 40 cikle.
Në Fig. Figura 8 tregon skematikisht prodhimin e pëlhurës Ag/PVA/PP në shkallë të gjerë duke përdorur një rrugë rrotull-me-rrotull me dy faza. Kjo do të thotë, tretësira PVA/glukozë u zhyt në kornizën e rrotullës për një periudhë të caktuar kohore, pastaj u nxor dhe më pas u impregnua me tretësirë amoniaku argjendi në të njëjtën mënyrë për të marrë pëlhurë Ag/PVA/PP. (Fig. 8a). Pëlhura që rezultoi Ag/PVA/PP ende ruan aktivitet të shkëlqyer antibakterial edhe nëse lihet për 1 vit. Për përgatitjen në shkallë të gjerë të pëlhurave Ag/PVA/PP, materialet e paendura PP që rezultuan u impregnuan në një proces të vazhdueshëm rrotullimi dhe më pas kaluan nëpër një tretësirë PVA/glukozë dhe një tretësirë amoniaku argjendi në mënyrë sekuenciale dhe u përpunuan. Videot e bashkangjitura. Koha e impregnimit kontrollohet duke rregulluar shpejtësinë e rulit, dhe sasia e tretësirës së adsorbuar kontrollohet duke rregulluar distancën midis rulëve (Fig. 8b), duke marrë kështu pëlhurën e paendur Ag/PVA/PP të synuar me madhësi të madhe (50 cm × 80 cm). ) dhe rulin mbledhës. I gjithë procesi është i thjeshtë dhe efikas, gjë që është e favorshme për prodhim në shkallë të gjerë.
Diagrama skematike e prodhimit të produkteve të synuara me përmasa të mëdha (a) dhe diagrama skematike e procesit të rrotullimit për prodhimin e materialeve të paendura Ag/PVA/PP (b).
Materialet e pathurura PVA/PP që përmbajnë argjend prodhohen duke përdorur një teknologji të thjeshtë depozitimi në fazë të lëngshme in-situ të kombinuar me metodën rrotull-me-rrotull. Krahasuar me pëlhurën PP dhe pëlhurën PVA/PP, vetitë mekanike të pëlhurës së pathurur Ag/PVA/PP të përgatitur janë përmirësuar ndjeshëm sepse shtresa vulosëse PVA mund të përmirësojë ndjeshëm ngjitjen e NP-ve të Ag në fibrat PP. Përveç kësaj, sasia e ngarkesës së PVA-së dhe përmbajtja e NP-ve të argjendit në pëlhurën e pathurur Ag/PVA/PP mund të kontrollohen mirë duke rregulluar përqendrimet e tretësirës PVA/glukozë dhe tretësirës së amoniakut të argjendit. Në veçanti, pëlhura e pathurur Ag/PVA/PP e përgatitur duke përdorur tretësirë amoniaku argjendi 30 mM tregoi vetitë më të mira mekanike dhe ruajti aktivitet të shkëlqyer antibakterial kundër E. coli edhe pas 40 cikleve të larjes, duke treguar potencial të mirë anti-ndotjeje. Material i pathurur PP. Krahasuar me të dhënat e tjera të literaturës, pëlhurat e marra nga ne duke përdorur metoda më të thjeshta treguan rezistencë më të mirë ndaj larjes. Përveç kësaj, pëlhura e pathurur Ag/PVA/PP që rezulton ka përshkueshmëri ideale të lagështisë dhe rehati në veshje, gjë që mund të lehtësojë aplikimin e saj në aplikime industriale.
Përfshi të gjitha të dhënat e marra ose të analizuara gjatë këtij studimi (dhe skedarët e tyre mbështetës të informacionit).
Russell, SM et al. Biosensorë për të luftuar stuhinë e citokinës COVID-19: sfidat përpara. ACS Sens. 5, 1506–1513 (2020).
