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电辅助3D打印PVDF复合薄膜抗菌性能研究

来源:杰呈3D打印 发布时间:2025-09-23 11:15:15 浏览次数:0
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Lee等,在水溶液中,通过AgNCb和油酸钠进行络合反应,制备Ag+1-油酸酯配合物,再通过热分解形成纳米银晶体,制备出的纳米银颗粒尺寸小于10nm。Kyung等采用喷雾热解(热分解)的方法,在不使用还原剂的情况下,在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)基体中制备分散的球形AgNPs_。而采用化学方法易于在溶液中合成制备Ag纳米粒子。化学合成法制备银纳米粒子的过程中,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来用做稳定剂,以稳定银的纳米形态,避免银纳米粒子的团聚。Sun等采用乙二醇还原硝酸银,合成了单分散的纳米银立方体,溶液中添加有聚乙烯吡咯烷酮(PVP),产物的几何形状和大小与PVP与硝酸银的摩尔比有关。Chen等提出了单分散Ag纳米粒子采用AgN03、油胺和液体石蜡合成的方法,油胺-石蜡体系可控制体系温度,是合成Ag纳米粒子粒径尺寸的关键因素,此外可以避免使用其它阻碍反应合成的溶剂。Mukherji和Agnihotri采用AgNO3为前驱体,硼氢化钠和梓檬酸三纳作为还原剂和稳定剂合成了Ag米粒子。有报道指出Ag-NPs的粒径受各种实验参数的影响,具有均匀尺寸和单一分散性的单分散Ag-NPs需要同时形成核,而反应温度、pH、前驱体、还原剂、稳定剂等因素可以控制初始成核和随后的核生长。

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PVDF本身具有良好的压电性和生物相容性,以PVDF为基底,负载抗菌剂可制备各种医用敷料,在生物医疗方面具有广泛的应用。目前的PVDF薄膜制备方法层出不穷,但传统的薄膜制备工艺卩相含量不高,需要后续极化,且膜的形状较为单一。而采用电辅助3D打印方法制备医用敷料,制备的同时对薄膜进行电晕极化,可简化制备工艺,且膜的形状多变,可满足医疗上某些特殊形状的需求。

电辅助3D打印制备多种抗菌剂负载的PVDF复合薄膜并研宄其抗菌性能。该种复合薄膜既具有压电性,又有抗菌性,其中辅助电压、“打印墨水”的浓度等是影响薄膜压电性的重要参数,抗菌剂的添加量及种类也是复合薄膜抗菌性能的重要影响因素。本文的主要研宄内容:

(1)通过改变辅助电压及PVDF的质量分数,研宄其对PVDF薄膜的卩相含量和表面形貌的影响,确定最合适的制备工艺参数。
(2)选择茶多酚(TP)作为抗菌剂,以PVDF聚合物作为基底制备PVDF/TP复合薄膜,研究抗菌剂的加入对复合薄膜P相含量和表面形貌的影响,探究薄膜的压电性及抗菌剂对细菌活性的影响。
(3)在乙醇溶液中制备银纳米颗粒,研宄反应时间及氨水(NH4OH)的用量对银纳米颗粒制备的影响,制备PVDF/TP/Ag复合薄膜并探宄天然抗菌剂与无机抗菌剂对细菌活性的共同影响。

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聚偏氟乙烯(PVDF)结构式为[CH2-CF2]n_,能够溶于一些常用的极性溶剂中,形成溶液以制备PVDF薄膜,具有良好的压电性和生物相容性。采用3D打印技术制备PVDF薄膜,并在打印针头与收集板之间施加辅助电压,简化了制备工艺。与静电纺丝相比,缩短了打印针头与玻璃基板之间的距离,PVDF纤维在基板上整齐排列,避免了静电纺丝的“鞭流”紊乱现象。同时,机械拉伸力和髙压直流电源的引导,保证PVDF偶极矩的方向性和均匀性。本章以N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和丙酮溶液为溶剂,加入PVDF粉末制备打印溶液。采用电压辅助3D打印制备PVDF薄膜,研宄辅助电压、PVDF质量分数等因素对PVDF薄膜性能的影响。不同辅助电压下打印的PVDF薄膜SEM形貌图,观察到PVDF薄膜表面由一个个球晶组成。辅助电压为4kV时,部分球晶与球晶之间的界限不甚明显,可能是纤维中溶剂较多,半固态的纤维规则的排列在玻璃板上时,溶剂在重力的作用下向四周扩散,再次重结晶形成的。辅助电压为6kV时,球晶尺寸均匀,球与球之间界限明显,当辅助电压增加,球晶尺寸较小,可能是因为辅助电压増加,半固态的纤维直径变小,且溶剂蒸发较快,球晶未得到足够时间生长。


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