一种抗菌及抗病毒的微纳结构柔性薄膜及其应用
阅读说明：本技术 一种抗菌及抗病毒的微纳结构柔性薄膜及其应用 (Antibacterial and antiviral micro-nano structure flexible film and application thereof ) 是由 马颖蕾 于 2020-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明属于生物领域,提供了一种微纳结构柔性薄膜,包括柔性薄膜层,柔性薄膜层的上表面加工有第一微纳结构,下表面设有复合功能层。第一微纳结构包括多个在柔性薄膜层的上表面均匀设置的第一凸起部,相邻第一凸起部之间还设有第二微纳结构；或第一微纳结构包括多个在柔性薄膜层的上表面均匀设置的第一凹陷部,相邻第一凹陷部之间还设有第二微纳结构。第一微纳结构及第二微纳结构用于阻止微生物、病毒在柔性薄膜层上表面粘附,复合功能层能够感知环境的变化调节柔性薄膜层的温度,增强柔性薄膜层的抗附着和抗菌、抗病毒特性。本发明的微纳结构柔性薄膜结构简单,具有抑菌及抗病毒效果好的优点,能够实时监测环境的变化以调整柔性薄膜层的状态。(The invention belongs to the field of biology, and provides a micro-nano structure flexible film which comprises a flexible film layer, wherein a first micro-nano structure is processed on the upper surface of the flexible film layer, and a composite functional layer is arranged on the lower surface of the flexible film layer. The first micro-nano structure comprises a plurality of first protruding parts uniformly arranged on the upper surface of the flexible thin film layer, and a second micro-nano structure is arranged between every two adjacent first protruding parts; or the first micro-nano structure comprises a plurality of first concave parts uniformly arranged on the upper surface of the flexible thin film layer, and a second micro-nano structure is arranged between every two adjacent first concave parts. The first micro-nano structure and the second micro-nano structure are used for preventing microorganisms and viruses from adhering to the upper surface of the flexible film layer, the composite functional layer can sense the change of the environment to adjust the temperature of the flexible film layer, and the anti-adhesion, antibacterial and antiviral properties of the flexible film layer are enhanced. The micro-nano structure flexible film has a simple structure, has the advantages of good antibacterial and antiviral effects, and can monitor the change of the environment in real time to adjust the state of the flexible film layer.)
技术领域
本发明属于生物医药技术领域，涉及抗菌抗病毒材料技术，具体为一种抗菌及抗病毒的微纳结构柔性薄膜及其应用。
背景技术
微生物及病毒等能够附着并沉积在物体表面，在物体表面上增长繁殖形成污染源或致病菌，其会对人体的健康造成为威胁。
