載金竹黏膠纖維水刺氈的制備及抗菌性能*

2019-01-23 05:23:52

產業用紡織品 2018年11期

1. 沙洲職業工學院，江蘇張家港 215600；2. 南通大學紡織服裝學院，江蘇南通 226019

納米金顆粒的粒徑范圍為1～100 nm，具備納米材料特有的光催化性能[1]，對有機染料等材料的催化降解效果特別明顯[2-3]。此外，它還具有獨特的電學性質、優異的抗菌性能[4]、生物相容性等[5]，被廣泛應用于抗菌材料、生物醫藥、物理、材料科學等領域[6-8]。

竹黏膠纖維是通過獨特的工藝從竹材中直接提取出來進行再生的一種新型天然纖維[9]，具有優良的通透、吸濕和放濕等性能[10]，強力高，耐磨性好，環境友好[11]，天然抗菌性優良[12]，在醫用敷料領域具有很好的應用前景。

本文通過浸漬吸附法制備載金竹黏膠纖維水刺氈。采用濃度為100 mg/L的納米金溶液對竹黏膠纖維水刺氈進行不同時間的處理，制備出不同載金量的竹黏膠纖維水刺氈。通過研究發現制備的載金竹黏膠纖維水刺氈，對金黃色葡萄球菌和大腸埃希菌均具有良好的抑菌性能，且納米金顆粒的性能穩定，不易氧化，可彌補傳統含銀敷料的不足，為臨床醫學提供性能更優的抗菌產品。

1 試驗部分

1.1 試驗材料

四氯金酸，上海展云化工有限公司；竹黏膠纖維，傲絲生態(中國)有限公司；β-環糊精、氯化鈉，南通默克化學試劑有限公司；營養瓊脂、營養肉湯，上海盛思生化科技有限公司；金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌，南通大學航海醫學研究所；蒸餾水，自制。

1.2 試驗方法

1.2.1 納米金溶液的制備

參照《一種納米金溶液的制備方法》專利[13]，以四氯金酸和β-環糊精為原料制備濃度為1 000 mg/L的納米金溶液。再利用蒸餾水將濃度為1 000 mg/L的納米金溶液分別稀釋成200、100、50、25 mg/L的納米金溶液備用。

1.2.2 載金竹黏膠纖維水刺氈的制備

將竹黏膠纖維開松梳理成網，再在飛龍2000型水刺設備(常熟市飛龍機械有限公司)上水刺成氈。剪取3份尺寸為4 cm×4 cm的竹黏膠纖維水刺氈并將其浸漬于100 mL的濃度為100 mg/L的納米金溶液中，恒溫90 ℃分別水浴處理1、3和12 h，水洗烘干后制得不同載金量的竹黏膠纖維水刺氈。

2 表征方法

2.1 納米金溶液

利用TU-1901型紫外-可見分光光度計測試納米金溶液的紫外-可見光吸收光譜；利用Zeta PALS電位及粒度分析儀測試納米金溶液的電位；利用 PHSJ-3F型實驗室pH計測定不同濃度的納米金溶液的pH值；利用JEOL 2100F透射電子顯微鏡表征納米金顆粒的微觀形貌，其中納米金溶液的濃度為1 000 mg/L。

2.2 載金竹黏膠纖維

利用XRD-6100型X射線衍射儀表征載金前后竹黏膠纖維水刺氈的微觀結構；利用數碼相機拍攝載金竹黏膠纖維水刺氈的照片；利用S-4800型掃描電子顯微鏡表征載金竹黏膠纖維水刺氈的微觀形貌；根據GB 15979—2002《一次性使用衛生用品衛生標準》，測試載金竹黏膠纖維水刺氈對金黃色葡萄球菌和大腸埃希菌的抑菌性能。

3 結果與分析

3.1 納米金溶液

圖1顯示了制備的不同濃度納米金溶液的照片，可以看出，納米金溶液性質穩定，皆呈透明的酒紅色，且顏色隨溶液濃度的降低而依次變淡。

圖1 納米金溶液照片

圖2為制備的不同濃度的納米金溶液的紫外-可見光吸收光譜圖，可以看出：不同濃度的納米金溶液在520 nm處均出現了明顯的吸收峰，此為納米金顆粒的特征吸收峰[14]；吸光度值隨著納米金溶液濃度的增加而增大，且吸收曲線光滑平整，表明制備的納米金溶液性質穩定。

圖2 納米金溶液紫外-可見光吸收光譜圖

圖3為制備的不同濃度的納米金溶液的Zeta電位與pH值，可以看出：(1)納米金溶液濃度較低(小于100 mg/L)時，pH值隨著溶液濃度的增加而下降明顯。納米金溶液的pH值越接近7.0，越有利于納米金顆粒在竹黏膠纖維表面吸附穩定。(2)竹黏膠纖維上有大量的羥基，其在水溶液中帶負電荷，而納米金顆粒帶正電荷，兩者間具有較強的吸附作用。當納米金溶液的濃度低于100 mg/L時，納米金溶液的Zeta電位值隨著溶液濃度的減小而急劇降低，這會導致電荷吸附作用下降。故綜合多方面因素，本文確定采用濃度為100 mg/L的納米金溶液處理竹黏膠纖維，以制備載金竹黏膠纖維水刺氈。

圖3 不同濃度的納米金溶液的Zeta電位及pH值

圖4為濃度為1 000 mg/L納米金溶液在不同倍率時的透射電鏡照片。照片顯示，納米金顆粒呈球形，粒徑在10 nm左右，尺寸均勻，且其在溶液中具有優異的分散性能，原因與包覆材料表面大量的活性基團特性相關。

圖4 濃度為1 000 mg/L納米金溶液的透射電鏡照片

3.2 載金竹黏膠纖維水刺氈

圖5為載金前及載金處理12 h的竹黏膠纖維水刺氈的X射線光電子能譜(XPS)測試結果。對比可見，載金竹黏膠纖維水刺氈上不僅出現了284 eV的C1s峰和531 eV的O1s峰，還出現了84 eV的Au0峰[15-16]。由此可以判斷，浸漬吸附法成功地將納米金顆粒負載到竹黏膠纖維水刺氈上。

圖5 載金前和載金處理12 h的竹黏膠纖維水刺氈的XPS測試結果

圖6和圖7分別為載金前后竹黏膠纖維水刺氈的實物照片與掃描電鏡照片。圖6顯示：未載金的竹黏膠纖維水刺氈為米黃色，載金竹黏膠纖維水刺氈的顏色隨載金處理時間的延長而不斷加深，表明竹黏膠纖維水刺氈上載金量顯著增加；同時，載金竹黏膠纖維水刺氈顏色較均勻，說明竹黏膠纖維水刺氈對納米金顆粒具有優異的吸附作用。圖7顯示：未載金的竹黏膠纖維水刺氈中竹黏膠纖維表面光滑且溝槽明顯；當納米金溶液對竹黏膠纖維水刺氈處理時間較短時，納米金顆粒在竹黏膠纖維表面分布較均勻；當納米金溶液對竹黏膠纖維水刺氈處理時間較長時，納米金顆粒之間會因較強的吸附作用而發生一定的團聚，導致其在竹黏膠纖維表面呈塊狀分布。