細(xì)菌性病原體每年在全世界造成數(shù)百萬例疾病和死亡,抗菌紡織品因其能有效抑制細(xì)菌和真菌等微生物生長、維持個(gè)人和公共衛(wèi)生而受到極大關(guān)注。低表面能的抗菌紡織品能通過減少細(xì)菌粘附,賦予織物抗菌效果,但疏水性界面的構(gòu)建多涉及聚丙烯酸酯或氟碳化合物的使用,會(huì)影響織物的手感和透氣性。另一方面,通過原位沉積納米銀等粒子能賦予紡織品高效的抗菌能力,但由于納米粒子與纖維表面缺乏共價(jià)鍵作用力,造成織物水洗中易不同程度脫落,且具有潛在生物毒性,限制了其在紡織品抗菌整理中的應(yīng)用。
硫辛酸是含有動(dòng)態(tài)二硫鍵的天然小分子,在高溫或還原狀態(tài)下其二硫鍵易發(fā)生斷裂,在冷卻或氧化過程中會(huì)重建生成聚二硫化物。硫辛酸開環(huán)產(chǎn)生的巰基可用于還原過渡金屬離子,并能通過配位鍵將納米顆粒錨定至載體表面。
最近,江南大學(xué)王平教授課題組提出了一種生態(tài)友好的酶催化構(gòu)建抗菌紡織品的方法。通過辣根過氧化物酶(HRP)催化氧化和原位還原沉積,構(gòu)建了包埋納米銀的聚二硫化物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),制備了具有高效抗菌和抗粘附功能的紡織品。具有低表面能的改性棉織物抑制了細(xì)菌增殖和生物被膜的形成,包埋在聚二硫鍵網(wǎng)絡(luò)中的納米銀顆粒表現(xiàn)出優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換和ROS生成能力,賦予織物快速持久的抗細(xì)菌和抗真菌效果。改性棉織物與細(xì)菌接觸30分鐘或與真菌接觸3小時(shí)后,抗菌率均達(dá)99.9%;得益于納米粒子優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換特性,在100 mW/cm2輻照強(qiáng)度下照射10分鐘后,改性織物表現(xiàn)出近100%的抗菌效率;诜宇愋》肿泳酆虾途鄱蚧飿(gòu)建的雙重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),賦予改性織物多次細(xì)菌污染循環(huán)后仍具有較高的殺菌效果。同時(shí),該抗菌紡織品基本保持了原有織物固有的服用性能,且生物相容性和血液相容性優(yōu)良。這項(xiàng)基于酶催化氧化和納米顆粒原位沉積、構(gòu)建高效耐久抗菌紡織品的方法,為類似功能紡織品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和綠色制造提供了一種新的策略。
圖1. 酶促多酚接枝聚合和包埋AgNPs制備抗菌紡織品過程及其多模式協(xié)同抗菌機(jī)制
圖2. 含動(dòng)態(tài)二硫鍵改性酪胺分子(mTA)的制備及酶催化氧化自聚合反應(yīng)機(jī)理
圖3. AgNPs沉積織物多模式協(xié)同抗細(xì)菌和抗真菌的機(jī)制分析
論文鏈接:https://doi.org/10.1002/adfm.202420046
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