目前，对于物体表面的抗菌抗病毒主要是采用化学方法进行，如：通过漂白剂、氨、和其他常用清洁剂的消毒剂来对物体表面进行消毒及除菌，但是，消毒剂的使用会造成物体表面的二次污染，消毒剂的排出也会对造成一定的环境污染。市面上也有一些抗菌材料的使用，也是通过化学作用对物体表面进行抗菌抗病毒，抗菌材料其主要是在材料内混合抗菌物质或者是抗菌涂层，通过菌物质或者是抗菌涂层对物体表面进行杀菌。但是，混合抗菌物质多为化学物质，其在使用过程中化学物质的不可控释放会对使用者造成潜在危险；抗菌涂层在高温、高湿等外界环境下会逐渐脱落进而丧失可抗菌抗病毒的功能。
目前，也有设计的抗菌膜的应用，其作用机理是通过物理方法降低病菌在物体表面的粘附作用，抗菌膜多采用纳米结构，但是，目前现有的纳米结构的抗菌膜的抑制细菌能力或大或小，一旦少数细菌附着于物体表面时，细菌仍然会进行快速的生长繁殖。
因此，需要对设计一种新的能够减少病菌在物体表面粘附的抗菌膜。
发明内容
本发明的目的在于设计一种抗菌及抗病毒的微纳结构柔性薄膜，微纳结构柔性薄膜采用带有微纳结构的柔性薄膜对物体表面进行抗菌及抗病毒，其抗菌抗病毒的作用机理是减少、阻止病菌、病毒等微生物在物体表面附着。同时，当有少量微生物附着在柔性薄膜的微纳结构上时，由于微纳结构的特殊设计(如复合功能层等结构)，微生物的生长繁殖受到抑制，微生物细胞或病毒表面会受到破坏，从而达到抗菌抗病毒的目的。本发明的微纳结构柔性薄膜应用范围广，能够用在例如医疗器械等设备表面，也能够粘附或者植入生物体表面等等。
实现发明目的的技术方案如下：一种抗菌及抗病毒的微纳结构柔性薄膜，包括柔性薄膜层，柔性薄膜层的上表面加工有第一微纳结构，且柔性薄膜层的下表面设有复合功能层。
其中，第一微纳结构包括多个在柔性薄膜层的上表面均匀设置的第一凸起部，且相邻第一凸起部之间还设有第二微纳结构。
或第一微纳结构包括多个在柔性薄膜层的上表面均匀设置的第一凹陷部，且相邻第一凹陷部之间还设有第二微纳结构。
第一微纳结构及第二微纳结构用于阻止微生物在柔性薄膜层的上表面粘附。
本发明的抗菌及抗病毒的微纳结构柔性薄膜是在现有的阵列式(如点阵)纳米结构的基础上进行改进，通过设置第一微纳结构及第二微纳结构的设置，能够防止微生物细胞或病毒在柔性薄膜层上表面附着，降低微生物细胞或病毒在柔性薄膜层上表面增长繁殖的几率。
在本发明的一个实施例中，第二微纳结构包括若干个在相邻第一凸起部或相邻第一凹陷部之间均匀设置的第二凸起部或第二凹陷部。
进一步的，第一凸起部的高度大于第二凸起部的高度。
进一步的，第一凹陷部的深度大于第二凹陷部的深度。
在本发明的一个优选实施例中，第一凸起部、第二凸起部、第一凹陷部、第二凹陷部的形状为条状、或点状、或块状。条状、点状、块状等提过结构特性能够抑制特定细菌的生长，且能够破坏细胞或病毒的表面的状态以达到抗菌抗病毒的功能。
作为对上述微纳结构柔性薄膜的改进，复合功能层包括测试组件及与测试组件电连接的通信模块，测试组件用于采集柔性薄膜层所处环境的变化，并将采集的信号经通信模块发送至数码终端。复合功能层的测试组件的设置，能够实时监测柔性薄膜层所处环境的状态，辅助柔性薄膜层抗菌及抑菌，提高柔性薄膜层的抗菌抗病毒的效果。
优选的，测试组件包括射频模块、能源模块、传感器模块、计算模块、存储模块中的一种或几种。射频模块能够将无线电信号转换为有线电信号，方便检测信号的传输；能源模块能够为测试组件提供电能，确保各个模块的正常工作；当抗菌及抗病毒的微纳结构柔性薄膜应用在生物体表面时，传感器模块能够测定生物体表面温度、生物体心跳频率、生物体所处环境的湿度及大气压力等参数值；当抗菌及抗病毒的微纳结构柔性薄膜应用在医疗器械等设备上时，传感器模块能够测定设备所处环境的温度、湿度、大气压力等参数；计算模块能够对传感器测定的化学信号进行计算；存储模块能够存储传感器模块检测的数据及计算模块计算的数据。
作为对上述复合功能层的改进，复合功能层还包括功能模块，功能模块经通信模块接收数码终端发送的调试信号，调节柔性薄膜层的温度，能够破坏微生物或病毒的生长繁殖环境，使附着在微纳结构表面的微生物失活。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明抗菌及抗病毒的微纳结构柔性薄膜的结构简单、加工方便。其柔性薄膜层上第一微纳结构及第二微纳结构的配合使用，能够抑制微生物细胞及病毒在其表面上附着及生长繁殖，其抑菌效果可以达到95.0％以上。同时，在柔性薄膜层下设有复合功能层，复合功能层能够辅助柔性薄膜层抗菌及抑菌，提高柔性薄膜层的抗菌抗病毒的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的抗菌及抗病毒的微纳结构柔性薄膜的示意图；
图2为本发明的抗菌及抗病毒的微纳结构柔性薄膜的第二种结构示意图；
图3为本发明的抗菌及抗病毒的微纳结构柔性薄膜的第三种结构示意图；
