新南威尔士大学Shovon Bhattacharjee--用于防护服的石墨烯和纳米颗粒嵌入的抗菌和生物相容性棉/丝织物

使用个人防护设备抵御病原体是必不可少的，但在医疗保健环境中具有挑战性。 对新出现的生物威胁和传染病爆发的担忧强调需要抗菌和生物相容性防护服来保护患者和工作人员。在此，我们报告了含有嵌入的还原氧化石墨烯 (RGO) 和 Ag/Cu 纳米粒子 (NPs) 的棉/丝绸织物的抗菌功效和细胞毒性。使用 3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂制备，然后进行化学还原和真空热处理。在RGO层顶部嵌入NPs大大增加了抗菌活性。所有嵌入棉或丝织物的RGO-Ag NPs或RGO-Cu NPs降低了大约99%的革兰氏阴性细菌大肠杆菌和铜绿假单胞菌的活力。嵌入棉花或丝绸织物中的RGO-Ag NPs将革兰氏阳性细菌金黄色葡萄球菌的活力降低了78-99%，这高于RGO-Cu NPs样品对金黄色葡萄球菌的生长抑制。与RGO-Ag NPs 织物相比，含有RGO-Cu NPs的丝绸和棉花都使酵母白色念珠菌的生存能力降低更多。所有嵌入棉或丝织物中的RGO-Ag NPs或RGO-Cu NPs都表现出良好的耐洗性，即使洗涤10次也能保持良好的杀菌活性。此外，RGO-Ag或RGO-Cu织物均未将哺乳动物细胞（HEK293）的活力降低 30% 以上，表明细胞毒性低且生物相容性良好。这些发现表明，嵌入棉或丝织物中的RGO-NPs在防护服和医用纺织品中具有巨大的应用潜力。

图 1. 石墨烯衍生物和嵌入银/铜纳米粒子的棉/丝织物中的键合相互作用和反应的简化示意图。(a)纤维素（棉中）、氨基酸（丝中）和GO的简化化学结构。 (b)从 3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷形成聚合硅氧烷。(c)棉/丝织物、偶联剂、GO和Ag/Cu离子之间的整体结合。

图 2. RGO和NPs嵌入棉织物的 SEM 图像。 （a）RGO-和Cu NPs-embedded棉（C-CA-RGO-Cu）织物。 (b) 和 (c) (a) 的放大图像部分，显示嵌入的RGO和NP。

图 3. 细菌对棉和丝织物样品的附着和抑制。（a）和（b）大肠杆菌的附着/抑制，（c）和（d）金黄色葡萄球菌的附着/抑制，以及（e）和（f）铜绿假单胞菌在棉花和丝绸上的附着/抑制。

图 4. 棉和丝织物样品上细菌附着/抑制的 SEM 图像。 (a)-(f) 大肠杆菌的附着/抑制，其中 (a)、(b)、(c)、(d)、(e) 和 (f) 代表 PC、C-CA-RGO-Ag  、C-CA-RGO-Cu、PS、S-CA-RGO-Ag 和 S-CA-RGO-Cu。 (g)-(l) 金黄色葡萄球菌的附着/抑制，其中 (g)、(h)、(i)、(j)、(k) 和 (l) 代表 PC、C-CA-RGO-  Ag、C-CA-RGO-Cu、PS、S-CA-RGO-Ag 和 S-CA-RGO-Cu。

图 5. RGO 和 NPs 嵌入织物对真菌的活性。(a)和(b)白色念珠菌分别对棉和丝织物样品的附着和抑制。 (c)-(h)白色念珠菌在不同棉和丝织物样品上的附着和抑制的 SEM 图像。纯织物上的菌丝生长已转化为RGO和NPs嵌入织物中的芽。

图 6. RGO 和 NPs 嵌入的棉/丝织物的抗菌活性示意图。

图 7. 洗涤 5 次和 10 次后，棉和丝织物样品对细菌的附着和抑制。分别在每个图的虚线左侧和右侧显示了五次和十次洗涤的样品。（a）和（b）大肠杆菌的附着/抑制，（c）和（d）金黄色葡萄球菌的附着/抑制，以及（e）和（f）铜绿假单胞菌在棉花和丝绸上的附着/抑制。

图 8. HEK293细胞暴露于RGO和NPs修饰的 (a) 棉织物和 (b) 丝织物时的细胞毒性和活力。

相关科研成果由新南威尔士大学Shovon Bhattacharjee和Rakesh Joshi等人于2021发表在Applied Bio Materials（https://doi.org/10.1021/acsabm.1c00508）上。原文：Graphene- and Nanoparticle-Embedded Antimicrobial and Biocompatible Cotton/Silk Fabrics for Protective Clothing。