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文|混史小郎君
编辑|混史小郎君
«——【·简介·】——»
活性包装的使用引起了人们的广泛关注，以预防和降低细菌和病毒感染的风险，在开发使用涂有绿色合成银纳米颗粒的纸张的活性包装， 不同浓度，研究了 50、100、150 和 200 mM与绿色合成和涂布纸性能的关系。
合成过程中还使用了来自山竹果皮提取物， 还原剂和柠檬酸作为淀粉聚乙烯醇基质的交联剂，柠檬酸的存在表明需要协同活性，涂有纸显示在1分钟内完全失活，进行之后的观察。
涂布后纸张的耐水性和拉伸强度得到改善，发现涂布纸的拉伸强度与普通包装纸的拉伸强度在相同范围内，结果表明，所获得的纳米银涂层纸具有有效的活性，它可以用作需要多人手动处理的物品的活性包装材料。
纸张是纤维素材料，由于其可生物降解性、重量轻、可重复使用和可回收性，已被用于包装、印刷/书写、家居用品、过滤和保健用品等多种用途，在改进和发现纸张的新功能时， 应用了涂层等常见且简单的技术来实现新的性能。
使用纳米技术制造纳米材料在涂料应用中非常普遍，纳米颗粒相对于其体积而言具有较高的表面积、化学试剂的利用率低以及能源消耗较少 ，在可用的纳米材料中，因纳米颗粒其出色的性能而被广泛使用。
在这项研究中，利用提取的转基因果皮作为生物还原剂和淀粉/PVA共聚物作为粘合剂，在纸上建立了纳米银涂层，研究了不同浓度用于AgNP的绿色合成，还研究了纳米银涂层纸张的活性、耐水性和拉伸强度。
«——【· 实验性的材料 ·】——»
分别制备木薯淀粉和PVA的溶液，使用磁力搅拌器在 90°C 下将 2.5 g 木薯淀粉溶解在 50 mL 20 分钟，将 2.5 g PVA 也溶解，再 95 °C 下保持 60 分钟，将淀粉和 PVA 溶液在 90°C 下再混合 5 分钟。
将浓度为0、50、100、150和200 mM的溶液添加到淀粉/PVA溶液中， 并在90℃下搅拌12小时，将所得溶液冷却至室温，然后加入5g柠檬酸并再搅拌5分钟，使用间隙为200μm的刮刀将均匀的混合溶液浇铸在滤纸上。
以将混合溶液均匀地铺开，然将涂布纸在50℃下干燥30分钟，使用紫外-可见分光光度计在 350-510 nm 处表征绿色合成的 AgNP，一式三份测量反应时间和 AgNO 3浓度对 AgNP 合成的关系。
使用透射电子显微镜观察 AgNP 的形态， 将 1 毫升样品溶液在去离子水中稀释 20 倍，沉积到 400 目碳涂层铜网上，并在环境条件下干燥 24 小时，显微照片分析在 200 kV 加速电压下进行。
使用扫描电子显微镜对带有 AgNP 的涂布纸表面和高分辨率能量色散 X 射线光谱 (EDS) 绘图进行了表征，使用离子溅射装置将所有样品涂上金， 使用SmartLab X射线衍射仪对样品进行X射线衍射分析描速率运行。
使用光学接触角计，在环境温度下用去离子水滴测量带有 AgNP 的涂布纸的疏水性，并报告每个样品五次测量，还测试了涂布纸的水蒸气透过率，称取含有 10 mL 蒸馏水的样品，并保存在 25 °C、52% RH 的干燥器中。
测量样品的重量增加作为时间的函数,增加的重量的线性部分相对于时间的斜率是WVTR的值,还测定了样品中水蒸气分压的差异,根据方程式计算水蒸气渗透率,使用配备测力传感器的万能试验机按照方法（2015）测试涂布纸的拉伸强度。
«——【· 结果与讨论 ·】——»
使用紫外可见光谱监测AgNPs 的形成作为反应时间的函数 ，在不同反应时间在420-424 nm附近观察到特征表面等离子体共振（SPR）峰，这表明AgNPs的形成，当反应时间从2小时增加到12小时时，观察到峰强度的变化。
峰强度的增加表明AgNP 浓度的增加，反应12小时后，未观察到峰强度增加，观察到 SPR 峰值变宽和幅度降低，这种现象表明较长的反应时间可能导致AgNPs 的聚集，反应在12小时内完成。
当合成不同浓度的纳米银时，选择合适的反应时间，与 AgNPs-50 相比，AgNPs-100 的吸光度峰向更短的波长移动，波长的蓝移表明颗粒尺寸的减小， 对于 AgNPs-150 和 AgNPs-200，吸光度峰移至更长的波长，这指的是红移并暗示颗粒尺寸的增加。
表明AgNPs绿色合成过程中还原环境的变化导致了吸光度峰的移动，AgNPs-150的吸收峰出现红移，但仍然具有最高的峰强度，峰值强度越高表明 AgNP 的形成量越高AgNPs-200 中发现峰强度降低。
在绿色合成中使用高浓度导致形成大量具有高表面积和表面张力的纳米银，从而导致纳米银的团聚，所得光谱结果与TEM分析结果一致， 在所有样品中也发现了几乎球形的颗粒，随着浓度的增加，AgNPs的含量呈增加趋势。
