賈 琳，王西賢，陶文娟，張海霞，覃小紅,2

(1. 河南工程學(xué)院 紡織學(xué)院，河南 鄭州 450007； 2. 東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海 201620)

生活環(huán)境中微生物無(wú)處不在，雖然人類能與絕大部分微生物相互依存，但也要面對(duì)細(xì)菌、病毒等病原菌對(duì)健康甚至是生命的威脅。近些年來(lái)，人們對(duì)抗生素的過(guò)分依賴和濫用，使部分病原菌產(chǎn)生了耐藥性，導(dǎo)致出現(xiàn)了超級(jí)細(xì)菌，加重了對(duì)人類生存環(huán)境的危害[1]，所以抗菌材料的研究和應(yīng)用逐漸成為學(xué)者研究的熱點(diǎn)。與人身體緊密接觸的紡織品也是其中一個(gè)重要方向，越來(lái)越多的抗菌、除臭等功能性紡織品受到人們的重視[2]。

抗菌材料是指在一定時(shí)間內(nèi)能控制微生物的繁殖和生長(zhǎng)，或是使細(xì)菌、病毒等微生物滅失活性的材料[3-4]。根據(jù)抗菌劑成分的不同，可將抗菌材料分為天然抗菌材料、有機(jī)抗菌材料和無(wú)機(jī)抗菌材料[5]。天然抗菌材料因其抗菌性能不穩(wěn)定、提取成本過(guò)高等，限制了其應(yīng)用范圍，而有機(jī)抗菌材料和無(wú)機(jī)抗菌材料在抗菌材料市場(chǎng)中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。但是，有機(jī)抗菌材料在使用過(guò)程中對(duì)人身體有一定的副作用，如青霉素、磺胺類、頭孢菌素類等抗菌藥物泛濫應(yīng)用導(dǎo)致細(xì)菌的耐藥性，從而使本來(lái)已控制良好的傳染性疾病更為嚴(yán)重的暴發(fā)。近些年，更多的學(xué)者將研究方向轉(zhuǎn)向了無(wú)機(jī)抗菌材料，其具有抗菌譜較廣，耐氣候性較好，安全系數(shù)較高等優(yōu)點(diǎn)，目前不足之處是制造成本稍高，抗菌效果方面有一定的遲緩性。

三氯生(TCS)屬于一種有機(jī)的廣譜抗菌劑，被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域。二氧化鈦(TiO2)是一種無(wú)機(jī)抗菌劑，屬于金屬氧化物半導(dǎo)體材料，安全無(wú)毒，其具有的光催化活性使其對(duì)多種微生物具有潛在的抗菌能力，受到了越來(lái)越多研究者的關(guān)注[6]。本文將2種抗菌劑加入到聚丙烯腈(PAN)溶液中，利用靜電紡絲技術(shù)制備具有抗菌功能的PAN/TCS、PAN/TiO2復(fù)合納米纖維膜，對(duì)比分析了2種復(fù)合納米纖維膜的結(jié)構(gòu)和抗菌性能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要材料與儀器

材料：聚丙烯腈(PAN，質(zhì)均分子量為85 000)，上海金山石油化工有限公司；N,N-二甲基甲酰胺(DMF，分析純)，天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司；TiO2(P25)，北京上偉科林科貿(mào)有限責(zé)任公司；三氯生(TCS，純度為99%)，百靈威科技有限公司；營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基(NA)、營(yíng)養(yǎng)肉湯培養(yǎng)基(NB)，杭州微生物試劑有限公司；大腸桿菌、金黃色葡萄球菌，蘇州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院。

儀器：Quanta 250型掃描電子顯微鏡，捷克FEI公司；Nicolet6700型傅里葉紅外光譜分析儀，美國(guó)ThermoFisher公司；LDZX-50FBS型試管振蕩器，上海一恒科學(xué)儀器有限公司；SPX-80B-II型恒溫培養(yǎng)箱，上海賀德實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 抗菌納米纖維膜的制備

