image: RUDN University biologist studied the aggressive impact of environmental factors (water, salts, and ozone) on ultrathin nanofibers of biopolymers. The results will help choosing suitable bioplastic depending on the use; for example, for medical implants, biodegradable packaging or filters for water cleaning. view more
Credit: RUDN University
俄罗斯人民友谊大学生物学家研究了侵蚀性外部环境因素如何影响生物聚合物的超薄纳米纤维 – 如水、盐溶液、臭氧。结果将有助于我们根据使用领域选择正确类型的生物塑料 - 例如，选择用于医疗植入物、可生物降解包装或用于水处理的过滤器的生物塑料。 结果发表在《聚合物》杂志上。
生物塑料是传统塑料的替代品。 它们是从植物和食品工业废物中获得的。 成分的安全性使它们可以用作气体和液体的过滤器、清洁储液器的“海绵”和医疗植入物中。根据使用领域的不同，生物塑料会受到不同环境因素的影响 - 光、水、温度及生物体的内部环境。目前尚不清楚外部环境如何影响生物塑料制品的纳米结构。俄罗斯人民友谊大学的生物学家查明了环境如何影响聚乳酸和聚羟基丁酸酯这两种有机塑料的纳米纤维。
Alexander Vecher（生物科学副博士，俄罗斯人民友谊大学纳米技术中心副主任）说到：“我们能够用两种可生物降解的聚酯制造超细纤维。两者都是天然成分：聚丙交酯是由植物材料生产的，而聚羟基丁酸酯是由几种类型的细菌合成的。但我们的主要任务不是获取纤维，而是确定它们的特性在侵蚀性环境因素的影响下是否得以保留”。
生物学家们通过静电纺丝将聚丙交酯粉末和聚羟基丁酸酯颗粒制成六种纤维。通过将聚合物溶液置于高压静电场中，把溶液“拉”成细流。再经过冷却后，它们变成了纤维。 六种类型的成品纤维在组合物中的聚合物含量不同 - 是纯聚丙交酯和聚羟基丁酸酯及其不同比例的混合物。
俄罗斯人民友谊大学的生物学家们研究了水、生理环境、生物内部环境和臭氧如何影响所获得的纳米纤维。结果表明，水蒸气的吸收取决于聚合物的结构。聚丙交酯的比例越高，纤维吸收的水就越多：高达样品重量的1%。为了模拟生物体的内部环境，使用了磷酸钾盐和钠盐溶液。在21天内，溶液中的聚乳酸纤维损失了50%以上，而聚羟基丁酸酯含量高的样品损失则低于15%。此外，当用这种气体流处理时，聚丙交酯含量高的聚合物吸收臭氧分子的速度更快，并且由于这种强烈的氧化，它们会被破坏。最快的臭氧渗透到两种聚合物的比例为 50:50的纤维中。
Alexander Vecher（生物科学副博士，俄罗斯人民友谊大学纳米技术中心副主任）说到：“我们已经证明，可生物降解的纳米纤维结晶结构更明显，更能抵抗水和臭氧的降解。现在需要对这些材料进行紫外线和微生物抗性测试，以确定每种纤维类型的最佳应用方式。”
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Journal
Polymers