TWI795973B - 改質奈米纖維層體及其製法 - Google Patents
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Abstract
本創作提供一種改質奈米纖維層體及其製法，藉由幾丁聚醣、活性染料、聚(六亞甲基雙胍)之依序修飾，可以有效將聚(六亞甲基雙胍)固化於改質奈米纖維層體上，該改質奈米纖維層體具有高抗菌效果、重複使用可行性、環境友善的優點，能應用於食品、織物及生醫領域。
Description
本創作係關於一種改質奈米纖維層體及其製法，尤指一種具有抗菌效果的改質奈米纖維層體及其製法。
奈米纖維(nanofiber)可透過靜電紡絲(electrospinning)大量生產並應用至食品、織物及生醫領域。根據前述奈米纖維所應用的領域，抗菌效果為其必備的特性之一，因此，針對抗菌效果的奈米纖維改質技術為業界的研究方向之一。
為了提升奈米纖維的抗菌效果，添加銀離子、銅離子、鋅離子等金屬離子於奈米纖維為常見的手段，然而，金屬離子於奈米纖維的附著力有限，會隨著使用次數快速遞減，除了降低奈米纖維的抗菌效果，所流失的金屬離子亦對環境產生相當程度的汙染。
為解決金屬離子改質奈米纖維所帶來的缺陷，如成本高、重複使用性低、環境汙染等問題，本領域技術人員需研發一可高度重複使用且環境友善的抗菌奈米纖維。
有鑑於現有技術存在之缺陷，本創作之目的在於提供可高度重複使用且環境友善的抗菌奈米纖維及其製法，使所製得之奈米纖維膜可適用於食品、織物及生醫領域。
為達成前述目的，本創作提供一種改質奈米纖維層體，其包含一支撐層及至少一奈米纖維膜形成於該支撐層上，該奈米纖維膜上連接有幾丁聚醣(chitosan，CS)基團-活性染料(reactive dye)基團-聚(六亞甲基雙胍)(poly(hexamethylene biguanide)，PHMB)之改質基團，其中，幾丁聚醣基團與該奈米纖維膜及該活性染料基團分別以共價鍵鍵結；其中，該活性染料基團由二氯三嗪(dichlorotriazine)活性染料、二氯喹
啉(dichloroquinoxaline)活性染料或其組合所形成，且該活性染料基團的分子結構包含6至12個三氧化硫根(SO3 -)；其中，聚(六亞甲基雙胍)以庫倫作用力固化在該活性染料基團上，聚(六亞甲基雙胍)佔該改質奈米纖維層體的含量為2微莫耳/克至5微莫耳/克。
本創作之改質奈米纖維層體藉由幾丁聚醣、活性染料、PHMB之依序修飾，可以達到99.5%以上的抗菌效果，重複使用仍能維持高抗菌效果，具有重複使用可行性；所用的改質基團皆無毒性，因此該改質奈米纖維層體兼具環境友善的優點，具有應用於食品、織物及生醫領域的發展潛力。
應說明的是，PHMB為一水溶性極強的聚合物，本創作之改質奈米纖維層體藉由三氧化硫根與PHMB之間的庫倫作用力(物理性鍵結)將PHMB固化於改質奈米纖維層體，使PHMB不易於清洗過程流失於溶液中，達到重複使用可行性的效果。
較佳的，該活性染料基團的分子結構可以包含6至8個三氧化硫根。
較佳的，該活性染料基團可以由活性紅141(reactive red 141，RR141)、活性深綠19(reactive green 19，RG19)或其組合所形成。
於其中一種實施態樣中，該活性染料佔該改質奈米纖維層體的含量可以為100微莫耳/克至200微莫耳/克。較佳的，該活性染料佔該改質奈米纖維層體的含量可以為120微莫耳/克至180微莫耳/克。
於其中一種實施態樣中，聚(六亞甲基雙胍)佔該改質奈米纖維層體的含量可以為2微莫耳/克至3.5微莫耳/克。
於其中一種實施態樣中，該奈米纖維膜的奈米纖維之直徑可以為300奈米至600奈米。
