استفاده از نانوکامپوزیت‌های نقره بر پایه هیدروژل کربوکسی متیل سلولز

در این مطالعه، نانوکامپوزیت‌های نقره مبتنی بر کربوکسی متیل سلولز پیوندی متقابل اسید فوماریک (FA) (CMC) (CMCF) برای اولین بار برای خاصیت ضد باکتریایی روی پارچه پنبه‌ای پوشانده شدند. عملکرد پارچه پنبه‌ای تیمار شده با نانوکامپوزیت برای زمان‌های مختلف اختلاط محلول هیدروژل، زمان لایه‌برداری و غلظت نقره مورد آزمایش قرار گرفت. پارچه‌های پنبه‌ای تیمار شده با نانوکامپوزیت‌های نقره مبتنی بر هیدروژل CMC ۹۹. ۹ درصد کاهش را برای استافیلوکوکوس اورئوس (Sa) و کلبسیلا پنومونی (Kp) نشان دادند.

استفاده از نانوکامپوزیت‌های نقره بر پایه هیدروژل کربوکسی متیل سلولز بر روی پارچه‌های پنبه‌ای

پس از ده مرحله شستشوی پارچه پنبه‌ای تصفیه شده، هیچ گونه تغییر قابل توجهی در فعالیت ضد باکتریایی مشاهده نمی‌شود. از تجزیه و تحلیل SEM و AFM، ذرات نقره در اندازه نانو، به طور همگن توزیع شده، مشاهده شد. نمونه‌های تیمار شده نیز با استحکام کششی، آنالیز ترموگراویمتری (TGA)، آنالیز طیف سنجی مادون قرمز تبدیل (FTIR)، خواص جذب سیال و شاخص سفیدی مورد ارزیابی قرار گرفتند. تیمار پارچه پنبه‌ای با هیدروژل CMCF به میزان قابل توجهی بر سفیدی تأثیر نمی‌گذارد، اما مقادیر جذب پنبه را افزایش می‌دهد.

میکروارگانیسم‌هایی مانند قارچ‌ها، کپک‌ها، مخمر‌ها و باکتری‌ها می‌توانند اثرات مضر زیادی بر سلامت مصرف‌کننده منسوجات بگذارند، مانند آلرژی، عفونت، بیماری و…. این شکایات منجر به افزایش تقاضا برای محصولات نساجی تمیز، راحت و بهداشتی شد و نیاز فوری به تولید محصولات نساجی ضد میکروبی بود. این خواسته‌ها را می‌توان با ظهور فناوری‌های جدید بدون به خطر انداختن مسائل مربوط به ایمنی، سلامت انسان و محیط زیست تأمین کرد.

مواد نانومقیاس به دلیل ویژگی‌های شیمیایی و فیزیکی عالی که حجم بالا دارند، به عنوان عوامل ضد باکتری جدید مورد استفاده قرار گرفته‌اند. چندین نوع نانومواد مانند تیتانیوم، منیزیم، طلا و نقره به وجود آمده‌اند. در میان نانومواد فوق، نقره غیر سمی، فلز غیر آلی طبیعی و یک عامل ضد باکتری خوب است. علاوه بر این، اخیراً در نساجی به عنوان یک ماده جالب استفاده شده است. نیترات نقره معمولاً به عنوان یک عامل ضد میکروبی استفاده می‌شود. اگرچه نیترات نقره دارای فعالیت ضد میکروبی خوبی است، اما برای کاربرد در مواد نساجی به دلیل رنگ قهوه‌ای در هنگام قرار گرفتن در معرض نور، هوا و فرآیند‌های کاهش کنترل نشده مناسب نیست. با این حال، فعالیت ضد میکروبی عالی را می‌توان با نانوذرات نقره که بر روی مواد نساجی بدون تغییر رنگ قابل توجهی رسوب کرده است، به دست آورد.

