Functional Fiber Membranes with Antibacterial Properties for Face Masks

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作者
Papada Natsathaporn,Gordon Herwig,Stefanie Altenried,Qun Ren,René M. Rossi,Daniel Crespy,Fabian Itel
出处
期刊:Advanced Fiber Materials [Springer Nature]
卷期号:5 (4): 1519-1533 被引量:20
标识
DOI:10.1007/s42765-023-00291-7
摘要

Abstract Reusable face masks are an important alternative for minimizing costs of disposable and surgical face masks during pandemics. Often complementary to washing, a prolonged lifetime of face masks relies on the incorporation of self-cleaning materials. The development of self-cleaning face mask materials requires the presence of a durable catalyst to deactivate contaminants and microbes after long-term use without reducing filtration efficiency. Herein, we generate self-cleaning fibers by functionalizing silicone-based (polydimethylsiloxane, PDMS) fibrous membranes with a photocatalyst. Coaxial electrospinning is performed to fabricate fibers with a non-crosslinked silicone core within a supporting shell scaffold, followed by thermal crosslinking and removal of the water-soluble shell. Photocatalytic zinc oxide nanoparticles (ZnO NPs) are immobilized on the PDMS fibers by colloid-electrospinning or post-functionalization procedures. The fibers functionalized with ZnO NPs can degrade a photo-sensitive dye and display antibacterial properties against Gram-positive and Gram-negative bacteria ( Escherichia coli and Staphylococcus aureus ) due to the generation of reactive oxygen species upon irradiation with UV light. Furthermore, a single layer of functionalized fibrous membrane shows an air permeability in the range of 80–180 L/m 2 s and 65% filtration efficiency against fine particulate matter with a diameter less than 1.0 µm (PM 1.0 ). Graphical abstract
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