载金竹黏胶纤维水刺毡的制备及抗菌性能*

1. 沙洲职业工学院，江苏 张家港 215600；2. 南通大学纺织服装学院，江苏 南通 226019

纳米金颗粒的粒径范围为1～100 nm，具备纳米材料特有的光催化性能[1]，对有机染料等材料的催化降解效果特别明显[2-3]。此外，它还具有独特的电学性质、优异的抗菌性能[4]、生物相容性等[5]，被广泛应用于抗菌材料、生物医药、物理、材料科学等领域[6-8]。

竹黏胶纤维是通过独特的工艺从竹材中直接提取出来进行再生的一种新型天然纤维[9]，具有优良的通透、吸湿和放湿等性能[10]，强力高，耐磨性好，环境友好[11]，天然抗菌性优良[12]，在医用敷料领域具有很好的应用前景。

本文通过浸渍吸附法制备载金竹黏胶纤维水刺毡。采用浓度为100 mg/L的纳米金溶液对竹黏胶纤维水刺毡进行不同时间的处理，制备出不同载金量的竹黏胶纤维水刺毡。通过研究发现制备的载金竹黏胶纤维水刺毡，对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌均具有良好的抑菌性能，且纳米金颗粒的性能稳定，不易氧化，可弥补传统含银敷料的不足，为临床医学提供性能更优的抗菌产品。

1 试验部分

1.1 试验材料

四氯金酸，上海展云化工有限公司；竹黏胶纤维，傲丝生态(中国)有限公司；β-环糊精、氯化钠，南通默克化学试剂有限公司；营养琼脂、营养肉汤，上海盛思生化科技有限公司；金黄色葡萄球菌、大肠埃希菌，南通大学航海医学研究所；蒸馏水，自制。

1.2 试验方法

1.2.1 纳米金溶液的制备

参照《一种纳米金溶液的制备方法》专利[13]，以四氯金酸和β-环糊精为原料制备浓度为1 000 mg/L的纳米金溶液。再利用蒸馏水将浓度为1 000 mg/L的纳米金溶液分别稀释成200、100、50、25 mg/L的纳米金溶液备用。

1.2.2 载金竹黏胶纤维水刺毡的制备

将竹黏胶纤维开松梳理成网，再在飞龙2000型水刺设备(常熟市飞龙机械有限公司)上水刺成毡。剪取3份尺寸为4 cm×4 cm的竹黏胶纤维水刺毡并将其浸渍于100 mL的浓度为100 mg/L的纳米金溶液中，恒温90 ℃分别水浴处理1、3和12 h，水洗烘干后制得不同载金量的竹黏胶纤维水刺毡。

2 表征方法

2.1 纳米金溶液

利用TU-1901型紫外-可见分光光度计测试纳米金溶液的紫外-可见光吸收光谱；利用Zeta PALS电位及粒度分析仪测试纳米金溶液的电位；利用 PHSJ-3F型实验室pH计测定不同浓度的纳米金溶液的pH值；利用JEOL 2100F透射电子显微镜表征纳米金颗粒的微观形貌，其中纳米金溶液的浓度为1 000 mg/L。

2.2 载金竹黏胶纤维

利用XRD-6100型X射线衍射仪表征载金前后竹黏胶纤维水刺毡的微观结构；利用数码相机拍摄载金竹黏胶纤维水刺毡的照片；利用S-4800型扫描电子显微镜表征载金竹黏胶纤维水刺毡的微观形貌；根据GB 15979—2002《一次性使用卫生用品卫生标准》，测试载金竹黏胶纤维水刺毡对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌的抑菌性能。

3 结果与分析

3.1 纳米金溶液

图1显示了制备的不同浓度纳米金溶液的照片，可以看出，纳米金溶液性质稳定，皆呈透明的酒红色，且颜色随溶液浓度的降低而依次变淡。

图1 纳米金溶液照片

图2为制备的不同浓度的纳米金溶液的紫外-可见光吸收光谱图，可以看出：不同浓度的纳米金溶液在520 nm处均出现了明显的吸收峰，此为纳米金颗粒的特征吸收峰[14]；吸光度值随着纳米金溶液浓度的增加而增大，且吸收曲线光滑平整，表明制备的纳米金溶液性质稳定。

