陕科大罗晓民/刘新华 Chem. Mater.：一种抗微生物聚合物刷涂层 - 用于制造高性能、耐用、自消毒和可回收的口罩

2023-10-31 来源：高分子科技

近日，陕西科技大学生物质与功能材料研究所罗晓民教授/刘新华副教授等人报道了一种抗微生物聚合物刷涂层，并用于制造高性能、耐用、自消毒和可回收的口罩。该多功能增强口罩制造策略可用于提高个人防护装备性能和防止细菌传播。相关研究成果发表于国际著名材料科学领域期刊Chemistry of Materials。

空气中的有害细菌无处不在，它们具有繁殖速度快、生存能力强、波及范围广的特点，对人类的健康产生了极大的威胁。2019年“新冠肺炎（SARS-CoV-2）”疫情席卷全球，影响到人类健康、经济增长、社会发展、国家安全和国际关系等。为做好呼吸道传染病的防护工作，口罩已成为人们生活中必不可少的防护用品。然而，目前市面常售的口罩只能物理拦截空气中的病菌和微小颗粒，人们易受二次感染和交叉感染的风险。此外，一次性口罩较短的使用寿命也给环境带来了沉重的负担。因此，亟需设计一种简单的策略来制备高效、耐用、自消毒和可回收的口罩，以防止病菌的传播并缓解经济和环境压力。

图1. HPDV口罩的制备过程及结构表征

本研究受野生番茄毛状体的启发，开发了一种仿生策略来制备抗微生物口罩。该策略基于简单的喷涂工艺，将合成的聚合物刷P（PEGMA-co-DADAC-co-VTMO）稳定地接枝到口罩纤维上，并改变纳米-宏观性能，制备成HPDV口罩。与普通口罩相比，HPDV口罩具有较强的抗菌和抗病毒性能。此外，PPDV涂层可以很容易地应用于各种常用口罩的表面，以提高对细菌气溶胶和固体颗粒的过滤性能。重要的是，HPDV口罩非常耐用，使用寿命长。这种简单、可持续的多功能涂层制造策略显著提高了防护口罩的性能和应用前景。这项研究的结果表明，HPDV口罩可以有效地防止细菌、细颗粒物和其他物质的传播，从而显著减少呼吸道传染病在人类中的发生和传播。

图2. HPDV口罩的抗菌和抗粘附性能

图3. HPDV口罩的过滤细菌气溶胶性能

图4. HPDV口罩过滤PMs性能

图5. HPDV口罩抗病毒性能和细胞毒性

相关成果以“An antimicrobial polymer brush coating to fabricate high-performance, durable, self-sterilization, and recyclable face-mask”为题发表在Chemistry of Materials上。陕西科技大学研究生尹常瑜为本论文的主要完成人，通讯作者为陕西科技大学罗晓民教授和刘新华副教授。感谢国家自然科学基金项目（22278259、22278257），陕西重点研发计划项目（2022GY‐272），陕西教育厅科研计划（22JY013）和中国博士后基金项目（2021M692000）对本工作的大力支持！

原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.3c02023

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（责任编辑：xu）

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