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苏大周宇阳博士、都柏林大学张楠、王文新教授《ACS AMI》:全生物基微纳结构聚乳酸抗菌防紫外薄膜的批量化加工技术

苏大周宇阳博士、都柏林大学张楠、王文新教授《ACS AMI》:全生物基微纳结构聚乳酸抗菌防紫外薄膜的批量化加工技术 高分子科技
2022-11-28
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导读:微纳米结构与天然多酚涂层的共同作用,赋予了聚乳酸薄膜高效安全的杀菌功能和防紫外线功能,具有在食品包装、医用防护等多领域的应用前景...
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苏州大学周宇阳博士与爱尔兰都柏林大学助理教授张楠博士、王文新教授在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊上发表了题为“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)。本课题采用热纳米压印(Thermal Nanoimprinting Lithography)和超声雾化喷涂(Ultrasonic Atomization Spray Coating)两种适用于薄膜的批量化加工技术,分别结合具有微纳米锥形孔的阳极氧化铝模板(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构造出全生物基抗菌、低UVB透过的微纳米结构(如图1)。微纳米结构与天然多酚涂层的共同作用,赋予了聚乳酸薄膜高效安全的杀菌功能和防紫外线功能,具有在食品包装、医用防护等多领域的应用前景。

 

图1 利用热纳米压印和超声雾化喷涂技术制造抗菌、防紫外聚乳酸薄膜示意图

首先采用氧气等离子体对聚乳酸薄膜进行亲水化预处理(2-1),使后续超声雾化喷涂中的微米级液滴更易在薄膜表面铺展;经热纳米压印后,聚乳酸薄膜表面形成形貌规则的微纳米圆台簇(2-2);天然多酚涂层光透性好,保持了聚乳酸薄膜原有的透明性,手指摩擦模拟测试表明该涂层具有一定的耐干、湿摩擦特性(2-3)。
 
图2 氧气等离子体处理前后接触角变化(a),热纳米压印后表面形貌(b),干湿摩擦耐久测试(c

在微纳米结构与天然多酚涂层的双重作用下经修饰的聚乳酸薄膜在24小时内的抑菌率达98%以上,优于仅用微纳米结构或天然多酚涂层的抗菌性,且对UVB波段的紫外线具有良好的吸收阻隔功能(图3);经alamarBlue和活死细胞染色测试,结果表明该天然多酚涂层具有良好的细胞相容性,为其在食品包装、生物医疗等领域的应用奠定了基础4)。
 


3 抗菌和紫外线透过测试
 


4 细胞活性测试

为实现全生物基抗菌防紫外聚乳酸薄膜的连续化生产本文对生产流程进行连续化工业设计,主要包括等离子体预处理(I)、辊涂(II)、卷对卷纳米压印(III)三个环节,并估算了生产成本5)。
 


5 连续化生产工业设计


原文链接:

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


作者简介

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周宇阳博士目前任苏州大学纺织与服装工程学院校优秀青年学者、硕士生导师,主要研究纺织品清洁染整加工技术、功能性高分子材料,已获国家自然科学基金青年科学基金项目、中国博士后科学基金面上资助项目等多项资助。

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


张楠博士是爱尔兰都柏林大学机械与材料学院助理教授,主要研究聚合物材料微纳制造、微流控芯片制造以及基于微流控技术的纳米药物合成及分子诊断;已获得欧盟玛丽居里协同创新网络及爱尔兰政府项目4.5M欧元支持。张楠博士是第六及八届聚合物纳米复制技术国际会议(PRN2019/2022)主席及微流控工业化国际组织“The Microfluidic Association”理事会成员。

https://www.nanzhangteam.com



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