福州大学黄明东教授团队《ACS AMI》：一种可高效去除空气中细菌的双组分聚酯纤维材料

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细菌和病毒造成的空气污染对公众健康构成了严重威胁。空气过滤器作为一种去除空气中有害微生物的方法被广泛使用（例如著名的HEPA过滤器）。然而，在已有过滤介质中，捕获的微生物可以保持存活，甚至一些微生物可以通过吸收空气中的水分和灰尘中的营养物质在过滤介质上生长和繁殖。而且，在维护过程中，这些微生物很可能会重新悬浮在空气中从而造成二次空气污染。因此，开发一种可高效杀灭空气中的病原体且具有良好的生物安全性的空气过滤材料在消毒抗菌材料领域的应用十分重要。

近日，福州大学黄明东教授团队在开发能够有效杀灭空气中的病原体的过滤器材料上取得了新进展，在这项工作中，其团队开发了一种复合了光敏剂和壳聚糖的抗菌聚脂（聚对苯二甲酸乙二醇酯，PET）纤维材料，可用于高效捕获和灭活空气中的微生物，相关成果以“Double-Grafted PET Fiber Material to Remove Airborne Bacteria with High Efficiency”为题发表于ACS Applied Materials & Interfaces期刊。

本文亮点：

（1）制备双组分聚酯纤维材料。聚脂纤维是一种常见且性能优良的合成纤维材料，虽然其表面没有与光敏剂直接连接的反应基团，但通过硅烷偶联剂对纤维进行改性处理后成功将光敏剂共价连接在聚脂纤维上，并使用壳聚糖通过静电吸附在纤维表面成功制备双组分聚酯纤维材料。

图1. 双组分聚酯纤维材料的制备示意图。

（2）双组分聚酯纤维材料具有良好的协同抗菌作用。双组分聚酯纤维材料对革兰氏阳性、革兰氏阴性细菌和耐药细菌表现出持久有效的协同抗菌作用，可杀死高达99.99%的细菌（图2）。

图2. (a)用菌落计数法检测纤维材料的抗菌活性；(b-d)各菌株的定量结果(*P<0.001)。

（3）双组分聚酯纤维材料具有良好的过滤作用。通过细菌气溶胶捕获效率实验表明，由改性处理后的聚脂纤维制成的过滤器（95.68%）比未处理的聚脂纤维（64.87%）具有更高的效率，压降实验显示双组分纤维的压降略高于未经处理的纤维，表明对聚酯纤维经过化学改性，使其孔径略小，从而提高了纤维的过滤效果。

图3. (a)使用活性气溶胶撞击式多级采样器测量细菌过滤效率的示意图; (b)双组分聚酯纤维和未处理聚酯纤维的过滤效率; (c)纤维材料在不同气流速度下的压降; (d)双组分聚酯纤维和未处理聚酯纤维的大肠杆菌气溶胶灭活性能。

总的来说，这项工作提出了一种阻止空气传播细菌的新方法，该方法可用于高效的空气消毒应用。这项工作中使用的策略也可以扩展到其他应用，例如，去除包括病毒在内的其他空气传播的病原体（图4）。

图4. 论文工作概况及潜在应用前景。

论文第一作者为福州大学化学学院博士研究生林羽欣，论文通讯作者为福州大学生物药光动力治疗技术国家地方联合工程研究中心黄明东教授和功能材料研究所江龙光教授。该研究工作得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、福建省科技创新重点项目、福建省自然科学基金的资助支持。

原文链接：

https://doi.org/10.1021/acsami.2c13358

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