於其中一種實施態樣中，該支撐層可以為聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)不織布。
較佳的，該改質奈米纖維層體的抗菌效果可大於或等於99.7%。
於其中一種實施態樣中，該改質奈米纖維層體重複使用5次後的抗菌效果可大於或等於90%。較佳的，該改質奈米纖維層體重複使用5次後的抗菌效果可大於或等於92%。
本創作另提供一種改質奈米纖維層體之製法，其包含以下步驟：步驟(a)：令一奈米纖維層體與活化劑及幾丁聚醣反應，得到一幾丁聚醣取代之奈米纖維層體，其中，該奈米纖維層體包含一支撐層及至少一具有羧酸基之奈米纖維膜形成於該支撐層上，以該奈米纖維層體為1重量份，幾丁聚醣為0.1重量份至2重量份；步驟(b)：將該幾丁聚醣取代之奈米纖維層體與活性染料於氯化鈉水溶液進行反應，反應環境為50℃至80℃之鹼性環境，得到一染料附著之奈米纖維層
體，其中，以該幾丁聚醣取代之奈米纖維層體為1重量份，該活性染料為0.3重量份至1重量份，該活性染料為二氯三嗪活性染料、二氯喹
啉活性染料或其組合，且該活性染料的分子結構包含6至12個三氧化硫根，該氯化鈉水溶液為0.8體積莫耳濃度(M)至3.0M，鹼性環境之pH值為9.0至12.0；步驟(c)：將該染料附著之奈米纖維層體與聚(六亞甲基雙胍)進行反應，得到該改質奈米纖維層體，其中，以該染料附著之奈米纖維層體為1重量份，聚(六亞甲基雙胍)為0.5重量份至2重量份。
應說明的是，步驟(a)中的活化劑以活化羧酸基為目的，可以為離去基基團，與羧酸基反應形成高活性酯類中間體，進而使幾丁聚醣易於進行親核反應(nucleophilic reaction)。於其中一種實施態樣中，該活化劑可以為1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳醯二亞胺(1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide，EDC)和N-羥基琥珀醯亞胺(N-hydroxysuccinimide，NHS)，該奈米纖維層體之羧酸基與1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳醯二亞胺之莫耳數比可以為1：5至1：25，1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳醯二亞胺與N-羥基琥珀醯亞胺之莫耳數比可以為2：1至1：2。
依據本創作，步驟(b)之氯化鈉水溶液可增加活性染料的助染效果，鹼性環境可強化活性染料的固色。
於其中一種實施態樣中，步驟(a)的反應溫度可以為20℃至40℃。
於其中一種實施態樣中，步驟(a)的反應條件為弱酸環境。具體而言，該弱酸環境之pH值可以為5.5至6.5。
於其中一種實施態樣中，步驟(a)的反應時間可以為2小時至12小時。
於其中一種實施態樣中，步驟(b)中該活性染料的分子結構可以包含6至8個三氧化硫根。具體而言，該活性染料可以為活性紅141、活性深綠19或其組合。
於其中一種實施態樣中，步驟(b)之氯化鈉水溶液可以為0.8M至1.5M。
於其中一種實施態樣中，步驟(b)可藉由添加固體碳酸鈉或碳酸鈉水溶液達到鹼性環境。較佳的，該鹼性環境之pH值可以為11.0至12.0。
於其中一種實施態樣中，步驟(b)的反應溫度可以為60℃至80℃。
於其中一種實施態樣中，步驟(b)的反應時間可以為2小時至12小時。
於其中一種實施態樣中，步驟(b)可包含使用50℃至80℃的蒸餾水將未反應的活性染料洗去。
於其中一種實施態樣中，步驟(c)的反應溫度可以為25℃至30℃。
於其中一種實施態樣中，步驟(c)的反應時間可以為2小時至4小時。
