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绿色还原策略助力高性能抗菌聚乙烯醇基复合材料研发

[所属分类:行业动态] [发布时间:2026-8-6] [发布人:杨晓燕] [阅读次数:] [返回]

绿色还原策略助力高性能抗菌聚乙烯醇基复合材料研发
作者：朱汉斌来源：中国科学报
山东拓普生物工程有限公司 http://www.topbiol.com
近日，广东省科学院生物与医学工程研究所生态环境材料团队开发出一种基于甲壳素纳米晶须（CNW）负载银/铜的纳米杂化材料，并成功制备出抗菌性能与力学性能协同增强的聚乙烯醇（PVA）复合薄膜。该策略有效解决了金属纳米粒子易团聚、分散性差的关键技术难题，实现了复合材料抗菌效果与耐热性的同步提升。相关成果发表于《国际生物大分子杂志》。
微生物污染在食品包装、医疗卫生及日常防护等领域引发的安全问题日益突出，开发高效、广谱且生物相容性良好的抗菌材料成为迫切需求。PVA虽具有优良的成膜性和力学性能，但本身缺乏抗菌活性。已有研究表明，CNW在构建PVA基抗菌材料方面具有潜力，但如何通过绿色可控的还原策略同步提升抗菌效率、力学性能及热稳定性，仍缺乏系统性研究，面临诸多技术挑战。
针对上述难题，研究团队以CNW为载体，采用绿色环保的L-抗坏血酸原位还原硝酸银和五水硫酸铜，成功构建了两种兼具良好生物相容性与抗菌能力的纳米杂化材料——CNW@Ag和CNW@Cu。该方法利用CNW表面丰富的活性基团，实现金属纳米粒子的均匀负载与稳定分散，有效提升了其在PVA基体中的界面相容性。
在此基础上，团队采用直接浇铸结合循环冻融法，制备出抗菌与力学性能协同增强的PVA复合材料。研究表明，随着纳米杂化材料添加量的增加，复合材料的抗菌性能和耐热性均逐步提升；其中，CNW@Ag的整体增强效果优于CNW@Cu。以CNW@Ag为例，当其含量达到30 phr时，PVA/CNW@Ag复合膜对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率分别高达92.6%和97.5%，最大热分解温度达到297.9 ℃，比未添加时提高了11.6℃。
该研究不仅为保鲜包装、医疗领域的高性能抗菌复合薄膜开发提供了技术支撑，也为基于天然纳米材料负载金属粒子的抗菌增强体系设计提供了新思路。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.149198
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