首先將PAN粉末溶解在DMF中配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%的純PAN溶液，然后分別在純PAN溶液中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%、1.0%的TCS和TiO2，將 5種溶液放在磁力攪拌器上攪拌24 h至完全溶解，消泡后待用。由于納米TiO2不能溶解在DMF中，因此，PAN/TiO2為懸浮溶液，而PAN/TCS 為澄清透明的均勻溶液。

利用靜電紡絲技術(shù)制備納米纖維膜，靜電紡絲裝置為自制。實(shí)驗(yàn)參數(shù)為：紡絲溶液流速1.0 mL/h；正極電壓18 kV；接收距離20 cm。最后將制備的純PAN、PAN/TCS(TCS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%和1.0%)、PAN/TiO2(TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%和1.0%)納米纖維膜分別記為1#、2#、3#、4#、5#樣品。

1.2.2 抗菌納米纖維膜微觀形態(tài)觀察及直徑測(cè)試

利用碳導(dǎo)電膠將樣品貼在樣品臺(tái)上，并作好標(biāo)記，對(duì)樣品進(jìn)行噴金處理后，采用掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)納米纖維膜表面形貌進(jìn)行觀察分析。然后根據(jù)納米纖維的SEM照片，利用Image J軟件隨機(jī)測(cè)量100根納米纖維的直徑，計(jì)算PAN抗菌復(fù)合納米纖維的直徑平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

1.2.3 抗菌納米纖維膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)測(cè)試

將純PAN納米纖維膜和抗菌復(fù)合納米纖維膜從鋁箔表面剝離下來(lái)，取一小塊樣品并剪碎后放入瑪瑙研缽中，使納米纖維膜與溴化鉀充分混合均勻，使用壓片裝置制成透明薄片，放入傅里葉變換紅外光譜儀中掃描測(cè)試樣品的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

1.2.4 抗菌納米纖維膜的拉伸力學(xué)性能測(cè)試

將純PAN納米纖維膜和抗菌復(fù)合納米纖維膜從鋁箔上剝離下來(lái)，利用模板將纖維膜制備成5 mm×20 mm 的長(zhǎng)方形試樣，然后放置在纖維強(qiáng)力測(cè)試儀的上、下夾持器中，夾持距離為20 mm，下夾持器的運(yùn)動(dòng)速度為20 mm/min，測(cè)試抗菌納米纖維膜的拉伸力學(xué)性能。

1.2.5 納米纖維膜抗菌性能的測(cè)試

參照GB/T 20944.1—2007《紡織品 抗菌性能的評(píng)價(jià) 第1部分：瓊脂平皿擴(kuò)散法》、GB/T 20944.3—2008 《紡織品 抗菌性能的評(píng)價(jià) 第3部分：振蕩法》對(duì)PAN/TCS、PAN/TiO2納米纖維膜的抗菌性能進(jìn)行定性和定量的測(cè)試。同時(shí)，為證明TCS、TiO2的抗菌能力，排除干擾，將鋁箔和純PAN納米纖維膜作為空白樣進(jìn)行抗菌定性測(cè)試。為保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果中對(duì)比數(shù)據(jù)的科學(xué)性，實(shí)驗(yàn)所測(cè)的所有試樣必須在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，且盡可能減小操作的時(shí)間差[7]。

因?yàn)門iO2是半導(dǎo)體光催化抗菌材料，所以本文將PAN/TiO2納米纖維膜在500 lx的光照強(qiáng)度下照射12 h，達(dá)到激活其光催化功能的目的(使其在光作用下產(chǎn)生大量的羥基和氧自由基，與微生物發(fā)生有機(jī)物質(zhì)氧化反應(yīng)，從而殺滅細(xì)菌)，再做抗菌性能實(shí)驗(yàn)。

根據(jù)納米纖維膜的定性抗菌測(cè)試結(jié)果，按照下式計(jì)算抑菌圈寬度

式中：W為抑菌圈平均寬度，mm；D為抑菌圈外圈直徑，mm；d為測(cè)試樣品直徑，mm。

納米纖維膜抗菌性能的定量測(cè)試中，將空白培養(yǎng)皿作為對(duì)照樣進(jìn)行細(xì)菌的培養(yǎng)，振蕩培養(yǎng)18 h后，根據(jù)三角瓶中對(duì)照樣與試樣的活菌濃度差，按照下式計(jì)算樣品的抑菌率