於其中一種實施態樣中，步驟(c)的反應條件為弱酸至弱鹼環境。具體而言，該弱酸至弱鹼環境之pH值可以為6.5至7.5。
10:改質奈米纖維層體
11:支撐層
12:奈米纖維膜
G:改質基團
圖1為實施例1至2之改質奈米纖維層體的側視示意圖。
圖2為實施例1之改質奈米纖維層體的傅立葉轉換紅外線光譜(Fourier-transform infrared spectroscopy，FTIR)。
圖3A至圖3C依序為實施例1至2及比較例3之改質奈米纖維層體的掃描式電子顯微鏡(scanning electron microscope，SEM)圖。
圖4為實施例1至2及比較例3至4之改質奈米纖維層體的熱重分析(thermogravimetric analysis，TGA)圖。
圖5為實施例1至2及比較例3至4之改質奈米纖維層體與大腸桿菌(Escherichia coli)於瓊脂培養盤(agar plate)共同培養的照片。
圖6為實施例1至2及比較例1至7之改質奈米纖維層體的抗菌效果柱狀圖。
圖7為實施例1至2之改質奈米纖維層體於不同濃度的大腸桿菌菌液之抗菌效果折線圖。
圖8為實施例1至2之改質奈米纖維層體重複進行5次抗菌效果測試的抗菌效果折線圖。
以下，列舉數種實施例說明改質奈米纖維層體製備的實施方式，同時提供數種比較例作為對照，所屬技術領域具有通常知識者可藉由下方實施例和比較例的內容輕易理解本創作所能達到的優點及效果。應理解的是，本說明書所列舉的實施例僅用於示範性說明本創作的實施方式，並非用於局限本創作的範圍，所屬技術領域具有通常知識者可以根據其通常知識在不悖離本創作的精神下進行各種修飾、變更，以實施或應用本創作之內容。
實施例1至2
如圖1所示，實施例1至2之改質奈米纖維層體10由下至上包含支撐層11、奈米纖維膜12及透過共價鍵與奈米纖維膜鍵結之改質基團G。實施例1
至2之奈米纖維膜皆以聚丙烯腈(polyacrylonitrile，PAN)紗為原料，透過靜電紡絲於PET不織布的上下兩面各噴紡一層奈米纖維膜，得到一奈米纖維層體；再依序利用化學改質，將奈米纖維膜上的腈基水解為羧酸基，該羧酸基再與幾丁聚醣的胺基反應並與之鍵結，接著，該幾丁聚醣再與不同的活性染料鍵結並脫去氯化氫分子(HCl)，最後，該活性染料再利用庫倫作用力與聚(六亞甲基雙胍)(PHMB)形成物理性鍵結，得到改質奈米纖維層體。
靜電紡絲製備奈米纖維層體
首先，15克之聚丙烯腈紗(重均分子量為120000，購自福海工業股份有限公司)溶於二甲基乙醯胺(N,N-dimethylacetamide，DMAc)，得到一15%(w/v)聚丙烯腈溶液，將該聚丙烯腈溶液為原料，利用靜電紡絲機台(購自鴻集企業有限公司)於PET不織布(單位重量為15克/平方公尺，厚度為90微米，半徑為300微米至500微米，購自科德寶遠東股份有限公司)的上下兩面各噴紡一層奈米纖維膜，得到一奈米纖維層體。其中，靜電紡絲機台的注射器針頭尺寸為21G，注射器每分鐘左右來回12次，噴紡速度為1.0毫升/時，電壓為26.5千伏(kV)，噴嘴與收集屏的距離為15.8公分，收集屏轉速為24公分/秒。
化學改質
將前述奈米纖維層體(約0.03克，半徑為25毫米，面積為4.91平方公分)置於一50毫升玻璃瓶(購自日電理化硝子株式會社)，將5毫升3.0體積莫耳濃度(M)之氫氧化鈉(sodium hydroxide，NaOH)水溶液加入所述玻璃瓶，並將所述玻璃瓶放入85℃烘箱25分鐘進行水解反應，水解後之該奈米纖維層體呈現橘紅色，並以去離子水進行沖洗，最後，將水解後之該奈米纖維層體浸入5毫升0.1M之鹽酸水溶液10分鐘，再以去離子水進行沖洗，浸泡鹽酸水溶液及以去離子水沖洗的步驟重複3次，該奈米纖維層體之顏色由橘紅色轉變為淡黃色，得到具羧酸基之奈米纖維層體。