不同浓度下绿色合成纳米银的紫外-可见光谱 ， 不同浓度下纳米银颗粒的 TEM 显微照片以及聚合物基质中纳米银颗粒的数量尺寸分布不同，描绘了柠檬酸的组合以及AgNPs-150的纸张的ATR-FTIR光谱。
纳米银涂层纸的光谱 纳米银涂层纸张的活性 ，开发了各种具有特性的包装材料，在薄膜、纸和纸板袋等包装上涂覆活性化合物可以解决用户与感染相关的问题，并促进此类产品的安全使用。
涂有AgNPs的纸对抑制的抵抗力更小，肽聚糖层较薄，银离子更容易渗透到其中，AgNPs 的作用已被提出有四种机制，即粘附到微生物的表面膜上，渗透到其中，导致生物分子破坏和内损伤产生活性氧来攻击微生物。
破坏信号转导途径的研究，纸张涂层中的其他生物活性剂（例如柠檬酸和 ex-GM）也具有特性，柠檬酸的作用主要是酸化作用和螯合作用， 酸性离子会损外膜并来结合必需要的金属离子。
生物活性化合物如氧杂蒽酮、皂苷、萜类化合物、单宁和类黄酮具有活性，氧杂蒽酮可以阻碍复制，皂苷和萜类化合物可以破坏膜，单宁可以抑制蛋白质转运酶穿过膜，涂有的纸比涂有ex-GM的纸、柠檬酸的纸显示出更大的透明区域。
该观察结果表明使用活性化合物组合即的协同效应 ，AgNP、柠檬酸和 ex-GM 的活性，涂布在纸上的活性化合物的抗菌能力按以下递增顺序排列：AgNPs-150-W和ex-GM<柠檬酸与ex-GM组合<AgNPs-150。
AgNPs-150 的分散可以通过图像来证实，银图谱和元素分析显示 AgNPs-150 在纸张表面均匀分布，A纳米银涂层纸的抗菌活性和B纳米银涂层纸的 EDS 图纳米银涂层纸的活性柠檬酸、不含柠檬酸的AgNPs-150和AgNPs-150的纸后，滴度急剧下降。
发现涂有AgNPs-150的纸在1分钟后滴度为零，这些结果表明，AgNPs 与柠檬酸的结合使用对于有效的抗病毒特性发挥了重要。对关联，人们提出了两种机制，即AgNPs与外表面的结合可以抑制与受体的附着。
而ex-GM中的必需化合物可以抑制复制，根据活性的结果，涂有纳米银的纸张可用作食品等各种物品的包装，但这种活性包装的测试还需研究以确认和确保安全性，纸张较差的耐水性限制了其应用。
材料的润湿性可以通过水接触角（WCA）分析来研究，涂有AgNP的纸张的值描绘，WCA的增加意味着疏水性的增强， 任何表面的润湿都基于两个主要因素 ，即表面化学成分和表面粗糙度。
展示了显示样品粗糙度的图像，水滴保持在顶部金字塔形状上，而凹槽将被空气占据，可以防止水填充凹槽，应研究纳米银涂层纸张的粗糙度， 以通过原子力显微镜巩固结构和表面形态。
WVP是包装材料的主要包装性能，表示包装材料抵抗水蒸气透过的能力，需要较低的 WVP 来最大限度地减少从周围环境到包装产品的水分转移，特别是在恶劣的潮湿条件下，样品的WVP。
WVP 从未涂布纸的，纸张的涂层会减少纸张表面的孔隙数量和尺寸，导致纸包装对水蒸气的渗透性较差，涂布纸中纳米颗粒的存在可以通过形成水蒸气传输的曲折路径来降低 WVP，拉伸强度表示纸包装在断裂前能够承受的最大应力。
与未涂布纸相比，所有涂布纸都显示出更高的拉伸强度值，当纸张涂覆AgNPs-150时，拉伸强度提高了69.58%，聚合物基质和AgNPs之间形成强分子间氢键可以提高拉伸强度，涂有 AgNPs-150 的纸张在 35.27 MPa 下获得的拉伸强度与之前报道中的其他常见包装纸相当。
例如涂有凝胶多糖/壳聚糖的纸张， 涂有壳聚糖-酪蛋白酸盐双层的纸 ，以及涂有羧甲基纤维素/纤维素纳米晶固定AgNPs的纸，增加 AgNPs-200 涂层中的 AgNP 浓度，拉伸强度降低至 24.93 MPa。
已成功开发出基于具有绿色合成纳米银涂层的纸张的生物活性包装，使用ex-GM作为生物还原剂，通过不同的反应时间浓度制备，最佳反应时间为12 h，合成的与不同的AgNO3浓度大多为球形，平均粒径为2.36-294.73nm。
根据银图谱和元素分析，AgNPs-150 在纸张表面均匀分布，样品的表面粗糙度更大，涂有纳米银的纸张表现出更大的疏水性，观察到涂层纸的最高拉伸强度，涂有AgNPs-150它还具有特性。
组合活性化合物的使用提供了协同效应，根据所获得的结果，绿色合成的AgNPs与柠檬酸和ex-GM结合的涂布纸是生物活性包装应用的潜在材料， 为以后这方面的研究贡献了巨大的力量。
参考文献：
1.《含有微胶囊香茅柠檬油的抗菌纸涂层》
2.《用银包金纳米颗粒制成的抗菌纤维素纸》
3.《不同乙酰化程度的壳聚糖作为纸板涂层的研究》
4.《纸上纳米银涂层的绿色合成，可在可见光下延迟水果成熟》