當(dāng)前的全球大流行環(huán)境使醫(yī)用防護(hù)設(shè)備（例如外科口罩）成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠帧Ｍǔ＃蠖鄶?shù)口罩由不可再生的石油聚合物制成，例如聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚乙烯和聚酯，這些聚合物不可生物降解。因此，這些基于聚乙烯的塑料以每年約 2500 萬(wàn)噸的驚人速度在環(huán)境中累積，而此類材料通常需要 200 年才能分解。
在此背景下，為減少口罩、防護(hù)服等醫(yī)用防護(hù)材料對(duì)環(huán)境造成的污染，生物降解抗菌材料近年來(lái)越來(lái)越受到重視。抗菌生物降解復(fù)合材料的開發(fā)將增加其在紡織服裝、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，這種策略可以降低使用醫(yī)用紡織品時(shí)細(xì)菌感染的危險(xiǎn)，同時(shí)還可以解決廢纖維燃燒和處置環(huán)境問(wèn)題。
在這項(xiàng)研究中，來(lái)自天津工業(yè)大學(xué)和華中科技大學(xué)的研究人員將PHBV和PBAT一起靜電紡絲，然后用納米TiO2處理開發(fā)和評(píng)估用于醫(yī)用防護(hù)織物的可生物降解的抗菌納米纖維膜。SEM圖像顯示，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%、PHBV/PBAT質(zhì)量比為50:50的納米纖維膜直徑最小，形貌最好。此外，機(jī)械性能測(cè)試和水接觸角測(cè)試結(jié)果表明，PBAT/PHBV復(fù)合納米纖維膜在不影響其基本結(jié)構(gòu)的情況下，比純PHBV具有更好的機(jī)械性能和疏水性。TiO2納米顆粒的添加降低了該納米纖維膜的纖維直徑。當(dāng)TiO2濃度為1.0 wt%時(shí)，平均纖維直徑為367 nm，可能接近亞微米水平。同時(shí)，TiO2的存在使PBAT/PHBV膜纖維之間的粘附力降低，導(dǎo)致纖維分布更均勻。此外，含有1.0 wt% TiO2的PHBV/PBAT/TiO2納米纖維膜的斷裂伸長(zhǎng)率從（135±5）%提高到（203±2）%。含1.0 wt% TiO2的PHBV/PBAT/TiO2納米纖維膜抑制大腸桿菌和金黃色葡萄球菌，抗菌率達(dá)98%以上。在這項(xiàng)研究中，成功地制備了可生物降解和抗菌的復(fù)合材料，可應(yīng)用于醫(yī)療防護(hù)領(lǐng)域。可促進(jìn)防護(hù)紡織材料向功能化、降解化方向發(fā)展。
相關(guān)成果以題為Preparation and characterization of biodegradable electrospinning PHBV/PBAT/TiO2 antibacterial nanofiber membranes發(fā)表在Journal of Engineered Fibers and Fabrics期刊上。
圖 1。(a–i) SEM 顯微照片和直徑分布。
圖 2。樣品的傅立葉變換紅外 (FTIR) 光譜。
圖 4。不同混合系統(tǒng)的 PHBV/PBAT 樣品和 TiO2 樣品的 DSC 熱分析圖：
(a) (c) 第二加熱曲線和 (b) (d) 冷卻曲線。
圖 6。PHBV/PBAT納米纖維膜和不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)制備的PHBV/PBAT/TiO 2納米纖維膜的水接觸角。
圖 7。(a)空白樣品和PHBV/PBAT/TiO 2納米纖維膜對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌性能，
(b)平均菌落形成單位數(shù)，(c)對(duì)應(yīng)的抑菌率空白樣品和PHBV/PBAT/TiO 2納米纖維膜。
總的來(lái)說(shuō)，在這項(xiàng)工作中，作者制備了具有不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)和比例的可降解 PHBV/PBAT 納米纖維膜。PHBV/PBAT的質(zhì)量比為50:50，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%的納米纖維膜，通過(guò)SEM、FTIR、DSC、拉伸試驗(yàn)、水接觸角試驗(yàn)表明纖維形態(tài)良好，性能顯著。隨后，應(yīng)用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的納米TiO2進(jìn)行表征測(cè)試。與PHBV/PBAT納米纖維膜相比，添加1.0 wt% TiO2的PHBV/PBAT/TiO2納米纖維膜具有更光滑的表面形貌、更好的機(jī)械性能和更高的疏水性。發(fā)現(xiàn)PHBV/PBAT/TiO2納米纖維膜的抗菌率可根除98%的大腸桿菌和金黃色葡萄球菌。這項(xiàng)研究的結(jié)果表明納米纖維膜在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有潛在的未來(lái)。
