Revestimiento de polímero sostenible para tejidos antimanchas

May 30, 2023

Naturaleza Sostenibilidad (2023)Citar este artículo

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El uso excesivo de detergentes sintéticos en las operaciones de lavandería es una fuente importante de contaminación ambiental. Como resultado, las innovaciones impulsadas por la sostenibilidad están recibiendo cada vez más atención para crear textiles ecológicos caracterizados por propiedades que permiten minimizar el consumo de detergentes. Aquí proponemos una estrategia de recubrimiento a voluntad (CAW) para crear una capa adicional sobre un tejido textil para introducir resistencia a las manchas. La capa recubierta se basa en polímeros conjugados de lisozima (Lyz) y poli(metacrilato de sulfobetaína) zwitteriónico (pSBMA), que, una vez expuestos al tejido, forman una nanopelícula resistente en la superficie. Sorprendentemente, esta capa hidrófila exhibe una excelente superoleofobicidad bajo el agua, y los tejidos revestidos se pueden limpiar simplemente con agua sin detergentes. Ópticamente transparente y biocompatible, esta nanopelícula de polímero no compromete la comodidad de la ropa de la tela y reduce la huella de carbono en más del 50% en comparación con los detergentes, según un análisis del ciclo de vida. Además, nuestra estrategia CAW se puede aplicar a las superficies de varios materiales, incluidos metales, vidrios, plásticos y cerámicas, lo que sugiere una solución versátil a los riesgos ambientales que plantean los productos de limpieza.

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Laboratorio clave de química aplicada de superficies y coloides, Ministerio de Educación, Escuela de Química e Ingeniería Química, Universidad Normal de Shaanxi, Xi'an, China

Chengyu Fu, Yingtao Gao, Jian Zhao, Yongchun Liu, Xingyu Zhou, Rongrong Qin, Bowen Hu, Yingying Zhang, Songpei Nan, Jinrui Zhang y Peng Yang

Laboratorio clave de materia blanda polimérica de Xi'an, Escuela de Química e Ingeniería Química, Universidad Normal de Shaanxi, Xi'an, China

Chengyu Fu, Yingtao Gao, Jian Zhao, Yongchun Liu, Xingyu Zhou, Rongrong Qin, Bowen Hu, Yingying Zhang, Songpei Nan, Jinrui Zhang y Peng Yang

Centro Internacional de Investigación Conjunta sobre Fibra Funcional y Textiles Blandos Inteligentes, Escuela de Química e Ingeniería Química, Universidad Normal de Shaanxi, Xi'an, China

Chengyu Fu, Yingtao Gao, Jian Zhao, Yongchun Liu, Xingyu Zhou, Rongrong Qin, Bowen Hu, Yingying Zhang, Songpei Nan, Jinrui Zhang y Peng Yang

Facultad de Ingeniería Química, Universidad Normal de Ciencia y Tecnología de Hebei, Qinhuangdao, China

Zhengge Wang

Escuela de Estomatología, Hospital de Estomatología, Universidad Médica de Tianjin, Tianjin, China

Yanyun Pang y Xu Zhang

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PY gestionó todo el proyecto, proporcionando espacio experimental, gastos, ideas, diseños y revisiones de artículos. CF completó la preparación experimental, la caracterización, el procesamiento de datos, el diseño del proyecto y la revisión del artículo. ZW proporcionó ideas para experimentos. YG ayudó en la caracterización de materiales. J. Zhao y YL revisaron el artículo. X. Zhou y RQ corrigieron el artículo. YP y X. Zhang dirigieron experimentos con animales. Caracterización de AFM in situ guiada por YZ. BH, J. Zhang, JW y SN asistido con experimentos de campo. FF ayudó con el diseño de la imagen. QT y XL guiaron el análisis LCA.

Correspondencia a Peng Yang.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Nature Sustainability agradece a Xi Yao, Simeon Stoyanov y a los demás revisores anónimos por su contribución a la revisión por pares de este trabajo.

Nota del editor Springer Nature se mantiene neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

a, caracterización FTIR de los polvos Lyz-pSBMA y PTL-pSBMA y la correspondiente desconvolución de las regiones amida I. b, c, imágenes AFM (b) y TEM (c) del recubrimiento PTL-pSBMA. La barra de escala de AFM es 160 nm y TEM es 100 nm. d, prueba S2p XPS en la superficie de la nanopelícula PTL-pSBMA. e, f, relación C/N (e) y WCA (f) de los recubrimientos PTL-pSBMA en varios sustratos. Las barras de error muestran la media ± SD (n = 3).