式中：R為測(cè)試樣品的抑菌率，%；Ct為對(duì)照樣活菌濃度的平均值，CFU/mL；St為試樣活菌濃度的平均值，CFU/mL。

2 結(jié)果與分析

2.1 PAN抗菌納米纖維膜的微觀形貌分析

純PAN、PAN/TCS、PAN/TiO2復(fù)合納米纖維膜的SEM照片如圖1所示?？芍?，1#純PAN納米纖維與PAN/TCS 復(fù)合納米纖維(2#、3#)的表面圓潤(rùn)光滑，纖維交叉排列，直徑粗細(xì)相對(duì)均勻，無(wú)黏連現(xiàn)象的出現(xiàn)；而PAN/TiO2復(fù)合納米纖維(4#和5#)的表面出現(xiàn)了納米顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象，且隨著TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，納米纖維表面負(fù)載更嚴(yán)重，團(tuán)聚更明顯。這是因?yàn)門CS是有機(jī)抗菌劑，相似相溶原理使TCS能更好地與PAN溶液混合溶解，通過(guò)靜電紡絲過(guò)程TCS可進(jìn)入到PAN納米纖維內(nèi)部[8]；由于TiO2納米粒子擁有很高的表面能，且表面原子本位缺失等，表現(xiàn)出優(yōu)異的表面效應(yīng)和小尺寸效應(yīng)，所以具有很高的化學(xué)活性，導(dǎo)致部分顆粒在纖維表面相互聚集發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象[9]。

本文雖然利用物理混合方法配制了PAN/TCS 和PAN/TiO2溶液，并制備了PAN/TCS 和PAN/TiO2復(fù)合納米纖維膜，但通過(guò)纖維的SEM照片可知，TCS已進(jìn)入PAN納米纖維膜內(nèi)部；當(dāng)TiO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%時(shí)，雖然部分TiO2附著在纖維表面，但由于纖維的雜亂無(wú)取向排列，TiO2納米顆粒依然分散在納米纖維膜內(nèi)部。由此可知，2種抗菌劑TCS和TiO2都不會(huì)從纖維膜表面脫落下來(lái)，其抗菌性也將會(huì)比較穩(wěn)定、持久。

圖1 PAN抗菌復(fù)合納米纖維膜的掃描電鏡照片(×10 000)Fig.1 SEM images of PAN antibacterial composite nanofibers(×10 000)

為進(jìn)一步研究抗菌劑的種類和質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)納米纖維直徑的影響，本文測(cè)試了純PAN和抗菌復(fù)合納米纖維的直徑，結(jié)果如表1所示。

表1 PAN抗菌復(fù)合納米纖維的直徑平均值和標(biāo)準(zhǔn)差Tab.1 Average diameter and standard deviation of PAN antibacterial composite nanofibers nm

可知：PAN/TCS、PAN/TiO2復(fù)合納米纖維直徑與純PAN相比都有顯著的減小，減小幅度為39% ～71%；且隨著抗菌劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而呈現(xiàn)不同的趨勢(shì)，PAN/TCS 復(fù)合納米纖維的直徑隨著TCS質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而減小，而PAN/TiO2復(fù)合納米纖維直徑隨著TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增大。這主要是因?yàn)殡S著TCS質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，溶液的電導(dǎo)率增大，在同等實(shí)驗(yàn)條件下，電場(chǎng)作用在泰勒錐表面的電場(chǎng)力會(huì)增大，使射流在鞭動(dòng)過(guò)程中，隨著牽伸力的增大而加速沉積在收集裝置上，從而使納米纖維的直徑變小，且纖維直徑也變得更加均勻；而TiO2作為無(wú)機(jī)納米顆粒，雖然也可有效地增加PAN/TiO2溶液的導(dǎo)電率，但隨著TiO2納米顆粒含量的增加，納米纖維表面負(fù)載更嚴(yán)重，團(tuán)聚現(xiàn)象更為突出，致使紡制的納米纖維直徑增大，標(biāo)準(zhǔn)差增加[10]。