將前述具羧酸基之奈米纖維層體(約0.03克，半徑為25毫米，面積為4.91平方公分)浸入5毫升0.1M之4-嗎啉乙磺酸(4-morpholineethanesulfonic acid，MES)水溶液(pH值為6.0)，其中，該MES水溶液中含有400毫莫耳之1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳醯二亞胺(EDC)、200毫莫耳之N-羥基琥珀醯亞胺(NHS)和5毫克至50毫克之幾丁聚醣(重均分子量為50000，購自誠麗實業股份有限公司)。將含有具羧酸基之奈米纖維層體的MES水溶液置於迴轉式震盪機，以轉速100rpm於25℃反應3小時。接著，用水沖洗將未反應之EDC、NHS和幾丁聚醣去除，於60℃烘箱烘乾，得到幾丁聚醣取代之奈米纖維層體。
將前述幾丁聚醣取代之奈米纖維層體(約0.03克，半徑為25毫米，面積為4.91平方公分)浸入含有15毫克活性染料之5毫升1M氯化鈉水溶液(pH值為11.0)，將含有幾丁聚醣取代之奈米纖維層體之氯化鈉水溶液以轉速150rpm於70℃反應3小時，再將0.5克碳酸鈉加入前述氯化鈉水溶液，以轉速150rpm於70℃反應3小時，得到染料附著之奈米纖維層體半成品。接著，將所述染料附著之奈米纖維層體半成品浸入5毫升的蒸餾水於70℃清洗30分鐘，洗去未反應的活性染料，該清洗步驟重複3次，即得到染料附著之奈米纖維層體。
將前述染料附著之奈米纖維層體(約0.03克，半徑為25毫米，面積為4.91平方公分)浸入含有5毫升之0.01%(w/v)PHMB水溶液(pH值為7.0)的玻璃瓶，接著，該玻璃瓶密封並以150rpm的轉速於25℃至30℃反應3小時，得到改質奈米纖維層體。
實施例1至2之改質奈米纖維層體之差異在於使用的活性染料不同，所述活性染料的名稱、結構式及三氧化硫根個數如下表1所示。
比較例1至5
比較例1至5之改質奈米纖維層體的製造流程與實施例1至2之改質奈米纖維層體的製造流程大致相同，差異僅在於使用的活性染料不同，且皆
未與PHMB進行反應，即比較例1至5之改質奈米纖維層體實質上對應於實施例1至2之染料附著之奈米纖維層體，相關參數如下表1所示。
比較例6至7
比較例6至7之改質奈米纖維層體的製造流程與實施例1至2之改質奈米纖維層體的製造流程大致相同，差異僅在於使用的活性染料不同，相關參數如下表1所示(實施例1至2及比較例1至7之活性染料皆購自第一化工集團)。
試驗例1：傅立葉轉換紅外光譜(Fourier-transform infrared spectroscopy，FTIR)
以實施例1為待測樣品，利用FTIR(廠牌：Perkin Elmer，型號：Spectrum One)於波數範圍為4000cm-1至400cm-1之範圍下，測量待測樣品的各基團特徵峰，如圖2所示。
由圖2的結果可觀察到波數1690cm-1具有一特徵峰，對應於醯胺基的羰基(C=O)片段，得以確認化學改質步驟中的水解成功進行；波數1660cm-1至1550cm-1之區間具有一特徵峰，對應於幾丁聚醣上的氨基(NH2)，另外，波數1174cm-1具有一特徵峰，來自碳-氧-碳(C-O-C)的拉伸震動，得以確認幾丁聚醣基團確實鍵結於奈米纖維層體；波數1211cm-1具有一特徵峰，對應於活性染料之三氧化硫根(SO3 -)的非對稱拉伸振動，顯示活性染料基團確實鍵結於奈米纖維層體；波數1536cm-1具有一特徵峰，對應於PHMB之氨根(NH2 +)，顯示PHMB成功固化在奈米纖維層體，使支撐層上的奈米纖維膜上連接有幾丁聚醣基團-活性染料基團-聚(六亞甲基雙胍)之改質基團。
試驗例2：表面形貌