图2 纳米金溶液紫外-可见光吸收光谱图

图3为制备的不同浓度的纳米金溶液的Zeta电位与pH值，可以看出：(1)纳米金溶液浓度较低(小于100 mg/L)时，pH值随着溶液浓度的增加而下降明显。纳米金溶液的pH值越接近7.0，越有利于纳米金颗粒在竹黏胶纤维表面吸附稳定。(2)竹黏胶纤维上有大量的羟基，其在水溶液中带负电荷，而纳米金颗粒带正电荷，两者间具有较强的吸附作用。当纳米金溶液的浓度低于100 mg/L时，纳米金溶液的Zeta电位值随着溶液浓度的减小而急剧降低，这会导致电荷吸附作用下降。故综合多方面因素，本文确定采用浓度为100 mg/L的纳米金溶液处理竹黏胶纤维，以制备载金竹黏胶纤维水刺毡。

图3 不同浓度的纳米金溶液的Zeta电位及pH值

图4为浓度为1 000 mg/L纳米金溶液在不同倍率时的透射电镜照片。照片显示，纳米金颗粒呈球形，粒径在10 nm左右，尺寸均匀，且其在溶液中具有优异的分散性能，原因与包覆材料表面大量的活性基团特性相关。

图4 浓度为1 000 mg/L纳米金溶液的透射电镜照片

3.2 载金竹黏胶纤维水刺毡

图5为载金前及载金处理12 h的竹黏胶纤维水刺毡的X射线光电子能谱(XPS)测试结果。对比可见，载金竹黏胶纤维水刺毡上不仅出现了284 eV的C1s峰和531 eV的O1s峰，还出现了84 eV的Au0峰[15-16]。由此可以判断，浸渍吸附法成功地将纳米金颗粒负载到竹黏胶纤维水刺毡上。

图5 载金前和载金处理12 h的竹黏胶纤维水刺毡的XPS测试结果

图6和图7分别为载金前后竹黏胶纤维水刺毡的实物照片与扫描电镜照片。图6显示：未载金的竹黏胶纤维水刺毡为米黄色，载金竹黏胶纤维水刺毡的颜色随载金处理时间的延长而不断加深，表明竹黏胶纤维水刺毡上载金量显著增加；同时，载金竹黏胶纤维水刺毡颜色较均匀，说明竹黏胶纤维水刺毡对纳米金颗粒具有优异的吸附作用。图7显示：未载金的竹黏胶纤维水刺毡中竹黏胶纤维表面光滑且沟槽明显；当纳米金溶液对竹黏胶纤维水刺毡处理时间较短时，纳米金颗粒在竹黏胶纤维表面分布较均匀；当纳米金溶液对竹黏胶纤维水刺毡处理时间较长时，纳米金颗粒之间会因较强的吸附作用而发生一定的团聚，导致其在竹黏胶纤维表面呈块状分布。

(a) 未载金 (b) 载金处理1 h

(c) 载金处理3 h (d) 载金处理12 h

(a) 未载金

(b) 载金处理1 h

(c) 载金处理3 h

(d) 载金处理12 h

表1 载金前后竹黏胶纤维水刺毡的抑菌性能

表1归纳了载金前后竹黏胶纤维水刺毡的抗菌性能，可以看出：随着载金处理时间的增加，即载金量增加，载金竹黏胶纤维水刺毡对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌的抑菌率逐渐提高。其中，当载金处理时间为12 h时，载金竹黏胶纤维水刺毡对金黄色葡萄球菌和大肠埃希菌的抑菌率均达到99.00%以上，抑菌效果优异。

4 结论

(1) 本文成功制备出尺寸均匀的纳米金颗粒(粒径10 nm左右)，其在水溶液中具有优异的分散性和稳定性。

(2) 以浓度为100 mg/L的纳米金溶液处理竹黏胶纤维水刺毡，随着载金处理时间的增加，竹黏胶纤维水刺毡上的载金量不断增加，颜色也逐渐加深。

(3) 载金竹黏胶纤维水刺毡具有优良的抑菌性能，当纳米金溶液处理时间达12 h时，载金竹黏胶纤维水刺毡对大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均达到99.00 %以上。