Page 33 - 《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

DTAC 的烷基链相对集中于季铵的半个取代基上，使
A control-A sample
抗菌率= 式（2）
得其电荷具有较明显的集中性和不均一性，因而在电
A control
其 中 ，Acontrol 为 阴 性 对 照 组 上 的 菌 落 数 ， 场作用下，表现出较大的静电作用力，从而导致部分
Asample 为不同纳米纤维滤膜上的菌落数。 纺丝液滴还未出丝就被喷射至接收面板铝箔上。
1.3.4 纳米纤维滤膜的生物相容性 当向 PAN 中加入 HDA 后， 可以纺出纤维分布相
对致密且均一的纳米纤维（如图 2e 和 2f）。 虽然相比
取 5 mL 新鲜的兔血于一只无菌的 EDTA 抗凝采
PAN/DTAC 纺丝中的颗粒物体积有所减小， 但也能观
血管中，并将其离心 10 min，随后用灭菌的 PBS 多次
察到少量团块。 该现象可能是由于烷基链是常见的供
冲洗离心所得的红细胞沉淀， 直到上层清液透明，然
电子基团，且碳链越长供电子性越强。 HDA 取代基是
后继续用 PBS 稀释红细胞沉淀至 2%。 将 PET 膜、聚
十六个碳的烷基链，其供电子性比取代基为十二个碳
丙烯腈纤维和聚丙烯腈/季铵盐纳米抗菌纤维均裁剪
烷基链的 DTAC 更强，则季铵上的氮正离子的正电性
2
成 1.5×1.5 cm 的方块，分别浸入上述配置的红细胞溶
相对削弱， 在电场中所受力减小， 最终表现为 PAN/
液（每管约 10mL）中，在 37 ℃下培养 4 h 后将材料取
HDA 的纺丝形貌比 PAN/DTAC 更为规整。
出。 将处理后的红细胞溶液再次离心 15 min。 最后在
16 孔板中分别加入 200 μL 上清液， 并通过酶标仪测
定下的 OD 值来判断血红蛋白的释放量 (576 nm)。 本
实验中采用 PBS 溶液作为阴性对照，2%的 Triton 作为
阳性对照，计算材料的溶血率。

OD 样品-OD 阴 性 对照
溶血率= 式（3）
OD 阳性 对 照-OD 阴性 对 照
其中，OD 样 品 ，OD 阴 性 对 照 和 OD 阳 性 对 照 分别为样品，
阴性对照和阳性对照的 OD 值。

2 结果与讨论

静电纺丝是将聚合物液体置于高压电场中，通过
电场作用力对其进行锥心预拉伸和最终的纳米拉丝，
因而纺丝液配比和电压大小对纺丝有着重要影响。 为

此，本研究通过控制变量法，对适配纺丝液的配比和
电压进行了系统性探究。 其中 PAN、季铵盐和 DMF 的
质量比确定为 10∶2∶100， 因为季铵盐过多会导致较难
纺丝且纺丝力学性能明显下降；过少则会导致其抗菌
性的下降。 将电压降低至 15kV 后， 保持推进速度为
0.8 mL/h，肉眼可以观察到纺丝液均匀出丝。但从 SEM
图上仍然可以观察到不同的聚丙烯腈/季铵盐纺丝液
的纺出效果存在一定的差异。 如图 2a 和 2b 所示，当
不加入任何季铵盐时，所制备的纯 PAN 纺丝表现出较
好的致密纤维状，未出现结块和颗粒等异状，纤维粗
图 2 PAN(a,b)、PAN/DTAC(c,d)、PAN/HDA(e,f)和 PAN/BZC
细基本一致，直径约为 200 nm，表明以该 PAN 作为纺
(g,h)静电纺丝纳米纤维滤膜的 SEM 整体和局部放大图。
丝液基底可行，且能得到较好的形貌。
当向 PAN 中添加入 DTAC 后，可以观察到纺丝中 当向 PAN 中加入 BZC 后， 可以观察到所制备的
出 现 了 较 大 的 颗 粒 （如 图 2c 和 2d）。 可 能 是 由 于 纳米纤维中纤维分布相对致密且均一，且颗粒状结块

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