DOI:10.1016/j.msec.2020.110855

细菌在材料表面的粘附和定植因其对人体健康的潜在威胁而备受关注。结合杀菌和防污功能已被证实是预防微生物感染的最佳策略。本研究选用可生物降解的电纺聚乙烯醇（PVA）纳米纤维，该纤维具有高比表面积和丰富的反应性羟基。均含有异氰酸酯（NCO）基团的季铵盐（IQAS）和两性离子磺基丙基甜菜碱（ISB）通过PVA纳米纤维的OH基团与IQAS或ISB的NCO基团之间的偶联反应化学键合到PVA纳米纤维表面。结果表明，经IQAS（0.5%）改性的PVA纳米纤维对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌（S.aureus，ATCC 6538）和革兰氏阴性大肠杆菌（E.coli，ATCC 25922）的抗菌率均达到99.9%。此外，活/死染色和细胞毒性试验表明，双重功能的IQAS/ISB/PVA纳米纤维具有良好的杀菌和防污活性，且细胞毒性较低。这项工作可为制造用于医疗保健的杀菌和防污材料提供实用指南，如伤口敷料、纺织品、食品包装和空气过滤等。

图1.A）IQAS和ISB的合成路线。B）IQAS和ISB的1H-NMR谱。C）HQAS、IQAS和ISB的红外光谱。

图2.A）ISB和IQAS对PVA纳米纤维的改性原理。B）扫描电镜图像及相应的尺寸分布。C）PVA纳米纤维的FTIR和D）XPS光谱，最后一行显示了N1s、S2p和Br3d的高分辨率XPS光谱。注释：（0）原始PVA纳米纤维；（1）用0.5 g/100 ml的IQAS（IQAS/PVA）；（2）0.5 g/100 ml的ISB（ISB/PVA）；（3）0.25 g/100 ml的IQAS+0.25 g/100 ml的ISB（IQAS/ISB/PVA）改性的PVA纳米纤维。

图3.PVA纳米纤维的拉伸试验，A）断裂强度和B）断裂伸长率；PVA纳米纤维的DMA，C）储存模量随温度的变化，D）Tanδ随温度的变化。

图4.A）不同浓度的IQAS溶液改性的PVA纳米纤维的抗菌活性（接触时间24小时）；B）分别用PVA纳米纤维0、1、2和3处理的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的琼脂平板照片（接触时间24小时）；C）分别为在0、1、2和3上不同接触时间的粘附大肠杆菌的代表性荧光图像。注意。绿色表示活细菌，红色表示死细菌。

图5.用CCK-8显像法观察NIH 3T3细胞在培养24小时后的活性。如代表性荧光图像所示，绿色表示活细胞，红色表示死细胞。