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陜科大羅曉民/劉新華 Chem. Mater.：一種抗微生物聚合物刷涂層 - 用于制造高性能、耐用、自消毒和可回收的口罩
2023-10-31  來(lái)源：高分子科技

  近日，陜西科技大學(xué)生物質(zhì)與功能材料研究所羅曉民教授/劉新華副教授等人報(bào)道了一種抗微生物聚合物刷涂層，并用于制造高性能、耐用、自消毒和可回收的口罩。該多功能增強(qiáng)口罩制造策略可用于提高個(gè)人防護(hù)裝備性能和防止細(xì)菌傳播。相關(guān)研究成果發(fā)表于國(guó)際著名材料科學(xué)領(lǐng)域期刊Chemistry of Materials。


  空氣中的有害細(xì)菌無(wú)處不在，它們具有繁殖速度快、生存能力強(qiáng)、波及范圍廣的特點(diǎn)，對(duì)人類(lèi)的健康產(chǎn)生了極大的威脅。2019年“新冠肺炎（SARS-CoV-2）”疫情席卷全球，影響到人類(lèi)健康、經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、社會(huì)發(fā)展、國(guó)家安全和國(guó)際關(guān)系等。為做好呼吸道傳染病的防護(hù)工作，口罩已成為人們生活中必不可少的防護(hù)用品。然而，目前市面常售的口罩只能物理攔截空氣中的病菌和微小顆粒，人們易受二次感染和交叉感染的風(fēng)險(xiǎn)。此外，一次性口罩較短的使用壽命也給環(huán)境帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。因此，亟需設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單的策略來(lái)制備高效、耐用、自消毒和可回收的口罩，以防止病菌的傳播并緩解經(jīng)濟(jì)和環(huán)境壓力。


圖1. HPDV口罩的制備過(guò)程及結(jié)構(gòu)表征


  本研究受野生番茄毛狀體的啟發(fā)，開(kāi)發(fā)了一種仿生策略來(lái)制備抗微生物口罩。該策略基于簡(jiǎn)單的噴涂工藝，將合成的聚合物刷P（PEGMA-co-DADAC-co-VTMO）穩(wěn)定地接枝到口罩纖維上，并改變納米-宏觀性能，制備成HPDV口罩。與普通口罩相比，HPDV口罩具有較強(qiáng)的抗菌和抗病毒性能。此外，PPDV涂層可以很容易地應(yīng)用于各種常用口罩的表面，以提高對(duì)細(xì)菌氣溶膠和固體顆粒的過(guò)濾性能。重要的是，HPDV口罩非常耐用，使用壽命長(zhǎng)。這種簡(jiǎn)單、可持續(xù)的多功能涂層制造策略顯著提高了防護(hù)口罩的性能和應(yīng)用前景。這項(xiàng)研究的結(jié)果表明，HPDV口罩可以有效地防止細(xì)菌、細(xì)顆粒物和其他物質(zhì)的傳播，從而顯著減少呼吸道傳染病在人類(lèi)中的發(fā)生和傳播。


圖2. HPDV口罩的抗菌和抗粘附性能


圖3. HPDV口罩的過(guò)濾細(xì)菌氣溶膠性能


圖4. HPDV口罩過(guò)濾PMs性能


圖5. HPDV口罩抗病毒性能和細(xì)胞毒性


  相關(guān)成果以“An antimicrobial polymer brush coating to fabricate high-performance, durable, self-sterilization, and recyclable face-mask”為題發(fā)表在Chemistry of Materials上。陜西科技大學(xué)研究生尹常瑜為本論文的主要完成人，通訊作者為陜西科技大學(xué)羅曉民教授和劉新華副教授。感謝國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（22278259、22278257），陜西重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2022GY‐272），陜西教育廳科研計(jì)劃（22JY013）和中國(guó)博士后基金項(xiàng)目（2021M692000）對(duì)本工作的大力支持！


  原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.3c02023

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