當前的全球大流行環(huán)境使醫(yī)用防護設(shè)備（例如外科口罩）成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠帧Ｍǔ?，大多?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、防護服等醫(yī)用防護材料對環(huán)境造成的污染，生物降解抗菌材料近年來越來越受到重視?？咕锝到鈴?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)用紡織品時細菌感染的危險，同時還可以解決廢纖維燃燒和處置環(huán)境問題。

在這項研究中，來自天津工業(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)和評估用于醫(yī)用防護織物的可生物降解的抗菌納米纖維膜。SEM圖像顯示，質(zhì)量分數(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，機械性能測試和水接觸角測試結(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TiO2濃度為1.0 wt%時，平均纖維直徑為367 nm，可能接近亞微米水平。同時，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98%以上。在這項研究中，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)療防護領(lǐng)域。可促進防護紡織材料向功能化、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。點擊本文底部閱讀原文可以直接免費閱讀。

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)量分數(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)對應(yīng)的抑菌率空白樣品和PHBV/PBAT/TiO 2納米纖維膜。

總的來說，在這項工作中，作者制備了具有不同質(zhì)量分數(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)量分數(shù)為13%的納米纖維膜，通過SEM、FTIR、DSC、拉伸試驗、水接觸角試驗表明纖維形態(tài)良好，性能顯著。隨后，應(yīng)用不同質(zhì)量分數(shù)的納米TiO2進行表征測試。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。