Preparazione roll to roll in situ di tessuto non tessuto caricato con Ag riciclabile, lavabile e antibatterico

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 13206 (2022) Citare questo articolo

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Oggigiorno i tessuti funzionali con prestazioni antibatteriche sono più benvenuti. Tuttavia, la fabbricazione di tessuti funzionali con prestazioni durevoli e costanti in modo economicamente vantaggioso rimane una sfida. Il tessuto non tessuto in polipropilene (denotato come PP) è stato modificato da alcool polivinilico (denotato come PVA), seguito dalla deposizione in situ di nanoparticelle d'argento (denotate come Ag NP) per fornire PP modificato con PVA e caricato con NP Ag (denotato come Ag /PVA/PP). L'incapsulamento della fibra PP mediante rivestimento in PVA contribuisce a migliorare notevolmente l'adesione delle NP Ag caricate alla fibra PP, e i tessuti non tessuti Ag/PVA/PP mostrano proprietà meccaniche significativamente migliorate nonché un'eccellente attività antibatterica contro l'Escherichia coli (codificato come Escherichia coli). Tipicamente, il tessuto non tessuto Ag/PVA/PP ottenuto ad una concentrazione di argento e ammoniaca di 30 mM ha le migliori proprietà meccaniche e il tasso antibatterico raggiunge il 99,99% contro E. coli. Il tessuto mantiene un'ottima attività antibatterica anche dopo lavaggi per 40 cicli, mostrando prospettive di riutilizzo. Inoltre, il tessuto non tessuto Ag/PVA/PP potrebbe trovare un'applicazione promettente nell'industria, grazie alla permeabilità all'aria e all'umidità desiderate. Inoltre, abbiamo sviluppato un processo di produzione roll-to-roll e condotto un'esplorazione preliminare per verificare la fattibilità di questo metodo.

I movimenti di massa della popolazione insieme all’approfondimento della globalizzazione economica hanno notevolmente aumentato la possibilità di diffusione del virus, il che potrebbe spiegare perché è difficile prevenire l’epidemia del nuovo virus corona con forte capacità di diffondersi in tutto il mondo1,2,3. In questo senso, è urgente sviluppare nuovi materiali antibatterici come i tessuti non tessuti in polipropilene (PP) come materiali protettivi medici. I tessuti non tessuti in PP presentano bassa densità, inerzia chimica, basso costo e altri vantaggi4; da soli, sfortunatamente, non hanno capacità antibatterica e presentano una breve durata e una bassa efficienza di protezione. Pertanto, è importante dotare il tessuto non tessuto in PP di capacità antibatterica.

L'argento, un antico agente antibatterico, ha subito cinque fasi di sviluppo, tra cui la soluzione di argento colloidale, l'argento sulfadiazina, il sale d'argento, l'argento proteico e il nano argento. L'applicazione del nano-argento è sempre più estesa, come il campo medico5,6, la conduttività elettrica7,8,9, il Raman potenziato in superficie10,11,12, la degradazione catalitica dei coloranti13,14,15,16 e così via. In particolare, le nanoparticelle d'argento (NP Ag) sono vantaggiose rispetto agli agenti antimicrobici convenzionali come sale metallico, composto di ammonio quaternario e triclosan, grazie alla loro desiderata resistenza batterica, stabilità, basso costo e accettazione ambientale17,18,19. Inoltre, le NP Ag con ampia superficie specifica e elevata attività antibatterica possono essere attaccate a tessuti tra cui tessuti di lana20, tessuti di cotone21,22 e tessuti di poliestere per ottenere un rilascio continuo di particelle d'argento antibatteriche in modalità controllabile23,24. Ciò significa che potrebbe essere fattibile fabbricare tessuti in PP dotati di attività antibatterica mediante incapsulamento con NP Ag. Tuttavia, i tessuti non tessuti in PP sono privi di gruppi funzionali e presentano una bassa polarità25, il che è sfavorevole al loro incapsulamento da parte delle NP Ag. Per superare questo inconveniente, alcuni ricercatori hanno tentato di adottare vari metodi di modifica tra cui lo sputtering al plasma26,27, l'innesto di radiazioni28,29,30,31 e il rivestimento superficiale32 per depositare NP di Ag sulla superficie dei tessuti in PP. Ad esempio, Goli et al.33 hanno introdotto un rivestimento proteico sulla superficie del tessuto non tessuto in PP; l'amminoacido sulla periferia dello strato proteico potrebbe fungere da punti di ancoraggio per la combinazione di NP Ag, ottenendo così una buona attività antibatterica. Li e collaboratori34 hanno scoperto che N-isopropilacrilammide e N-(3-amminopropil) metacrilammide cloridrato co-innestati tramite attacco ultravioletto (UV) mostravano un'efficace attività antibatterica, sebbene il processo di attacco UV fosse complicato e potesse peggiorare le proprietà meccaniche delle fibre. Pretrattando il PP puro sotto radiazioni gamma, Oliani et al.35 hanno fabbricato film gel Ag NPs-PP con eccezionale attività antibatterica; anche il loro approccio, tuttavia, era complicato. In sintesi, rimane ancora una sfida preparare tessuti non tessuti in PP riciclabili con l’attività antibatterica desiderata in modo efficiente e semplice.