以實施例1至2及比較例3為待測樣品，利用掃描電子顯微鏡(SEM，廠牌：Hitachi，型號：S-2600)進行拍攝，所述待測樣品於拍攝前皆濺鍍一層鉑粉，以利觀察改質奈米纖維層體的表面形貌。
如圖3A至圖3C所示，實施例1至2及比較例3之改質奈米纖維層體的奈米纖維之直徑皆為300奈米至600奈米。
試驗例3：熱重分析(thermogravimetric analysis，TGA)
以實施例1至2及比較例3至4為待測樣品，利用熱重分析儀(廠牌：Mettle Toledo，型號：Q600)於氮氣環境下，以20℃/分鐘之升溫速度加熱待測樣品，實施例1至2及比較例3至4之TGA曲線疊圖如圖4所示。
如圖4所示，約300℃具有一急遽重量損失區間，其歸因於改質奈米纖維層體中未反應的羧酸基片段，該片段的熱穩定性較差；約500℃至550℃之區間中，未固化PHMB之比較例3至4損失較多重量，顯示其熱穩定性較差，其原因為實施例1至2之改質奈米纖維層體具有PHMB以庫倫作用力與活性染料的三氧化硫根產生物理性鍵結，進而穩定活性染料上的負電荷。另外，實施例2之改質奈米纖維層體相較於實施例1之改質奈米纖維層體具有較高的熱穩定性，其歸因於實施例2之改質奈米纖維層體中的活性染料為活性深綠19(RG19)，該活性染料具有對稱的分子結構，使得PHMB能以更緊密的方式與其產生物理性鍵結。
由此可見，改質奈米纖維層體藉由PHMB修飾能有效提升熱穩定性，增加其應用性。
試驗例4：紫外-可見分光光度法(UV-vis spectroscopy)
利用酸性橙7(acid orange 7，AO7)可測定該幾丁聚醣上之胺基佔幾丁聚醣取代之奈米纖維層體之含量，首先，將酸性橙7與幾丁聚醣取代之奈米纖維層體反應，酸性橙7與幾丁聚醣上之胺基的反應莫耳比為1：1，再量測反應後之奈米纖維層體於波長485奈米之吸收值，代入檢量線可得幾丁聚醣上之胺基佔幾丁聚醣取代之奈米纖維層體之含量約328.42微莫耳/克。
將製備實施例1及實施例2之活性染料水溶液(體積為v1)於浸泡幾丁聚醣取代之奈米纖維層體的前後分別測定其於活性染料對應波長(實施例1之對應波長為543奈米，實施例2之對應波長為630奈米)的吸光度(a1和a2)，並量測製備流程中清洗未反應染料之水溶液(體積為v2)的吸光度(a3)(對應於清洗步驟中3次清洗之水溶液加總)，再量測標準濃度之活性染料水溶液於各自對應波長的吸收度，透過內插法計算即可得到a1、a2和a3各自對應的活性染料水溶液濃度(c1、c2和c3)，實施例1至2之改質奈米纖維層體(重量為w)的活性染料含量為[v1×(c1-c2)-v2×c3]/w。實施例1之改質奈米纖維層體的染料含量為160.21微莫耳/克，實施例2之改質奈米纖維層體的染料含量為143.04微莫耳/克。
將製備實施例1及實施例2之PHMB水溶液(體積為V)於浸泡染料附著之奈米纖維層體的前後分別測定其於波長254奈米的吸光度(A1和A2)，再量測標準濃度之PHMB水溶液於波長254奈米的吸光度，透過內插法計算即可得到A1和A2各自對應的PHMB水溶液濃度(C1和C2)，實施例1至2之改質奈米纖維層體(重量為W)的PHMB含量為V×(C1-C2)/W。實施例1之改質奈米纖維層體的PHMB含量為2.41微莫耳/克，實施例2之改質奈米纖維層體的PHMB含量為2.15微莫耳/克。
試驗例5：抗菌效果
以實施例1至2及比較例1至7為待測樣品，根據AATCC 100標準測定方法，進行抗菌效果的定量測試。首先，各待測樣品經無菌操作櫃內照射紫外光24小時，完成滅菌，並將滅菌後的待測樣品置於一錐形瓶中。
同時，取100微升大腸桿菌(Escherichia coli，簡稱E.coli)(菌種編號：ATCC 37658，自生物資源保存及研究中心取得)在20毫升2.5%(w/v)LB培養基(Luria-Bertani)於37℃、200rpm轉速之培養箱培養24小時進行活化。再取100微升活化後的菌液加入20毫升LB培養基培養24小時，此時起始菌液濃度
