摘要:現(xiàn)有衛(wèi)生用紡織品與醫(yī)療防護用紡織品對病毒、細菌主要為物理阻隔,本身沒有有效抗病毒抗菌功能。大多數(shù)抗菌紡織品通過在纖維生產(chǎn)或織物整理時添加抗菌劑獲取功能,存在對于環(huán)境有潛在危害(無機類抗菌)、對人體有潛在毒性(有機類抗菌)、效果不持久穩(wěn)定(天然類抗菌)等問題。
2016年,陶肖明教授的團隊首次發(fā)現(xiàn)生物基廣譜抗菌材料——聚羥基鏈烷酸酯共混纖維(禾素)及其紡織品,具有本征持久性的廣譜抗菌抗病毒功能,為抗菌紡織品的發(fā)展開拓了新的方向。
一、趨勢與現(xiàn)狀
近年來,中國、美國、德國、日本等國在抗菌紡織品市場中占據(jù)主導地位。世界上最大的抗菌紡織品生產(chǎn)商位于亞太地區(qū)。主要生產(chǎn)抗菌紡織品的公司有Unitika貿(mào)易有限公司、Birlacril、金達納米科技(廈門)有限公司、SurgicotfabtextilesPvt.Ltd、SanitizedAG。
全球抗菌紡織品市場規(guī)模2019年為94.68億美元,預計到2024年將達到123.13億美元,復合年增長率為5.4%。在抗菌紡織品的應用方面,醫(yī)療保健行業(yè)正逐步取得領先地位。截至2020年8月底,中國的醫(yī)療衛(wèi)生機構數(shù)達102.0萬家。其中醫(yī)院從2009年的2萬家上升到2020年3.5萬家,含公立醫(yī)院1.2萬家,民營醫(yī)院2.3萬家。由此可見,抗菌紡織品的市場空間巨大。
現(xiàn)有衛(wèi)生用紡織品與醫(yī)療防護用紡織品對病毒、細菌主要為物理阻隔,本身沒有有效抗病毒抗菌功能。大多數(shù)抗菌紡織品通過在纖維生產(chǎn)或織物整理時添加抗菌劑獲取功能,存在對于環(huán)境有潛在危害(無機類抗菌)、對人體有潛在毒性(有機類抗菌)、效果不持久穩(wěn)定(天然類抗菌)等問題。醫(yī)療保健行業(yè)急需一種安全、高效、穩(wěn)定的抗菌醫(yī)療衛(wèi)生用紡織品。
二、探索與發(fā)現(xiàn)
香港理工大學的陶肖明教授,自2002年以來擔任香港理工大學紡織及制衣學系紡織科技的講座教授。陶教授在2007年至2010年擔任國際紡織學會世界會長、2011年國際紡織學會頒授的榮譽院士,紡織領域的最高個人獎、2013年獲美國纖維學會頒授創(chuàng)始人獎項,纖維科學技術領域的最高獎項、美國機械工程師學會院士,以及英國皇家藝術、設計及商業(yè)研究院院士。同時,陶教授是斯普格林出版的“智能紡織手冊”的主編,并擔任該領域十多種重要學術刊物的編委。陶肖明教授以其在智能纖維材料,納米技術,光子纖維和織物,柔性電子和光子器件,紗線生產(chǎn)及紡織復合材料方面的領先研究成果享譽國際。
作為科學發(fā)明的偉大奉獻者,陶教授領導了一批多產(chǎn)技術發(fā)明家,擁有28項國際和國家專利。其中十多項發(fā)明技術專利已授權給世界各地的公司在工業(yè)上應用。其中的扭妥紡紗技術,已在全世界的11紗線生產(chǎn)企業(yè)使用,從2005到2013年期間生產(chǎn)了超過價值105億港元的新型紡織品和服裝。
2016年,陶肖明教授的團隊首次發(fā)現(xiàn)生物基廣譜抗菌材料——聚羥基鏈烷酸酯共混纖維(禾素)及其紡織品,具有本征持久性的廣譜抗菌抗病毒功能,為抗菌紡織品的發(fā)展開拓了新的方向。
織物纖維成分 | 菌類 | 抑菌率 | 抑菌指數(shù) |
禾素(PHBV/PLA)纖維 | S.aureus K.pneumoniae C.albicans | 99.99% 99.99% 99.31% | 4.0 4.0 2.2 |
聚乳酸纖維 | S.aureus K.pneumoniae C.Albicans | 36.31% 53.71% 41.08% | <1.0 <1.0 <1.0 |
PHBV纖維 | S.aureus K.pneumoniae | 99.70% 97.20% | 2.5 1.6 |
甲殼素纖維 | S.aureus K.pneumoniae C.Albicans | 96.90% 90.50% 97.62% | 1.5 1.0 1.6 |
尼龍6纖維 | S.aureus K.pneumoniae C.Albicans | 32.22% 63.30% 37.24% | <1.0 <1.0 <1.0 |
滌綸纖維 | S.aureus K.pneumoniae C.Albicans | 0.00% 0.00% 0.00% | 0.0 0.0 0.0 |
Text.Res.J.87(20),2464-2474.2017 |
