有机/无机纳米复合抗菌材料的制备与应用

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Baoji8
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氧化亚铜(Cu2O)是价格低廉且抗菌性较好的无机抗菌剂。在当前银纳米颗粒(Ag NPs)受到禁用的背景下,Cu2O在抗菌材料中的应用将更为广泛,但是Cu2O易氧化、可加工温度偏低、抗菌性有待提高。针对这些问题,本论文主要研究了一种简单、环保的Cu2O表面改性方法,获得了核-壳结构有机/无机杂化纳米微球,在提高Cu2O化学稳定性的同时增强了材料的抗菌性。具体研究内容如下:  1.有机/无机复合抗菌剂的制备与表征  以纳米氧化亚铜(Cu2O NPs)作为核,用邻苯二酚/多胺(CAT/多胺)、聚多巴胺(PDA)和单宁酸(TA)进行表面改性,在Cu2O NPs表面包覆上一层有机壳层,制备了Cu2O@CAT-多胺、Cu2O@PDA、Cu2O@TA核-壳结构微球。研究了多胺种类、Cu2O用量、CAT/TEPA浓度和反应时间对包覆层厚度的影响。考察了核-壳结构微球在潮湿和高温环境下的抗氧化性,Cu2O@CAT-TEPA和Cu2O@PDA在两种环境下均具有优异的化学稳定性,而Cu2O@TA只在潮湿环境下表现出优异的抗氧化性。这种核-壳结构微球制备方法简单、绿色、安全,有望应用于抗菌材料的加工制备。  2.有机/无机复合材料抗菌性能研究及应用  利用抑菌圈和最小抑菌浓度(MIC)评价了核-壳结构有机/无机杂化抗菌剂的抗菌性,结果显示有机壳层的引入使核-壳结构微球的抗菌性明显高于Cu2O,表现出协同抗菌效果。研究了CAT-TEPA包覆层厚度对微球抗菌性的影响,厚度为25±2nm时抗菌性最好。进一步,考察了Cu2O@CAT-TEPA在静电纺丝和双螺杆挤出加工中的应用。添加量为0.5wt%时,静电纺丝聚苯乙烯(PS)纳米纤维膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率达到99%以上,在抗菌过滤膜领域具有潜在应用前景。Cu2O@CAT-TEPA在螺杆挤出加工过程中呈现了良好的抗氧化性。但目前尚未解决加工过程中抗菌剂团聚现象,加工工艺有待进一步改进。
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