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蘇大周宇陽博士、都柏林大學(xué)張楠、王文新教授《ACS AMI》:全生物基微納結(jié)構(gòu)聚乳酸抗菌防紫外薄膜的批量化加工技術(shù)
2022-11-28  來源:高分子科技

  蘇州大學(xué)周宇陽博士與愛爾蘭都柏林大學(xué)助理教授張楠博士、王文新教授在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊上發(fā)表了題為“Toward the Scalable Fabrication of Fully Bio-Based Antimicrobial and UVB-Blocking Transparent Polylactic Acid Films That Incorporate Natural Coatings and Nanopatterns”的文章(DOI: 10.1021/acsami.2c15416)。本課題采用熱納米壓。═hermal Nanoimprinting Lithography)和超聲霧化噴涂(Ultrasonic Atomization Spray Coating)兩種適用于薄膜的批量化加工技術(shù),分別結(jié)合具有微納米錐形孔的陽極氧化鋁模板(Conical Porous Anodic Aluminum Oxide Template)和自制的天然多酚墨水,在聚乳酸薄膜表面批量化構(gòu)造出全生物基抗菌、低UVB透過的微納米結(jié)構(gòu)(如圖1)。微納米結(jié)構(gòu)與天然多酚涂層的共同作用,賦予了聚乳酸薄膜高效安全的殺菌功能和防紫外線功能,具有在食品包裝、醫(yī)用防護(hù)等多領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

 


圖1 利用熱納米壓印和超聲霧化噴涂技術(shù)制造抗菌、防紫外聚乳酸薄膜示意圖


  首先采用氧氣等離子體對聚乳酸薄膜進(jìn)行親水化預(yù)處理(2-1),使后續(xù)超聲霧化噴涂中的微米級液滴更易在薄膜表面鋪展;經(jīng)熱納米壓印后,聚乳酸薄膜表面形成形貌規(guī)則的微納米圓臺簇(2-2);天然多酚涂層光透性好,保持了聚乳酸薄膜原有的透明性,手指摩擦模擬測試表明該涂層具有一定的耐干、濕摩擦特性(2-3)。 



圖2 氧氣等離子體處理前后接觸角變化(a),熱納米壓印后表面形貌(b),干濕摩擦耐久測試(c


  在微納米結(jié)構(gòu)與天然多酚涂層的雙重作用下,經(jīng)修飾的聚乳酸薄膜在24小時內(nèi)的抑菌率達(dá)98%以上,優(yōu)于僅用微納米結(jié)構(gòu)或天然多酚涂層的抗菌性,且對UVB波段的紫外線具有良好的吸收阻隔功能(圖3);經(jīng)alamarBlue和活死細(xì)胞染色測試,結(jié)果表明該天然多酚涂層具有良好的細(xì)胞相容性,為其在食品包裝、生物醫(yī)療等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)4)。 



3 抗菌和紫外線透過測試 



4 細(xì)胞活性測試


  為實(shí)現(xiàn)全生物基抗菌防紫外聚乳酸薄膜的連續(xù)化生產(chǎn),本文對生產(chǎn)流程進(jìn)行連續(xù)化工業(yè)設(shè)計(jì),主要包括等離子體預(yù)處理(I)、輥涂(II)、卷對卷納米壓印(III)三個環(huán)節(jié),并估算了生產(chǎn)成本5)。 


5 連續(xù)化生產(chǎn)工業(yè)設(shè)計(jì)


  原文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c15416


作者簡介


周宇陽博士目前任蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院校優(yōu)秀青年學(xué)者、碩士生導(dǎo)師,主要研究紡織品清潔染整加工技術(shù)、功能性高分子材料,已獲國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目、中國博士后科學(xué)基金面上資助項(xiàng)目等多項(xiàng)資助。

http://textile.suda.edu.cn/36/f9/c6545a472825/page.htm


張楠博士是愛爾蘭都柏林大學(xué)機(jī)械與材料學(xué)院助理教授,主要研究聚合物材料微納制造、微流控芯片制造以及基于微流控技術(shù)的納米藥物合成及分子診斷;已獲得歐盟瑪麗居里協(xié)同創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)及愛爾蘭政府項(xiàng)目4.5M歐元支持。張楠博士是第六及八屆聚合物納米復(fù)制技術(shù)國際會議(PRN2019/2022)主席及微流控工業(yè)化國際組織“The Microfluidic Association”理事會成員。

https://www.nanzhangteam.com

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