2.2 抗菌復(fù)合納米纖維膜的化學(xué)結(jié)構(gòu)分析

純PAN、PAN/TCS、PAN/TiO2復(fù)合納米纖維膜的紅外光譜圖如圖2所示。

圖2 PAN抗菌復(fù)合納米纖維膜的紅外光譜圖Fig.2 FT-IR spectra of PAN antibacterial composite nanofibers

2.3 復(fù)合納米纖維膜的拉伸性能

納米纖維膜的拉伸性能是其主要力學(xué)性能之一，影響纖維膜的應(yīng)用范圍。純PAN納米纖維膜和PAN/TCS、PAN/TiO2復(fù)合納米纖維膜的拉伸曲線如圖3所示。

圖3 靜電紡抗菌復(fù)合納米纖維膜的拉伸曲線Fig.3 Stress-strain curves of electrospun antibacterial composite nanofibrous membranes

由圖3可知，純PAN納米纖維膜的初始模量較低，斷裂強(qiáng)度(為4.92 MPa)較小，抗菌劑TCS和TiO2的加入均有效地增加了抗菌復(fù)合納米纖維膜的斷裂強(qiáng)度，但斷裂伸長(zhǎng)率減小。特別是PAN/TCS 復(fù)合納米纖維膜，添加TCS質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%和1.0%時(shí)斷裂強(qiáng)度分別為8.48和9.24 MPa，比純PAN納米纖維膜增加了72.4%和87.8%，這主要是因?yàn)門CS的加入有效地減小了PAN/TCS 復(fù)合納米纖維的直徑和直徑標(biāo)準(zhǔn)差，纖維直徑越小，直徑分布越均勻，越多的纖維承受拉伸力的作用，所以PAN/TCS 納米纖維膜的斷裂強(qiáng)度增加。無(wú)機(jī)抗菌劑TiO2的加入雖然也減小了納米纖維的直徑，但直徑分布不均勻，且部分TiO2納米顆粒聚集在PAN纖維表面(見(jiàn)圖1(e))，導(dǎo)致PAN/TiO2納米纖維膜的斷裂伸長(zhǎng)率(為41.6%和35.7%)較小，斷裂強(qiáng)度比純PAN納米纖維膜增加了12.0%和26.1%，增幅較小。

2.4 復(fù)合納米纖維膜的抗菌性能分析

2.4.1 復(fù)合納米纖維膜的抗菌性能定性檢測(cè)分析

鋁箔、純PAN及PAN復(fù)合抗菌納米纖維膜對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌定性測(cè)試結(jié)果如圖4所示。

圖4 鋁箔和PAN抗菌納米纖維膜對(duì)大腸桿菌和 金黃色葡萄球菌的定性檢測(cè)結(jié)果Fig.4 Qualitative test results of aluminum foil and PAN antibacterial nanofibers on Escherichia coli (a) and Staphylococcus aureus(b)

按照實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算出不同復(fù)合納米纖維膜的抑菌圈寬度，結(jié)果如表2所示。

由圖4可以看出，鋁箔和純PAN納米纖維膜試樣沒(méi)有抑菌圈形成，且測(cè)試樣下面有大量細(xì)菌繁殖，說(shuō)明鋁箔和純PAN納米纖維膜沒(méi)有抗菌能力，可排除其干擾的可能性。

表2 抗菌復(fù)合納米纖維膜對(duì)大腸桿菌 和金黃色葡萄球菌的抑菌圈寬度Tab.2 Width of antibacterial composite nanofibers on Escherichia coli and Staphylococcus aureus mm

由圖4及表2可知，PAN/TCS 納米纖維膜(2#和3#試樣)對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都具有明顯的抑菌圈，且抑菌圈寬度均大于1 mm，試樣下面未發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的繁殖。依據(jù)GB/T 20944.1—2007中抗菌效果的評(píng)價(jià)認(rèn)為：PAN/TCS 納米纖維膜具有較好的抗菌效果；且隨著TCS質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，抑菌圈寬度也在增加，說(shuō)明TCS質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，形成的抑菌圈越寬，抑菌效果越好。對(duì)比TCS對(duì)2種菌種形成的抑菌圈寬度發(fā)現(xiàn)，在TCS同等質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，PAN/TCS 復(fù)合納米纖維膜在大腸桿菌上產(chǎn)生的抑菌圈寬度略小于在金黃色葡萄球菌產(chǎn)生的抑菌圈寬度，說(shuō)明其對(duì)大腸桿菌的抗菌性能要弱于對(duì)金黃色葡萄球菌的抗菌性能。

