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電輔助3D打印PVDF復合薄膜抗菌性能研究

來源:杰呈3D打印 發布時間:2025-09-23 11:15:15 瀏覽次數:0
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Lee等,在水溶液中,通過AgNCb和油酸鈉進行絡合反應,制備Ag+1-油酸酯配合物,再通過熱分解形成納米銀晶體,制備出的納米銀顆粒尺寸小于10nm。Kyung等采用噴霧熱解(熱分解)的方法,在不使用還原劑的情況下,在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)基體中制備分散的球形AgNPs_。而采用化學方法易于在溶液中合成制備Ag納米粒子。化學合成法制備銀納米粒子的過程中,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、多糖、聚乙烯醇(PVP)、聚乙二醇(PEG)、油胺和葡萄糖酸等常用來用做穩定劑,以穩定銀的納米形態,避免銀納米粒子的團聚。Sun等采用乙二醇還原硝酸銀,合成了單分散的納米銀立方體,溶液中添加有聚乙烯吡咯烷酮(PVP),產物的幾何形狀和大小與PVP與硝酸銀的摩爾比有關。Chen等提出了單分散Ag納米粒子采用AgN03、油胺和液體石蠟合成的方法,油胺-石蠟體系可控制體系溫度,是合成Ag納米粒子粒徑尺寸的關鍵因素,此外可以避免使用其它阻礙反應合成的溶劑。Mukherji和Agnihotri采用AgNO3為前驅體,硼氫化鈉和梓檬酸三納作為還原劑和穩定劑合成了Ag米粒子。有報道指出Ag-NPs的粒徑受各種實驗參數的影響,具有均勻尺寸和單一分散性的單分散Ag-NPs需要同時形成核,而反應溫度、pH、前驅體、還原劑、穩定劑等因素可以控制初始成核和隨后的核生長。

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PVDF本身具有良好的壓電性和生物相容性,以PVDF為基底,負載抗菌劑可制備各種醫用敷料,在生物醫療方面具有廣泛的應用。目前的PVDF薄膜制備方法層出不窮,但傳統的薄膜制備工藝卩相含量不高,需要后續極化,且膜的形狀較為單一。而采用電輔助3D打印方法制備醫用敷料,制備的同時對薄膜進行電暈極化,可簡化制備工藝,且膜的形狀多變,可滿足醫療上某些特殊形狀的需求。

電輔助3D打印制備多種抗菌劑負載的PVDF復合薄膜并研宄其抗菌性能。該種復合薄膜既具有壓電性,又有抗菌性,其中輔助電壓、“打印墨水”的濃度等是影響薄膜壓電性的重要參數,抗菌劑的添加量及種類也是復合薄膜抗菌性能的重要影響因素。本文的主要研宄內容:

(1)通過改變輔助電壓及PVDF的質量分數,研宄其對PVDF薄膜的卩相含量和表面形貌的影響,確定最合適的制備工藝參數。
(2)選擇茶多酚(TP)作為抗菌劑,以PVDF聚合物作為基底制備PVDF/TP復合薄膜,研究抗菌劑的加入對復合薄膜P相含量和表面形貌的影響,探究薄膜的壓電性及抗菌劑對細菌活性的影響。
(3)在乙醇溶液中制備銀納米顆粒,研宄反應時間及氨水(NH4OH)的用量對銀納米顆粒制備的影響,制備PVDF/TP/Ag復合薄膜并探宄天然抗菌劑與無機抗菌劑對細菌活性的共同影響。

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聚偏氟乙烯(PVDF)結構式為[CH2-CF2]n_,能夠溶于一些常用的極性溶劑中,形成溶液以制備PVDF薄膜,具有良好的壓電性和生物相容性。采用3D打印技術制備PVDF薄膜,并在打印針頭與收集板之間施加輔助電壓,簡化了制備工藝。與靜電紡絲相比,縮短了打印針頭與玻璃基板之間的距離,PVDF纖維在基板上整齊排列,避免了靜電紡絲的“鞭流”紊亂現象。同時,機械拉伸力和髙壓直流電源的引導,保證PVDF偶極矩的方向性和均勻性。本章以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和丙酮溶液為溶劑,加入PVDF粉末制備打印溶液。采用電壓輔助3D打印制備PVDF薄膜,研宄輔助電壓、PVDF質量分數等因素對PVDF薄膜性能的影響。不同輔助電壓下打印的PVDF薄膜SEM形貌圖,觀察到PVDF薄膜表面由一個個球晶組成。輔助電壓為4kV時,部分球晶與球晶之間的界限不甚明顯,可能是纖維中溶劑較多,半固態的纖維規則的排列在玻璃板上時,溶劑在重力的作用下向四周擴散,再次重結晶形成的。輔助電壓為6kV時,球晶尺寸均勻,球與球之間界限明顯,當輔助電壓增加,球晶尺寸較小,可能是因為輔助電壓増加,半固態的纖維直徑變小,且溶劑蒸發較快,球晶未得到足夠時間生長。


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