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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 來源：高分子科技

近日，陜西科技大學生物質與功能材料研究所羅曉民教授/劉新華副教授等人報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。該多功能增強口罩制造策略可用于提高個人防護裝備性能和防止細菌傳播。相關研究成果發表于國際著名材料科學領域期刊Chemistry of Materials。

空氣中的有害細菌無處不在，它們具有繁殖速度快、生存能力強、波及范圍廣的特點，對人類的健康產生了極大的威脅。2019年“新冠肺炎（SARS-CoV-2）”疫情席卷全球，影響到人類健康、經濟增長、社會發展、國家安全和國際關系等。為做好呼吸道傳染病的防護工作，口罩已成為人們生活中必不可少的防護用品。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險。此外，一次性口罩較短的使用壽命也給環境帶來了沉重的負擔。因此，亟需設計一種簡單的策略來制備高效、耐用、自消毒和可回收的口罩，以防止病菌的傳播并緩解經濟和環境壓力。

圖1. HPDV口罩的制備過程及結構表征

本研究受野生番茄毛狀體的啟發，開發了一種仿生策略來制備抗微生物口罩。該策略基于簡單的噴涂工藝，將合成的聚合物刷P（PEGMA-co-DADAC-co-VTMO）穩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口罩具有較強的抗菌和抗病毒性能。此外，PPDV涂層可以很容易地應用于各種常用口罩的表面，以提高對細菌氣溶膠和固體顆粒的過濾性能。重要的是，HPDV口罩非常耐用，使用壽命長。這種簡單、可持續的多功能涂層制造策略顯著提高了防護口罩的性能和應用前景。這項研究的結果表明，HPDV口罩可以有效地防止細菌、細顆粒物和其他物質的傳播，從而顯著減少呼吸道傳染病在人類中的發生和傳播。

圖2. HPDV口罩的抗菌和抗粘附性能

圖3. HPDV口罩的過濾細菌氣溶膠性能

圖4. HPDV口罩過濾PMs性能

圖5. HPDV口罩抗病毒性能和細胞毒性

相關成果以“An antimicrobial polymer brush coating to fabricate high-performance, durable, self-sterilization, and recyclable face-mask”為題發表在Chemistry of Materials上。陜西科技大學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羅曉民教授和劉新華副教授。感謝國家自然科學基金項目（22278259、22278257），陜西重點研發計劃項目（2022GY‐272），陜西教育廳科研計劃（22JY013）和中國博士后基金項目（2021M692000）對本工作的大力支持！

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

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（責任編輯：xu）

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