仿生双层级叶绿素/铁改性荸荠壳生物炭涂层：光热-光动力协同抗菌与防护应用

本研究创新性地将荸荠壳生物炭（WCSB）与叶绿素/铁（Chl/Fe）复合物结合，开发出兼具光热（45%转换效率）和光动力（产生活性氧ROS）功能的WCSB@Chl/Fe材料。通过仿生荷叶微纳结构PDMS双层涂层设计，实现6-log级金黄色葡萄球菌（S. aureus）和大肠杆菌（E. coli）灭活，同时提升金属基材耐腐蚀性，为医疗器械和公共卫生产品提供可持续抗菌解决方案。

　　

Highlight

本研究成功开发出具有光动力和光热双重功能的WCSB@Chl/Fe材料。在660 nm光照下可产生活性氧（ROS），包括单线态氧和羟基自由基；在808 nm光照下表现出45%的光热转换效率。

表面改性WCSB与Chl/Fe复合

如方案1所示，首先将WCSB（比表面积>200 m²/g）研磨成细粉并干燥。通过硅烷化处理，将氨基引入WCSB表面，使其与Chl/Fe的羧酸盐基团通过静电作用结合。

WCSB@Chl/Fe的表征

XPS数据显示（图1），改性后的WCSB表面成功接枝了Chl/Fe。这种复合结构不仅保留了生物炭的光热特性，还显著增强了ROS生成能力。

结论

将WCSB@Chl/Fe与仿荷叶结构的PDMS涂层结合，实现了物理抗粘附（通过微纳结构）和化学杀菌（通过光热-光动力协同）的双重防护机制。该涂层在医疗设备和公共表面防护领域具有广阔应用前景。