約1×107至3×107菌落單位/毫升(CFU/ml)，取200微升前述菌液接種於滅菌後之待測樣品上，將含有接種菌液之待測樣品的錐形瓶於37℃培養24小時。
同樣取200微升前述菌液接種於滅菌後之待測樣品上，接種後立即加入20毫升4℃之0.85wt%食鹽水，以200rpm持續搖晃5分鐘後，確認待測樣品上的菌液皆已洗脫下來，得到大腸桿菌控制組洗脫液，取100微升大腸桿菌控制組洗脫液與900微升4℃之0.85wt%食鹽水混合，得到10倍之控制組稀釋洗脫液，以同樣的方式依序做成100倍之控制組稀釋洗脫液、1000倍之控制組稀釋洗脫液。
各控制組稀釋洗脫液分別取200微升兩次分別塗抹至兩個瓊脂培養盤(agar plate，為含有2%(w/v)瓊脂的2.5%(w/v)LB固態培養基)，再以37℃靜態培養24小時。
含有菌液之待測樣品的錐形瓶於37℃培養24小時後，加入20毫升4℃之0.85wt%食鹽水，以200rpm持續搖晃5分鐘後，確認待測樣品上的菌液皆已洗脫下來，得到大腸桿菌實驗組洗脫液，取100微升大腸桿菌實驗組洗脫液與900微升4℃之0.85wt%食鹽水混合，得到10倍之實驗組稀釋洗脫液，以同樣的方式依序做成100倍之實驗組稀釋洗脫液、1000倍之實驗組稀釋洗脫液。
各實驗組稀釋洗脫液分別取200微升兩次分別塗抹至兩個瓊脂培養盤，再以37℃靜態培養24小時。
培養24小時後，以各組中含有20至300個菌落的培養皿來計數該組培養盤上的菌落數Z，若菌落數Z小於25個，則由同一稀釋濃度所塗抹之兩個瓊脂培養盤的菌落數Z進行平均。各控制組之生菌數A可以由以下公式獲得：Z×(稀釋倍率)/0.2；各實驗組之生菌數B可以由以下公式獲得：Z×(稀釋倍率)/0.2，上述公式的0.2來自於所添加的稀釋洗脫液200微升(0.2毫升)。抗菌效
果(antibacterial efficacy，AE)可以由以下公式獲得：AE=(A-B)/A×100%，將各稀釋倍率所算得之抗菌效果進行平均，得到各待測樣品之抗菌效果AE。
實施例1至2及比較例1至7之改質奈米纖維層體的抗菌效果如圖6之柱狀圖所示，實施例1至2之改質奈米纖維層體的抗菌效果分別為99.70%和99.99%，相較之下，比較例1至5之改質奈米纖維層體的抗菌效果為62.55%至66.51%，因為比較例1至5之改質奈米纖維層體未含有PHMB，且比較例1至5之改質奈米纖維層體之活性染料具有裸露的三氧化硫根，會與細菌細胞壁上的負電荷產生電荷排斥，進而抑制其抗菌效果；比較例6至7之改質奈米纖維層體的抗菌效果分別為72.84%和95.53%，因為比較例6至7之改質奈米纖維層體之活性染料的三氧化硫根數不足，其上能固化(產生物理性鍵結)的PHMB較少，使其抗菌效果皆不如實施例1至2之改質奈米纖維層體。
實施例1至2之改質奈米纖維層體重複前述抗菌效果試驗步驟，於不同濃度之起始菌液(106CFU/ml至5×109CFU/ml)進行抗菌效果測試，其結果如圖7所示，該結果顯示實施例1至2之改質奈米纖維層體於高菌液濃度仍維持100%的抗菌效果。
試驗例6：重複利用性
以實施例1至2為待測樣品，重複試驗例5的抗菌效果測試5個循環，在每一循環結束後，待測樣品徹底以0.85wt%食鹽水在100rpm下清洗，並在無菌操作櫃中以紫外光照射24小時，再進行下一循環。實施例1至2於5次抗菌效果測試循環的結果如圖8，如圖8右下之放大圖所示，實施例1之改質奈米纖維層體重複使用5次後，仍具有95%的抗菌效果；實施例2之改質奈米纖維層體重複使用5次後，仍具有92%的抗菌效果，顯示本創作之改質奈米纖維層體具有重複使用可行性。