PAN/TiO2復(fù)合納米纖維膜(4#和5#)均未出現(xiàn)明顯的抑菌圈，且試樣底部無(wú)繁殖的細(xì)菌，根據(jù)GB/T 20944.1—2007 的10.3中抗菌效果的評(píng)價(jià)：沒(méi)有繁殖，即使沒(méi)有抑菌帶，也可認(rèn)為抗菌效果好，因?yàn)榛钚晕镔|(zhì)的低擴(kuò)散阻止了抑菌帶的形成?？烧J(rèn)為PAN/TiO2復(fù)合納米纖維膜對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有一定的抗菌能力。造成這種現(xiàn)象的原因可能是：TiO2納米顆粒均勻分布在納米纖維膜的內(nèi)部或表面，與納米纖維結(jié)合得比較緊密，屬于非溶出型抗菌劑，不適合用定性的方法進(jìn)行測(cè)試表征。

抗菌定性測(cè)試證明了PAN/TCS 復(fù)合納米纖維膜抗菌能力效果好，但并不能直觀反映PAN/TiO2復(fù)合納米纖維膜的抗菌性能。這是因?yàn)槎ㄐ詫?shí)驗(yàn)不能定量測(cè)定抗菌活性，測(cè)試結(jié)果不夠準(zhǔn)確，所以本文又利用振蕩法對(duì)樣品的抗菌性能做了定量測(cè)試分析。

2.4.2 PAN復(fù)合納米纖維膜抗菌性能定量分析

PAN抗菌復(fù)合納米纖維膜對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌抗菌性定量檢測(cè)結(jié)果如圖5、6所示。

圖5 PAN復(fù)合納米纖維膜對(duì)大腸桿菌 抗菌性能定量檢測(cè)結(jié)果Fig.5 Quantitative test results of PAN antibacterial nanofibers on Escherichia coli. (a) 2#; (b) 3#; (c) 4#; (d) 5#; (e) Controlled sample

圖6 PAN復(fù)合納米纖維膜對(duì)金黃色葡萄球菌 抗菌性能定量檢測(cè)結(jié)果Fig.6 Quantitative test results of PAN antibacterial nanofibers on Staphylococcus aureus. (a) 2#; (b) 3#; (c) 4#; (d) 5#; (e) Controlled sample

根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，計(jì)算納米纖維膜對(duì)應(yīng)不同菌種的抑菌率，結(jié)果如表3所示。

表3 PAN復(fù)合納米纖維膜對(duì)大腸桿菌 和金黃色葡萄球菌的抑菌率Tab.3 Inhibition rate of PAN composite nanofibers on Escherichia coli and Staphylococcus aureus %

