Page 32 - 《涂层与防护》2019年第12期

李丽，等：聚丙烯腈/季铵盐纳米抗菌纤维滤膜的研究

化合物，如十二烷基三甲基氯化铵(DTAC)，十六烷基三 纳米纤维滤膜以不导电的高分子材料(聚丙烯腈)为基
甲基氯化铵(HDA)和十二烷基二甲基苄基氯化铵(BZC)， 底，因而纤维滤膜的导电性较差，且纳米金较小与所
[7]
已然成为了合成类抗菌剂的研究热点 。 要观测的形貌不在同一尺度上， 因而不影响观测结
静电纺丝滤膜致密性好，在水污染处理和生物敷 果，所以为提高样品导电性，从而增强 SEM 图片的清
料方面表现出较好的应用前景 [12-14] ，但功能性仍然较 晰度。 因此纤维滤膜在测试前均采用了喷金处理（喷
为单一，且在空气净化领域的研究较少。 而长链季铵 金约 40 s）。
盐虽然具有较好的杀菌性，但其对正常细胞的毒性也
1.3.2 纳米纤维滤膜的固体颗粒去除率
较大，限制了其在生物医用材料领域的应用。 本研究
本研究采用人工尘计重法测定纳米纤维滤膜对
通过添加有机抗菌剂，并利用静电纺丝的方式，制备
固体颗粒物的除去率。 将分析纯 KCl 晶体颗粒加入球
出了兼具高效空气净化过滤性能以及优良抗菌杀菌
磨机中研磨，待研磨充分后，用 1 250 目的金属筛网筛
能力的静电纺丝纤维滤膜。 此外，通过长链季铵盐中
选出其中＜10 μm 的颗粒。 如图 1 所示，将制备的人工
较长的疏水碳链在聚丙烯腈中形成分子链缠结，有效
颗粒物置于风场中使其充分扬起，再使其通过纳米纤
地避免了季铵盐小分子的逸出和扩散，在保证抗菌性
维滤膜。 商业购买的空气滤膜采用同样的测试方法，
的同时极大地减小了细胞毒性。 因而，本研究制备的
对其固体颗粒物去除率进行计算，作为参照组。
静电纺丝抗菌纤维滤膜兼具高效的空气过滤能力、优
良的抗菌性和较好的生物相容性，在卫生防护领域表
[6]
现出广泛的潜在应用 前景。

1 实验部分

1.1 主要原料 图 1 人工尘计重法测试滤膜对固体颗粒物除去率
固体颗粒物除去率可通过公式（1）计算：
十二烷基三甲基氯化铵(DTAC，纯度>98%）：郑州
(G 2-G 1)
冠 达 化 工 产 品 有 限 公 司 ； 十 六 烷 基 三 甲 基 氯 化 铵 η= ×100% 式（1）
（HDA）：纯度>98%，广东灿耀化工有限公司；十二烷 G 0
其中，η 为滤膜的除去率；G 0 为加入的 KCl 颗粒的
基二甲基苄基氯化铵（BZC）：纯度>98%，济南平行化
质量；G 1 为滤膜的原始质量；G 2 为过滤后滤膜的质量。
工有限公司；聚丙烯腈（PAN）：纯度>99%，辉通旺塑化
有限公司；N, N-二甲基甲酰胺 （DMF）：纯度>99%，： 1.3.3 纳米纤维滤膜的抗菌性
上海永华有限公司。 以上均为工业品。 本实验采用菌落计数法(CFU)来测定聚丙烯腈/季
铵盐抗菌纳米纤维滤膜的抗菌活性。 将已充分复苏的
1.2 静电纺丝纤维的制备
阳性金黄色葡萄球菌和阴性大肠杆菌的菌液分别用
将聚丙烯腈（PAN）在 N, N-二甲基甲酰胺（DMF） 高压灭菌后的 PBS 梯度稀释并用酶标仪测试其浓度
中加热至 80 ℃并剧烈搅拌 4 h，使其完全溶解。 随后降 至 1×10 CFU/mL。 随后摇晃均匀， 用移液枪移取 300
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低搅拌速率（约 50 r/min）缓慢加入各类抗菌性的季铵 μL 细菌悬浮液涂层分别滴加到已经过灭菌处理的抗
盐，并密封搅拌 10 h，使抗菌性季铵盐与 PAN 基底均一 菌纳米纤维滤膜上，聚丙烯腈纤维和 PET 膜（阴性对
混合。 将所得的聚丙烯腈/季铵盐混合溶液趁热倒入注 照）， 在恒温恒湿培养箱中 37 ℃培养 4 h 后， 分别取
射器管中，待其降至常温后，放入静电纺丝进样系统。 30 μL 菌液再滴加至固体 LB 培养基平板上并用涂布
棒均匀涂板， 随后将涂布好的固体 LB 培养板倒置于
1.3 表征与测试
37 ℃的培养箱中培养 24 h，最后将培养板取出并记录
1.3.1 纤维滤膜微观形貌表征 菌落数。 每组样品均进行了 3 次平行实验，最终结果
将所制得的多种纳米纤维滤膜均裁剪成 5×2 mm 取 3 组实验的平均值。 通过抗菌纤维处理后的菌落数

的长条状，并将其牢固地粘附于碳导电胶表面。 由于 和对照组的菌落数的对比，根据公式（2）计算抗菌率：

20 探索研究 RESEARCH AND DEVELOPMENT