Datos fuente

a, Imágenes de microscopía confocal de barrido láser (LSCM) que muestran la adherencia modelada de S. aureus. Las barras de escala son de 400 μm y 20 μm respectivamente. b, E. coli cultivada en vidrio desnudo y PTL-pSBMA@glass. Barras de escala, 20 μm. c, d, imágenes de microscopía electrónica de barrido por emisión de campo (FE-SEM) que muestran la adherencia de S. aureus (c) y E. coli (d) a una oblea de silicio desnuda (izquierda, barras de escala, 3 μm) y el PTL-pSBMA nanofilm (derecha, barras de escala, 10 μm). e, Imágenes de microscopía óptica que muestran la adherencia de A. flavus a la placa de cultivo PS (izquierda) y la nanopelícula PTL-pSBMA (derecha). Barras de escala, 50 μm. f, g, imágenes FE-SEM (f) que muestran las plaquetas adheridas al vidrio desnudo (izquierda) y nanopelícula PTL-pSBMA (derecha), e imágenes LSCM (g) que muestran células L929 adheridas al vidrio desnudo (izquierda) y PTL -nanopelícula pSBMA (derecha). Las barras de escala son 20 μm (f) y 300 μm (g) respectivamente.

a, b, imágenes ópticas que muestran PTL-pSBMA modificado en varios tejidos (seda, lino, poliéster, franela, vinilo, algodón y modal) (a) y el correspondiente ángulo de contacto del aceite bajo el agua (OCA) (b). Barra de escala, 2 cm.

a, Imágenes ópticas que muestran la eliminación de manchas de hierba de tejidos blancos de poliéster, vinilón, seda y algodón en los grupos de blanco, PTL-pSBMA, DWL convencional y LP. b,c, La correspondiente detergencia (b) y retención de blancura (c). Las barras de error muestran la media ± SD (n = 3).

Datos fuente

a, Imágenes ópticas que muestran el efecto de limpieza de PTL-pSBMA en relación con DWL para eliminar el aceite de chile de placas de plástico, acero inoxidable, cerámica y vidrio (a). b,c, Los valores de eficiencia de limpieza correspondientes (b, c). Las barras de error muestran la media ± SD (n = 3).

Datos fuente

a, b, Ensayo de hemólisis de PTL-pSBMA recubierto en un vendaje. Fotografías ópticas de control positivo (H2O), negativo (PBS), vendaje prístino y nanopelícula PTL-pSBMA (a, b). Las barras de error muestran la media ± SD (n = 3). c, Prueba de citotoxicidad de la nanopelícula PTL-pSBMA. Las barras de error muestran la media ± SD (n = 3). d, Pruebas de mortalidad de pez cebra para PTL-pSBMA, LP y DWL. e,f, Tasas fotosintéticas de lechugas hidropónicas tratadas con PTL-pSBMA, LP y DWL después de 48 h de cultivo a 1 y 2 mg ml-1, respectivamente (e, f). Las barras de error muestran la media ± SD (n = 3). g, h, imágenes de tinción óptica y H&E que muestran el contacto de la espalda del ratón con el blanco y PTL-pSBMA@fabrics durante 1 a 5 días (g, h). Las barras de escala son de 2 mm (g) y 200 μm (h) respectivamente.

Datos fuente

Métodos complementarios, Figs. 1–69 y tablas 1–3.

LCA de PTL-pSBMA.

Imágenes AFM in situ del proceso de formación de película de la solución PTL-pSBMA sobre sustrato de mica.

Comparación de seda prístina y PTL-pSBMA@silk en la limpieza del aceite de chile.

Modificación a gran escala de tejidos por PTL-pSBMA y limpieza de mancha de aceite de chile.

La nanopelícula PTL-pSBMA limpia el aceite de chile en la superficie del plato.

Comparación del lavado de un plato prístino y un plato PTL-pSBMA@ con agua a una velocidad de 25 ml s−1.

CD y T% sin procesar y datos ANS procesados.

Datos QCM calculados.

Datos de permeabilidad al aire y la humedad sin procesar.

Datos calculados para la resistencia al aceite de chile.

Datos calculados para ciclos de regeneración de recubrimientos.

Las Fig. 6b,c son datos sin procesar, y los datos específicos se pueden ver en la Información complementaria. Las figuras 6d,e son datos calculados.

Las figuras extendidas 1a, d, f son datos sin procesar y la figura extendida de datos 1e son datos procesados.

Datos calculados para la resistencia a las manchas de hierba.

Datos calculados para la resistencia al aceite de chile.

Los datos extendidos Fig. 6b–d son datos procesados ​​y los datos extendidos Fig. 6f son datos no procesados.

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Reimpresiones y permisos

Fu, C., Wang, Z., Gao, Y. et al. Recubrimiento polimérico sostenible para tejidos antimanchas. Nat Sustain (2023). https://doi.org/10.1038/s41893-023-01121-9

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Recibido: 09 Agosto 2022

Aceptado: 13 de abril de 2023

Publicado: 08 mayo 2023

DOI: https://doi.org/10.1038/s41893-023-01121-9

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