دو شکل اصلی استفاده از نقره در منسوجات وجود دارد، ادغام یون‌های نقره در پلیمر و پوشش فیزیکی نقره بر روی پارچه. نقره در هر دو مورد از رشد طیف وسیع قارچ‌ها و باکتری‌ها جلوگیری می‌کند. رشد نانوذرات نقره بر روی سطح الیاف سلولزی با احیای مستقیم AgNO۳ با بیش از حد NaBH۴ آبی یا نور UV به دست می‌آید. با این حال، اکثر مطالعات در مورد اصلاح پارچه‌های پنبه‌ای با نانو نقره بر اساس کاربرد نانو نقره با استفاده از تثبیت‌کننده‌ها یا نانو نقره‌های تجاری سنتز شده‌اند.

عوامل مصنوعی که باعث نگرانی در مورد عوارض جانبی آن‌ها به عنوان اثر بر میکروارگانیسم‌های غیرهدف و آلودگی آب می‌شود، به طور گسترده در محصولات نساجی ضد میکروبی (مانند تریکلوزان، فلز و نمک‌های آن‌ها، آلی-فلزات و غیره) استفاده می‌شود. بنابراین تقاضا برای منسوجات ضد میکروبی مبتنی بر پلیمر‌های طبیعی و سازگار با محیط زیست افزایش می‌یابد. سلولز فراوان‌ترین پلیمر طبیعی است. سلولز و مشتقات آن سازگار با محیط زیست هستند، زیرا توسط چندین باکتری و قارچ موجود در هوا، آب و خاک تجزیه می‌شوند. کربوکسی متیل سلولز یکی از پرمصرف‌ترین مشتقات سلولز است.

در این مطالعه، هدف ما سنتز نانو ذرات نقره با استفاده از روش سبز و اعمال آن بر روی پارچه پنبه‌ای اصلاح‌شده بود. یون‌های نقره در هیدروژل کربوکسی متیل سلولز متصل به FA (CMCF) پراکنده شدند و پارچه‌های پنبه‌ای با این مخلوط درمان شدند. اثر غلظت نقره بر خواص ضد میکروبی پارچه پنبه بررسی شد. علاوه بر این، اثرات درمان بر روی پارچه‌های پنبه‌ای نیز با آنالیز مادون قرمز تبدیل فوریه-بازتاب کلی ضعیف شده (ATR-FTIR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آنالیز وزنی گرما (TGA)، استحکام کششی و اندازه‌گیری‌های شاخص WI مورد بررسی قرار گرفت.

نتیجه‌گیری

پارچه‌های پنبه‌ای با نانوکامپوزیت کربوکسی متیل سلولز اصلاح شدند تا خاصیت ضد باکتریایی به دست آورند. نمونه‌های پنبه تیمار شده با استفاده از SEM، ATRFTIR، TGA و استحکام کششی مشخص شدند. ذرات نقره به طور همگن در اندازه نانو روی سطح پنبه پخش می‌شوند. پارچه‌های پنبه‌ای تیمار شده ۹۹. ۹ درصد کاهش را برای استافیلوکوکوس اورئوس (Sa) و کلبسیلا پنومونی (Kp) برای تمام غلظت‌های نقره مورد مطالعه نشان دادند.

با این حال پس از ۱۰ سیکل شستشو، محلول پلیمری حاوی ۲×۱۰-۳ مولار نقره به ترتیب کاهش ۶۷. ۳۷۷ درصدی برای استافیلوکوکوس اورئوس و ۶۰. ۶۰۶ درصدی برای کلبسیلا پنومونی را نشان داد که مقادیر کاهش قابل قبولی نیز هستند. این احتمالاً به دلیل حذف بخشی از کربوکسی متیل سلولز روی سطح پارچه نخی پس از فرآیند شستشوی پارچه پنبه‌ای است. همچنین مشخص شد که مقادیر سفیدی پارچه پنبه‌ای پس از عملیات نانوکامپوزیت کربوکسی متیل سلولز کاهش می‌یابد که به موجب آن پنبه نیز ظرفیت حمل سیال را به دست می‌آورد. پارچه‌های پنبه‌ای که با نانوکامپوزیت CMCF/Ag تیمار شده‌اند، فعالیت ضدباکتریایی فوق‌العاده‌ای نسبت به میکروارگانیسم‌های گرم (+) و گرم (-) نشان دادند و ممکن است برای اهداف پزشکی مانند پانسمان زخم استفاده شوند.