自洁棉杀灭农药细菌


  加州大学戴维斯分校科学家已经开发出一种自洁棉织物,可以杀死细菌,分解有毒化学品,如农药残留,只需要暴露在光照下。

  “这种新面料有望应用于生物和化学防护服装,服务于卫生保健、食品加工和农场工作的工人,以及军事人员,”刘宁(Ning Liu)说,他进行了这项研究,他是孙刚教授研究小组的博士生,就在加州大学戴维斯分校服装织物系。

  刘宁开发出一种方法,可纳入一种化合物,这种化合物称为2-蒽醌羧酸(anthraquinone carboxylic acid)或2-AQC,就纳入棉织物中。这一化学物质强力键合到棉花纤维素上,很难洗掉,不像目前的自洁剂那样。不同于已用于棉花的其他一些实验药剂,它不影响织物的特性。

  当暴露在光照下时,2-蒽醌羧酸会产生所说的活性氧成分(reactive oxygen species),如羟基自由基(hydroxyl radicals)和过氧化氢(hydrogen peroxide),从而杀灭细菌,分解有机化合物,如杀虫剂和其他毒素。

  描述这项研究的论文《光诱导自洁功能见于2-蒽醌羧酸处理的棉织物》(Photo-induced self-cleaning functions on 2-anthraquinone carboxylic acid treated cotton fabrics),9月1日发表在《材料化学杂志》(Journal of Materials Chemistry)上。

  文章中说,自洁棉织物已经制成,是用化学方法融入感光2-蒽醌羧酸,融入纤维中时,采用温和有效的酯化反应(esterification reaction)。这种2-蒽醌羧酸结构在处理过的棉花上被进一步加固,需要采用红外光谱(FTIR)表征。扫描电子显微镜(SEM)图像显示,处理后,棉纤维表面变得比原初棉纤维更粗糙。

  热重分析(TGA:Thermal Gravimetric Analysis)证实,经处理后的纤维,热稳定性几乎没有变化。这种2-蒽醌羧酸处理过的棉织物,表现出良好的光致自洁属性,包括分解90%的涕灭威(aldicarb)只需3个小时的紫外线(UVA)照射,灭活99%以上的大肠杆菌(E. coli)和金黄色葡萄球菌(S. aureus),只需要1小时曝光。这种自洁功能,原因是形成了活性氧,就在光照射和2-蒽醌羧酸处理过的棉花上。面料上形成的过氧化氢(H2O2)量,取决于滴定法(titration method)。

  研究人员说,虽然2-蒽醌羧酸比其他化合物更昂贵,但便宜的对应物也可以获得。

  这项工作的资金来自国家科学基金会(National Science Foundation),美国国防威胁降低局(Defense Threat Reduction Agency)加州大学戴维斯分校农业与环境科学学院和卡斯特罗盾哌研究生研究联谊会(Jastro Shields Graduate Research Fellowship)。