綜上所述，本創作提供一改質奈米纖維層體及其製法，該製法所用的改質基團皆無毒性，該改質奈米纖維層體具有高抗菌效果、重複使用可行性及環境友善的優點，能應用於食品、織物及生醫領域。
10:改質奈米纖維層體
11:支撐層
12:奈米纖維膜
G:改質基團
Claims (10)
- 一種改質奈米纖維層體，其包含一支撐層及至少一奈米纖維膜形成於該支撐層上，該奈米纖維膜上連接有幾丁聚醣基團-活性染料基團-聚(六亞甲基雙胍)之改質基團，其中，幾丁聚醣基團與該奈米纖維膜及該活性染料基團分別以共價鍵鍵結；其中，該活性染料基團由二氯三嗪(dichlorotriazine)活性染料、二氯喹啉(dichloroquinoxaline)活性染料或其組合所形成，且該活性染料基團的分子結構包含6至12個三氧化硫根(SO3 -)；其中，聚(六亞甲基雙胍)以庫倫作用力固化在該活性染料基團上，聚(六亞甲基雙胍)佔該改質奈米纖維層體的含量為2微莫耳/克至5微莫耳/克。
- 如請求項1所述之改質奈米纖維層體，其中，該活性染料基團的分子結構包含6至8個三氧化硫根。
- 如請求項1所述之改質奈米纖維層體，其中，該活性染料基團由活性紅141、活性深綠19或其組合所形成。
- 如請求項1所述之改質奈米纖維層體，其中，聚(六亞甲基雙胍)佔該改質奈米纖維層體的含量為2微莫耳/克至3.5微莫耳/克。
- 如請求項1至4中任一項所述之改質奈米纖維層體，其中，該奈米纖維膜的奈米纖維之直徑為300奈米至600奈米。
- 一種改質奈米纖維層體之製法，其包含以下步驟：步驟(a)：令一奈米纖維層體與活化劑及幾丁聚醣反應，得到一幾丁聚醣取代之奈米纖維層體，其中，該奈米纖維層體包含一支撐層及至少一具有羧酸基之奈米纖維膜形成於該支撐層上，以該奈米纖維層體為1重量份，幾丁聚醣為0.1重量份至2重量份； 步驟(b)：將該幾丁聚醣取代之奈米纖維層體與活性染料於氯化鈉水溶液進行反應，反應環境為50℃至80℃之鹼性環境，得到一染料附著之奈米纖維層體，其中，以該幾丁聚醣取代之奈米纖維層體為1重量份，該活性染料為0.3重量份至1重量份，該活性染料為二氯三嗪活性染料、二氯喹啉活性染料或其組合，且該活性染料的分子結構包含6至12個三氧化硫根，該氯化鈉水溶液為0.8體積莫耳濃度(M)至3.0M，鹼性環境之pH值為9.0至12.0；步驟(c)：將該染料附著之奈米纖維層體與聚(六亞甲基雙胍)進行反應，得到該改質奈米纖維層體，其中，以該染料附著之奈米纖維層體為1重量份，聚(六亞甲基雙胍)為0.5重量份至2重量份。
- 如請求項6所述之改質奈米纖維層體之製法，其中步驟(b)之該活性染料的分子結構包含6至8個三氧化硫根。
- 如請求項6所述之改質奈米纖維層體之製法，其中步驟(b)之該活性染料為活性紅141、活性深綠19或其組合。
- 如請求項6所述之改質奈米纖維層體之製法，其中步驟(b)之反應溫度為60℃至80℃。
- 如請求項6所述之改質奈米纖維層體之製法，其中步驟(a)之活化劑為1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳醯二亞胺和N-羥基琥珀醯亞胺；該奈米纖維層體之羧酸基與1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳醯二亞胺之莫耳數比為1：5至1：25，1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳醯二亞胺與N-羥基琥珀醯亞胺之莫耳數比為2：1至1：2。
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