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静电纺丝技术是制备聚合物纳米纤维的一种简单而有效的方法。由电纺纳米纤维堆砌而成的无纺织物具有巨大的比表面积,赋予其广泛的应用前景。本文在电纺聚合物纳米纤维中通过离子溅射载银和化学接枝抗菌剂,制备具有优异抗菌性能的新型功能聚合物纳米纤维材料,并对材料的结构等进行了详细研究。这种抗菌纳米纤维材料在生物医学、过滤领域有潜在应用前景。
首先,采用静电纺丝方法制备乙烯-co-乙烯醇(EVAL)共聚物纳米纤维膜,通过离子溅射技术,在乙烯-co-乙烯醇(EVAL)共聚物纤维膜上溅射镀膜,制备得到载银纳米纤维膜。采用X射线能谱仪(EDX)观察EVAL纳米纤维表面的化学成分,结果表明将银纳米粒子沉积在EVAL纤维膜表面。采用平板涂布(spread plate)法评价载银EVAL纤维膜对革兰氏阳性细菌金黄色葡萄球菌(S.aurues)和革兰氏阴性细菌大肠杆菌(E.coli)、绿脓杆菌(P.aeruginosa)、真菌白色念珠菌(C.albicans)的抗菌性能,显示出优异的抗菌性能。采用平板涂布(spread plate)法研究不同溅射时间和电流下,载银EVAL纤维膜抗菌性能的差异。结果表明:载银EVAL纤维膜具有良好的抗菌性能,随着EVAL纤维膜表面沉积的银纳米粒子数目的增加,纤维膜的抗菌性能显著提高。
其次,通过表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)在EVAL纤维膜表面接枝聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA),利用PGMA上的环氧基团开环反应,将抗菌剂盐酸聚六亚甲基胍盐(PHGH)固定在纤维表面,制备得到抗菌纳米纤维。采用X-射线光电子能谱(XPS)分析纤维表面的化学组成,结果表明,EVAL纤维膜表面成功接枝了有机高分子抗菌剂PHGH。通过扫描电镜(SEM)观察细菌在纤维表面的粘附情况,在表面改性EVAL纤维膜上观察到了破裂的细菌碎片。采用平板涂布(spread plate)法评价表面改性EVAL纤维膜对革兰氏阳性细菌金黄色葡萄球菌(S.aurues)和革兰氏阴性细菌大肠杆菌(E.coli)的抗菌性能,结果表明在30min内,经表面改性后的EVAL纤维膜对E.coli和S.aurues的杀菌率分别达到99.98%和99.99%;3h内,纤维膜对E.coli和S.aurues抑菌率接近100%,显示出优异的快速抗菌效果。