图4为本发明的抗菌及抗病毒的微纳结构柔性薄膜的第四种结构示意图；
其中，1.柔性薄膜层；3.第一凸起部；5.第一凹陷部；6.第二凸起部；7.第二凹陷部；8.复合功能层。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例1：
请参图1－图4所示，一种抗菌及抗病毒的微纳结构柔性薄膜，在本实施方式中，微纳结构柔性薄膜包括柔性薄膜层1，柔性薄膜层1的上表面加工有第一微纳结构，且柔性薄膜层1的下表面设有复合功能层8。
其中，如图1－图3所示，第一微纳结构包括多个在柔性薄膜层1的上表面均匀设置的第一凸起部3，且相邻第一凸起部3之间还设有第二微纳结构。
或者，如图4所示，第一微纳结构包括多个在柔性薄膜层1的上表面均匀设置的第一凹陷部5，且相邻第一凹陷部5之间还设有第二微纳结构。
在本实施例中，柔性薄膜层1上表面的第一微纳结构及第二微纳结构是直接在柔性薄膜层1上加工形成的，其避免了在高热或高湿等环境下，导致第一微纳结构及第二微纳结构发生变形或者脱落的风险。
在本实施例中，第二微纳结构包括若干个在相邻第一凸起部3或相邻第一凹陷部5之间均匀设置的第二凸起部6或第二凹陷部7。如图1－图2所示，第二微纳结构为若干个第二凸起部6形成，如图3－图4所示，第二微纳结构为若干个第二凹陷部7形成。在本实施例中，如图1－图4所示，第二微纳结构均包括2个第二凸起部6或2个第二凹陷部7，在此，需要说明的是，第二微纳结构内第二凸起部6或第二凹陷部7的数量根据第一微纳结构之间的距离以及第二凸起部6或第二凹陷部7的宽度决定的。
其中，第一微纳结构及第二微纳结构用于阻止微生物在柔性薄膜层1的上表面粘附。
在本实施例中，第一凸起部3的高度大于第二凸起部6的高度，其中，相邻的第一凸起部3之间的距离为10纳米至200微米；相邻的第一凸起部3之间的第二微纳结构的第二凹陷部7或第二凸起部6的数量为1至10个；第一凸起部3的高度为10纳米至200微米，第二凸起部6的高度为10纳米至200微米。此设置的目的是1刺破微生物的表面细胞膜使其失去活性以.2建立微纳结构性屏障，压缩微生物的生长环境从而阻止微生物生长。
在本实施例中，第一凹陷部4的深度大于第二凹陷部7的深度，其中，相邻的第一凹陷部4之间的距离为10纳米至200微米；相邻的第一凹陷部4之间的第二微纳结构的第二凹陷部7或第二凸起部6的数量为1至10个；第一凹陷部4的深度为10纳米至200微米，第二凹陷部7的深度为10纳米至200微米。
在此，需要说明的是，第一凸起部3、第二凸起部6、第一凹陷部4、第二凹陷部7的之间的参数，可以根据不同的微纳结构柔性薄膜进行调整，不局限于上述的参数数据。
在本实施例中，第一凸起部3、第二凸起部6、第一凹陷部4、第二凹陷部7的形状为条状、或点状、或块状。条状、点状、块状等提过结构特性能够抑制特定细菌的生长，且能够破坏细胞或病毒的表面的状态以达到抗菌抗病毒的功能。
在本实施例中抗菌及抗病毒的微纳结构柔性薄膜的柔性薄膜层1、复合功能层8均采用安全程度高的医用的柔性材料制成。
抗菌及抗病毒的微纳结构柔性薄膜是在现有的阵列式(如点阵)纳米结构的基础上进行改进，通过设置第一微纳结构及第二微纳结构的设置，能够防止微生物细胞或病毒在柔性薄膜层1上表面附着，降低微生物细胞或病毒在柔性薄膜层1上表面增长繁殖的几率。
实施例2：
本实施例是对实施例1中的抗菌及抗病毒的微纳结构柔性薄膜进行改进。
如图1－图4所示，微纳结构柔性薄膜还包括复合功能层8，复合功能层8的设置，能够辅助柔性薄膜层1抗菌及抑菌，提高柔性薄膜层1的抗菌抗病毒的效果。
复合功能层8包括测试组件及与测试组件电连接的通信模块，测试组件用于采集柔性薄膜层所处环境的变化，并将采集的信号经通信模块发送至数码终端。复合功能层8的测试组件的设置，能够实时监测柔性薄膜层所处环境的状态，辅助柔性薄膜层抗菌及抑菌，提高柔性薄膜层的抗菌抗病毒的效果。
进一步的，测试组件包括射频模块、能源模块、传感器模块、计算模块、存储模块中的一种或几种。射频模块能够将无线电信号转换为有线电信号，方便检测信号的传输；能源模块能够为测试组件提供电能，确保各个模块的正常工作；当抗菌及抗病毒的微纳结构柔性薄膜应用在生物体表面时，传感器模块能够测定生物体表面温度、生物体心跳频率、生物体所处环境的湿度及大气压力等参数值；当抗菌及抗病毒的微纳结构柔性薄膜应用在医疗器械等设备上时，传感器模块能够测定设备所处环境的温度、湿度、大气压力等参数；计算模块能够对传感器测定的化学信号进行计算；存储模块能够存储传感器模块检测的数据及计算模块计算的数据。
作为对上述复合功能层8的改进，复合功能层还包括功能模块，功能模块经通信模块接收数码终端发送的调试信号，调节柔性薄膜层的温度，能够破坏微生物或病毒的生长繁殖环境，使附着在微纳结构表面的微生物失活。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。