近日，天津大学材料科学与工程学院朱胜利教授金属功能材料研究团队与北京大学吴水林教授合作在国际知名材料期刊Nano Today上发表题为“Interfacial electronic modulation on polyaniline/curcumin fiber for photo-powered rapid wound healing”的研究论文，其中2022级博士研究生刘汉鹏为该论文第一作者。
功能化面料作为人类日常生活的基本必需品，被广泛应用于服装、鞋子、床上用品以及口罩、伤口敷料等相关产品，其重要性和需求量越来越大。随着微生物引起的疾病的爆发，公共卫生已成为全球安全研究的前沿。在这种恶劣的微生物环境，特别是细菌或病毒的威胁下，抗菌多功能织物迫切需要开发。纤维作为一种基本屏障，可以阻止细菌的传播，减少与人体的接触。重要的是，纤维还具有杀死细菌，甚至消除炎症，促进伤口更快愈合的能力，特别是作为伤口敷料。然而，很难消除细菌感染的风险。因此，有必要开发用于制造个人防护设备的抗菌纤维，包括外科敷料、口罩和防护服。
目前常用的抗菌纤维主要依靠添加抗菌金属离子、氧化物和抗生素，如Cu、Ag、金属氧化物、甲硝唑等。然而，这些抗菌纤维潜在毒性高，长期使用效率低，对环境有害。为了在应用中获得优异的抗菌效果，必须开发出用户友好、安全、可穿戴的抗菌纤维，并辅以光、声、微波等创新策略。
Fig. 1. The morphology of electrospinning fibers. (a) Electrospinning nanofibers. (b) The flexibility of P0.1C0.25 nanofiber. (c) Optical photographs of P0.1C0.25 nanofiber. (d) Fluorescence image, scale bar: 50 μm. (e) SEM image, scale bar: 20 μm. (f) TEM image of P0.1C0.25 nanofiber, and corresponding elemental mapping. (gi), scale bar: 500 nm.
Fig. 2. Antibacterial test and biosafe assay of different fibers. (a) Antibacterial tests of S. aureus (s) and E. coli (b). (c) Spread plates of S. aureus and E. coli treated with Control, PAN, P0.1, C0.25, and P0.1C0.25 nanofibers without and with illumination (0.1 W cm−2) for 20 min. (d) SEM and enlarged images of S. aureus and E. coli treated by light irradiation, scale bars: 2 μm and 1 μm. (e) Antibacterial mechanism and application. (f) Cell viability cocultured with different fibers. (g) SEM and enlarged images of cells, scale bars: 50 μm and 5 μm. Data are presented as mean values ± SD (n = 3 independent samples per group). *p < 0.05, **p < 0.01, ***p < 0.001, ****p < 0.0001.
在本研究中，我们利用静电纺丝纤维比表面积大、孔隙率高、生产效率高等特点，通过构建分子间氢键和静电相互作用，将姜黄素（Cur）与聚苯胺（PANI） 结合，制备具有抗菌作用的静电纺丝纳米纤维（PANI-Cur）。基于PANI和Cur的能级差异对界面电子进行调控，从而增强了光催化活性氧（ROS）的产生，并通过密度泛函理论（DFT）计算阐明了不同形态PANI与Cur之间的相互作用。该纳米纤维在光照下对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀伤率分别为99.77%±0.10%和98.45%±0.27%，显著改善了单一Cur纤维抗菌活性低的缺陷。本工作为智能抗菌功能织物的开发提供了参考。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.nantod.2024.102397
文章DOI号：10.1016/j.nantod.2024.102397