Zaeem S, Chong JH, Shankaranarayanan V dhe Harkey A. COVID-19 dhe përgjigjet shumë-organore. aktuale. pyetje. zemër. 45, 100618 (2020).
Zhang R, et al. Vlerësimet e numrit të rasteve të koronavirusit në vitin 2019 në Kinë janë përshtatur sipas fazës dhe rajoneve endemike. front. medicine. 14, 199–209 (2020).
Gao J. et al. Material i përbërë prej pëlhure polipropileni jo të endur, fleksibël, superhidrofobik dhe shumë përçues për mbrojtje nga ndërhyrjet elektromagnetike. Chemical. Engineer. J. 364, 493–502 (2019).
Raihan M. et al. Zhvillimi i filmave nanokompozitë shumëfunksionalë poliakrilonitril/argjend: aktiviteti antibakterial, aktiviteti katalitik, përçueshmëria, mbrojtja nga rrezet UV dhe sensorët aktivë SERS. J. Matt. resource. technologies. 9, 9380–9394 (2020).
Dawadi S, Katuwal S, Gupta A, Lamichane U dhe Parajuli N. Hulumtime aktuale mbi nanopjesëzat e argjendit: sinteza, karakterizimi dhe zbatimet. J. Nanomaterials. 2021, 6687290 (2021).
Deng Da, Chen Zhi, Hu Yong, Ma Jian, Tong YDN Një proces i thjeshtë për përgatitjen e bojës përçuese me bazë argjendi dhe aplikimin e saj në sipërfaqe selektive të frekuencës. Nanoteknologjia 31, 105705–105705 (2019).
Hao, Y. et al. Polimerët e hiperdegëzuar mundësojnë përdorimin e nanopjesëzave të argjendit si stabilizues për printimin me bojë të qarqeve fleksibël. R. Shuker. Chemical. 43, 2797–2803 (2019).
Keller P dhe Kawasaki HJML Rrjete përçuese të venave të gjetheve të prodhuara nga vetë-montimi i nanopjesëzave të argjendit për aplikime të mundshme në sensorë fleksibël. Matt. Wright. 284, 128937.1-128937.4 (2020).
Li, J. et al. Nanosferat dhe vargjet e silicës të dekoruara me nanopjesëza argjendi si substrate të mundshme për shpërndarjen Raman të përforcuar në sipërfaqe. ASU Omega 6, 32879–32887 (2021).
Liu, X. et al. Sensor shpërndarjeje Raman i përmirësuar me sipërfaqe fleksibile në shkallë të gjerë (SERS) me stabilitet dhe uniformitet të lartë të sinjalit. ACS Application Matt. Interfaces 12, 45332–45341 (2020).
Sandeep, KG et al. Një heterostrukturë hierarkike e nanoshufrave të fullerenit të zbukuruara me nanopjesëza argjendi (Ag-FNR) shërben si një substrat efektiv SERS i pavarur me një grimcë të vetme. physics. Chemical. Chemical. physics. 27, 18873–18878 (2018).
Emam, HE dhe Ahmed, HB Studim krahasues i nanostrukturave me bazë agar homometalike dhe heterometalike gjatë degradimit të katalizuar nga ngjyruesi. ndërkombëtaritet. J. Biol. Molekulat e mëdha. 138, 450–461 (2019).
Emam, HE, Mikhail, MM, El-Sherbiny, S., Nagy, KS dhe Ahmed, HB Nanokataliza e varur nga metalet për reduktimin e ndotësve aromatikë. E mërkurë. shkenca. ndot. burim. ndërkombëtaritet. 27, 6459–6475 (2020).
Nanostrukturat e Ahmed HB dhe Emam HE me tre bërthama dhe guaskë (Ag-Au-Pd) të rritura nga farat në temperaturë ambienti për pastrim të mundshëm të ujit. polimer. test. 89, 106720 (2020).
Koha e postimit: 26 nëntor 2023