DOI:10.1016/j.mtcomm.2020.101671

塑料垃圾的堆积和传染病的流行促使科学界寻找新的材料来制备纳米复合生物膜。借助纳米技术，可以对构成新型纳米复合生物膜的材料进行处理，从而改善其机械性能并赋予其抗菌能力。以电纺纤维为屏障材料的生物膜可以防止感染性微生物。对于这些应用，静电纺丝法可以将活性剂包封在聚合物纤维中。本文介绍了一种可以将聚乳酸微纤维与活性剂结合在一起的纳米复合生物膜，该生物膜具有潜在的抗菌屏障作用。其中，铜离子负载在天然智利沸石纳米颗粒上，并用乙酰化纤维素纳米纤维增强。该研究从通过机械方法获得纤维素纳米纤维开始。对纳米纤维进行乙酰化处理，以确保其在聚合物基体中的充分分散，并改善生物膜的机械性能。聚合物和纳米颗粒通过双重配置（同时注入）静电纺丝阶段掺入生物膜中。结果表明，获得了平均直径为83nm的乙酰化纤维素纳米纤维。FT-IR表征证实了纳米纤维素的伯醇羟基中出现了乙酰基附着带。生物膜的形态分析表明存在连续的、随机取向的微纤维结构，平均纤维直径为1.7µm至2.4µm。根据铜分布图，证实了通过静电纺丝技术能够对天然智利沸石纳米颗粒进行铜离子包封。对于添加了乙酰化纳米纤维的所有生物膜，其机械性能都有所提高。热降解曲线表明，添加纳米颗粒有利于薄膜的耐热降解性能。水蒸气渗透性测试表明，生物膜中纳米颗粒收缩的增加不会导致该参数的增加。微生物学测试证实，该生物膜对革兰氏（-）鼠伤寒沙门氏菌（导致禽类产品食源性疾病）和革兰氏（+）金黄色葡萄球菌（其存在对食品加工的卫生和卫生质量有影响）具有抗菌活性。

图1.AFM图像。（a）CNF；（b）CNF直方图；（c）乙酰化CNF；（d）乙酰化CNF直方图。

图2.CNF和乙酰化CNF样品的FTIR光谱。

图3.静电纺丝形成的生物膜中铜分布的SEM显微照片，平均纤维直方图和EDX图。小亮点表示存在铜。（a）：0％乙酰化CNF/0％nZH-Cu；（b）：1％乙酰化CNF/1％nZH-Cu；（c）：1％乙酰化CNF/2％nZH-Cu；（d）：1％乙酰化CNF/3％nZH-Cu；（e）：1.5％乙酰化CNF/1％nZH-Cu；（f）：1.5％乙酰化CNF/2％nZH-Cu；（g）：1.5％乙酰化CNF/3％nZH-Cu；（h）：2％乙酰化CNF/1％nZH-Cu；（i）：2％乙酰化CNF/2％nZH-Cu；（j）：2％乙酰化CNF/3％nZH-Cu。

图4.热重曲线。静电纺丝后生物膜的TGA（a）和DTG（b）。