由表3可知，PAN/TCS、PAN/TiO2復(fù)合納米纖維膜對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率都達(dá)到91.98%以上，說(shuō)明PAN/TCS、PAN/TiO2復(fù)合納米纖維膜具有較好的抗菌效果；且隨著抗菌劑TCS、TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合納米纖維膜的抑菌率提高。由圖5、6及表3可知，在TCS、TiO2相同質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，PAN/TCS 和PAN/TiO2復(fù)合納米纖維膜對(duì)大腸桿菌的抑菌率要微弱于對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌率。這是因?yàn)榻瘘S色葡萄球菌屬于革蘭氏陽(yáng)性菌，大腸桿菌屬于革蘭氏陰性菌。有研究表明TCS對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌較革蘭氏陰性菌更有效[13]。因?yàn)?2種細(xì)菌具有不同的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁含大量的肽聚糖，獨(dú)含磷壁酸，不含脂多糖；革蘭氏陰性菌含極少肽聚糖，獨(dú)含脂多糖，不含磷壁酸[14]。TCS的抑菌機(jī)制是先吸附于細(xì)菌細(xì)胞壁上，進(jìn)而穿透細(xì)胞壁，與細(xì)胞質(zhì)中的脂質(zhì)、蛋白質(zhì)反應(yīng)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，進(jìn)而殺死細(xì)菌。而TiO2納米顆粒作為光催化抗菌劑，其本身對(duì)微生物和細(xì)胞無(wú)毒性，其抗菌機(jī)制是光激發(fā)TiO2與細(xì)胞的間接反應(yīng)，即光生電子或光生空穴與水或水中的溶解氧反應(yīng)，形成氫氧自由基和過(guò)氧化氫自由基等活性氧類，并通過(guò)氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生化學(xué)性質(zhì)活潑的活性羥基、超陽(yáng)離子等?；钚粤u基、超陽(yáng)離子等都可與生物大分子如脂類、蛋白質(zhì)、酶類等反應(yīng)，直接損壞或通過(guò)一系列氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)而對(duì)細(xì)菌等生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)引起破壞[10]，因此，本文在抗菌實(shí)驗(yàn)前先對(duì)PAN/TiO2納米纖維膜進(jìn)行了紫外光照射，激發(fā)其抗菌性能；也可對(duì)PAN/TiO2溶液進(jìn)行紫外光照射，激活TiO2的光催化功能達(dá)到其抗菌效果，這與朱孝明等[15]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似。金黃色葡萄球菌作為典型的革蘭氏陽(yáng)性菌，其細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，更易被TCS和TiO2侵入穿透，導(dǎo)致細(xì)胞新陳代謝失衡，使細(xì)菌逐漸失去活性。所以TCS和TiO2對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌率更高。

橫向?qū)Ρ萈AN/TCS 與PAN/TiO2復(fù)合納米纖維膜的抑菌率可以看出：2種抗菌劑在同等質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)，PAN/TCS 復(fù)合納米纖維膜對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率要比PAN/TiO2復(fù)合納米纖維膜的抑菌率更高。這是因?yàn)門CS是一種有機(jī)廣譜抗菌劑，可直接侵入穿透細(xì)胞壁，與細(xì)胞質(zhì)中的脂質(zhì)、蛋白質(zhì)反應(yīng)導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性，進(jìn)而殺死細(xì)菌；而TiO2是利用其催化活性間接損壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，抑菌率稍低于TCS。

抗菌實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明：TCS、TiO2的加入可使PAN/TCS、PAN/TiO2復(fù)合納米纖維膜具備優(yōu)異的抗菌能力；當(dāng)TCS、TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.5%時(shí)，其復(fù)合納米纖維膜具有相對(duì)光滑的表面、較小的纖維直徑和優(yōu)異的抗菌性能，可用于開(kāi)發(fā)功能性的抗菌納米纖維紡織品。

3 結(jié) 論

本文利用靜電紡絲技術(shù)紡制了聚丙烯腈/三氯生(PAN/TCS)、PAN/TiO2復(fù)合納米纖維膜，對(duì)其微觀結(jié)構(gòu)、拉伸性能、抗菌性能等進(jìn)行分析，得到以下結(jié)論。

1)相對(duì)于純PAN納米纖維膜，PAN/TCS、PAN/TiO2復(fù)合納米纖維的直徑減少了39%～71%，斷裂強(qiáng)度增加了12%～88%。PAN/TCS 和PAN/TiO2復(fù)合納米纖維膜的紅外光譜圖表明，TCS、TiO2加入到PAN溶液當(dāng)中，只是物理混合，并未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

2)定性抗菌測(cè)試顯示：PAN/TCS 復(fù)合納米纖維膜對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌均有抑菌圈且大于1 mm，說(shuō)明其抗菌效果好；因TiO2屬于非溶出型抗菌劑，PAN/TiO2復(fù)合納米纖維膜未發(fā)現(xiàn)抑菌圈的形成。

3)定量抗菌結(jié)果顯示：PAN/TCS、PAN/TiO2復(fù)合納米纖維膜對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌抑菌率都達(dá)到91.98%以上，且2種抗菌劑對(duì)金黃色葡萄球菌的抑菌率要高于大腸桿菌；當(dāng)2種抗菌劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同時(shí)，PAN/TCS 復(fù)合納米纖維膜對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌率要高于PAN/TiO2復(fù)合納米纖維膜。