(2019年的國際標準ISO18184:2019(E),是首個抗菌織物國際標準。3級(99.9%)或以上優(yōu)秀;2級(99%)到3級良好。)
三、禾素纖維的特點
3.1高效抗菌抗病毒
禾素纖維(PHBV/PLA)抗菌的有效成分-羥基丁酸脂(PHB),能夠有效破壞細菌等微生物的細胞壁和病毒的胞膜,使其內(nèi)物質(zhì)外泄,致使代謝失衡,從而抑制細菌滋生和滅活病毒,從而達到抗菌抗病毒的效果。
經(jīng)國內(nèi)第三方權威機構檢測,禾素纖維對金黃色葡萄球菌、肺炎桿菌、寶色念珠菌的抗菌率都超過99.99%、對耐藥性金黃色葡萄球菌的抗菌率超過99.97%;對H1N1和H3N2病毒的滅活率也超過99.99%,滅活指數(shù)大于4.0。
通過掃描電鏡顯示,細菌生物膜破壞,細胞壁受損穿孔。蛋白質(zhì)溢出變性。
(S-PHB破壞了生物膜)
3.2無刺激和毒性
經(jīng)刺激性實驗顯示,適當劑量的PHB低聚物對皮膚無刺激和毒性,可應用于保健紡織品。
(Fig.aS-PHB對BALB/c小鼠皮膚組織的影響)
(Fig.bS-PHB處理裸鼠72h后的皮膚照片)
3.3低溫染色節(jié)能環(huán)保
禾素纖維(PHBV-PLA)可降解成水和二氧化碳,無污染物殘留,同時纖維染色工序的耗電量比滌綸的染色工序少32%。
(PET與PHBV/PLA染色工藝的比較)
四、應用和延伸
2019年,禾素纖維醫(yī)護用紡織品在香港理工大學附屬醫(yī)院開始應用。負責紡織品制造的南京禾素時代抗菌材料有限公司也因此成為香港“減少醫(yī)院獲得性感染的固有紡織品”項目唯一抗菌抗病毒醫(yī)護產(chǎn)品供應商。
(抗菌抗病毒醫(yī)護產(chǎn)品實物)
南京禾素時代抗菌材料科技有限公司是國家高新技術企業(yè)。在陶肖明教授的指導下,在PLA、PET等紡織品中創(chuàng)新性加入生物基可降解材料PHBV(聚羥基丁酸戊酸酯)抗菌母粒,研發(fā)出“禾素”、“禾合”系列產(chǎn)品,賦予紡織品非溶出性抗菌抗病毒功能,安全穩(wěn)定性更高,祛異味功效明顯,可廣泛應用于醫(yī)療用品、紡織服飾、家紡用品、母嬰護理、女性用品、個人防護等多個領域。
4.1抗菌嬰童面料
抗菌、舒適、護膚是嬰童面料的未來發(fā)展趨勢,也是相關企業(yè)開發(fā)和關注的熱點。禾素(COTTON/PHBV/PLA)70/30針織嬰童面料,經(jīng)第三方權威機構檢測,抗病毒活性率達87.54%。并且經(jīng)過AAA級洗滌標準,面料具有柔軟、細膩、抗菌、護膚等特性,在保證嬰童面料舒適度的情況下,增加了安全穩(wěn)定的抗菌功能,有效呵護嬰童皮膚健康。
(具有生物基抗菌功能的嬰童面料)
4.2抗菌牛仔面料
柔軟舒適、保健抗菌是牛仔面料的未來發(fā)展趨勢。禾素牛仔面料完美的繼承了禾素纖維高效抗菌的特性,在對H1N1、H3N2的抗病毒檢測中活性率達到99.94%,對脊髓灰質(zhì)炎病毒的抗病毒活性率達到99.19%。對于喜歡穿著,但有擔心經(jīng)常水洗會變色的牛仔服飾愛好者來說,即使不經(jīng)常水洗也可以有效抵御細菌和病毒的侵襲。
(具有生物基抗菌功能的牛仔面料)
4.3抗菌無紡布
禾素抗菌無紡布具有綠色抗菌、環(huán)保健康的特點,在此基礎上可以開發(fā)的C端護理用品極為廣泛,例如衛(wèi)生巾、嬰兒紙尿褲、棉柔巾、濕巾等。與市面上主要產(chǎn)品相比,在保證柔軟、吸水等特質(zhì)的情況下,增加了無添加劑、生物基安全抗菌的差異化優(yōu)勢,有效提升了產(chǎn)品的品質(zhì)和競爭力。
(具有生物基抗菌功能的無紡布產(chǎn)品)
五、前景與挑戰(zhàn)
禾素系列纖維可以匹配不同的紡織工藝,使紗線、面料的生物基抗菌性能更穩(wěn)定、更高效、更安全,隨著各環(huán)節(jié)技術的突破和創(chuàng)新,更多高品質(zhì)的功能性禾素產(chǎn)品還會陸續(xù)投放市場,有助于提升市面上傳統(tǒng)產(chǎn)品的附加值和市場競爭力,這也是禾素系列纖維產(chǎn)品開發(fā)的初衷和方向,讓更多家庭可以享受到高品質(zhì)的健康生活。
同時,作為一種新型的生物基抗菌纖維,急需建立該類抗菌抗病毒纖維紡織品的生物、物理、化學性質(zhì)、有關機理與加工性能和工藝的關系,該類生物本征持久抗菌抗病毒產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)標準體系亟待建立。
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