机械设计与研究

生物基广谱抗菌纺织品的研究及发展趋势

 

摘要: 现有的卫生纺织品和医用防护纺织品主要是对病毒和细菌的物理屏障,不具备有效的抗病毒和抗菌功能。大多数抗菌纺织品在纤维生产或织物整理过程中通过添加抗菌剂获得功能,对环境有潜在危害(无机抗菌),对人体有潜在毒性(有机抗菌),效果不持久和稳定(天然抗菌) ) 等问题。

2016年,陶晓明教授团队首次发现了一种生物基广谱抗菌材料——聚羟基链烷酸酯混纺纤维(hesol)及其纺织品,其具有内在的长效广谱抗菌作用。抗病毒功能为抗菌纺织品的发展开辟了新的方向。

1.趋势与现状:

近年来,中国、美国、德国、日本等国在抗菌纺织品市场占据主导地位。全球最大的抗菌纺织品生产商位于亚太地区。主要生产抗菌纺织品的公司有Unitika Trading Co., Ltd., Birlacril, Jinda Nano Technology (Xiamen) Co., Ltd. Ltd 和 Sanitized AG。

2019年全球抗菌纺织品市场规模为94.68亿美元,预计到2024年将达到123.13亿美元,年复合增长率为5.4%。在抗菌纺织品的应用方面,医疗保健行业正逐渐获得领先地位。截至2020年8月,全国共有医疗卫生机构102万家。其中,医院数量从2009年的2万家增加到2020年的3.5万家,其中公立医院1.2万家,民营医院2.3万家。这说明抗菌纺织品的市场是巨大的。

现有的卫生纺织品和医用防护纺织品主要是对病毒和细菌的物理屏障,不具备有效的抗病毒和抗菌功能。大多数抗菌纺织品在纤维生产或织物整理过程中通过添加抗菌剂获得功能,对环境有潜在危害(无机抗菌),对人体有潜在毒性(有机抗菌),效果不持久和稳定(天然抗菌) ) 等问题。医疗保健行业急需一种安全、高效、稳定的抗菌医用卫生纺织品。

2.探索与发现:

香港陶晓明教授理工大学

香港理工大学陶晓明教授自2002年起担任香港理工大学纺织及服装系纺织科技讲座教授。陶教授曾任2007年至2010年任国际纺织学会世界主席,2011年国际纺织学会授予名誉院士,纺织领域最高个人奖,2013年美国纤维学会创始人奖,在纺织领域纤维科学与技术。最高奖,美国机械工程师学会会员,皇家艺术、设计与商业学院会员。同时,陶教授还是Spuglin出版的《智能纺织手册》的主编,并担任该领域十余种重要学术期刊的编委。陶晓明教授在智能纤维材料、纳米技术、光子纤维和织物、柔性电子和光子器件、纱线生产和纺织复合材料等领域的领先研究成果享誉国际。

陶教授是科学发明的伟大拥护者,领导了一批多产的技术发明家,拥有28项国际和国家专利。其中,十余项发明技术专利已授权世界各地企业进行产业化应用。加捻纺纱技术已被全球 11 家纱线制造商采用。从2005年到2013年,生产了价值超过105亿港元的新型纺织品和服装。

2016年,陶晓明教授团队首次发现了一种生物基广谱抗菌材料——聚羟基链烷酸酯混纺纤维(hesol)及其纺织品,其具有内在的长效广谱抗菌作用。抗病毒功能为抗菌纺织品的发展开辟了新的方向。

2019 国际标准 ISO :2019(E),第一个抗菌织物国际标准。 3级(99.9%)以上为优秀; 2 级 (99%) 到 3 级都很好。

三、禾塑纤维的特性:

3.1 高效抗菌抗病毒

禾塑纤维(PHBV/PLA)抗菌有效成分-羟基丁酸(PHB),能有效破坏细菌等微生物的细胞壁和病毒的细胞膜,使内部物质外泄,造成代谢失衡,从而抑制细菌生长,灭活病毒,从而达到抗菌抗病毒的效果。

经国内第三方权威机构检测,禾苏纤维对金黄色葡萄球菌、肺炎杆菌、酵母菌的抑菌率均超过99.99%,对耐药金黄色葡萄球菌的抑菌率超过99.97%; H1N1、H3N2病毒灭活率也达到99.99%以上,灭活指数大于4.0。

扫描电镜显示细菌生物膜被破坏,细胞壁被破坏和穿孔。蛋白质溢出和变性。

S-PHB 破坏了生物膜

< p>3.2 无刺激性和毒性

根据刺激性实验,适当剂量的PHB低聚物对皮肤无刺激性和毒性,可用于保健纺织品。

图a S-PHB对BALB/c小鼠皮肤组织的影响 影响

图。 b S-PHB 处理裸鼠 72h 后皮照

3.3 低温染色,节能环保

和苏纤维(PHBV-PLA)可降解为水和二氧化碳,无污染物残留,同时对纤维进行染色,该工艺的能耗比涤纶染色工艺低32%。