Іммобілізація хітозану на поверхні трекових мембран
A method for the chitosan immobilization on the surface of track polyethyleneterephthalate membranes with a preliminary treatment of their surface by a water solution of sodium periodate is developed. The produced membranes have antibacterial characteristics stable in time.
Saved in:
| Date: | 2008 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7494 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Іммобілізація хітозану на поверхні трекових мембран / Т.В. Мурланова, П.В. Вакулюк, В.В. Нижник // Доп. НАН України. — 2008. — № 12. — С. 126-129. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860267787410210816 |
|---|---|
| author | Мурланова, Т.В. Вакулюк, П.В. Нижник, В.В. |
| author_facet | Мурланова, Т.В. Вакулюк, П.В. Нижник, В.В. |
| citation_txt | Іммобілізація хітозану на поверхні трекових мембран / Т.В. Мурланова, П.В. Вакулюк, В.В. Нижник // Доп. НАН України. — 2008. — № 12. — С. 126-129. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| description | A method for the chitosan immobilization on the surface of track polyethyleneterephthalate membranes with a preliminary treatment of their surface by a water solution of sodium periodate is developed. The produced membranes have antibacterial characteristics stable in time.
|
| first_indexed | 2025-12-07T19:02:19Z |
| format | Article |
| fulltext |
10. Walbiner M., Fisher H. Rate constants for the addition of the benzyl radical to C60 in solution // J. Phys.
Chem. – 1993. – 97 (19). – P. 4880–4881.
11. Туманский Б.Л. Исследование методом ЭПР радикальных реакций C60 и C70 // Изв. АН. Сер.
химия. – 1996. – № 10. – С. 2396–2406.
12. Liangbing G., Shaohua H., Xiang Z. et al. Fullerenes as a tert-Butylperoxy Radical Trap, Metal Catalyzed
Reaction of tert-Butyl Hydroperoxide with Fullerenes, and Formation of the First Fullerene Mixed Peroxides
C60(O)(OOtBu)4 and C70(OOtBu)10 // J. Amer. Chem. Soc. – 2002. – 124 (45). – P. 13384–13385.
Надiйшло до редакцiї 21.03.2008Iнститут бiоорганiчної хiмiї та нафтохiмiї
НАН України, Київ
УДК 541.18
© 2008
Т.В. Мурланова, П.В. Вакулюк, В.В. Нижник
Iммобiлiзацiя хiтозану на поверхнi трекових мембран
(Представлено членом-кореспондентом НАН України Ю.Ю. Керчею)
A method for the chitosan immobilization on the surface of track polyethyleneterephthalate
membranes with a preliminary treatment of their surface by a water solution of sodium periodate
is developed. The produced membranes have antibacterial characteristics stable in time.
Трековi мембрани, якi характеризуються сукупнiстю паралельних цилiндричних пор одна-
кового розмiру, знаходять застосування при водоочищеннi [1]. Значними недолiками є їх
гiдрофобнiсть, схильнiсть до бiологiчного забруднення та бiодеструкцiї [2, 3]. Поява бакте-
рiй на поверхнi мембран викликає падiння їх проникностi через блокування пор та спри-
чинює вторинне забруднення очищеної води продуктами метаболiзму [4]. Для запобiгання
вказаних явищ проводять дослiдження по розробцi методiв формування та модифiкування
мембран бiоцидними реагентами рiзної хiмiчної природи [4, 5].
Враховуючи викладене, авторами даного повiдомлення було отримано полiетилентереф-
талатнi мембрани з антибактерiальною активнiстю, шляхом iммобiлiзацiї на їх поверхнi
природного полiмеру хiтозану. Хiтозан є бiологiчно активним полiмером завдяки наявностi
в складi його макромолекул функцiональних груп, що мають позитивний заряд, який згубно
впливає на мiкроорганiзми. Цей полiмер є нетоксичним i ефективним при очищеннi та
знезараженнi води [5].
Матерiали i методи дослiджень. Нами використано трековi полiетилентерефталатнi
(ПЕТФ) мембрани з дiаметром пор 0,05 мкм (виробництво ОIЯД м. Дубна, Росiя), а також
хiтозан — полi-β-(1,4)-N-ацетил-D-глюкозамiн з молекулярною масою 400 кДа (“Fluka”).
Iммобiлiзацiю хiтозану на поверхню мембран проводили за такою методикою: вiдми-
тi етанолом мембрани витримували в 0,1 моль/л розчинi NaIO4 при 60–90 ◦С протягом
0,5–3 год (у середовищi повiтря або в атмосферi аргону), пiсля чого мембрани обробля-
ли 2% розчином хiтозану в оцтовiй кислотi при кiмнатнiй температурi протягом 0,5–24 год.
Загальна схема iммобiлiзацiї хiтозану має вигляд
126 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №12
Ступiнь прищеплення (СП, %) хiтозану до поверхнi мембран розраховували за форму-
лою:
СП =
Mмодиф − M0
M0
· 100%,
де M0 — маса вихiдної мембрани; Mмодиф — маса модифiкованої мембрани.
Дослiдження хiмiчного складу поверхневих шарiв мембран проводили методом IЧ спект-
роскопiї на спектрометрi TENSOR 37, BRUKER методом БПВВ. Для контролю змiни во-
допроникностi при модифiкуваннi мембран використовували стандартну цилiндричну ко-
мiрку непроточного типу Amicon 8200, (виробництво “Millipore Corporation”, США). Заряд
поверхнi мембран визначали на електрокiнетичному аналiзаторi (EKA, Anton Paar GmbH)
(1 · 10−3 моль/л розчин KCl). Бактерицидну активнiсть мембран дослiджували вiдносно
культури грамнегативної бактерiї Escherichia coli HB 101.
Результати та їх обговорення. Для ефективної iммобiлiзацiї хiтозану iнертну по-
верхню полiетилентерефталатних мембран потрiбно активувати, тобто утворити на нiй вiд-
повiднi реакцiйноздатнi групи, що комплементарнi до амiногруп хiтозану, зокрема групи
кислотного характеру [6, 7]. З цiєю метою було проведено активування поверхнi мембран
перйодатом натрiю.
Аналiз IЧ-спектрiв поверхнi мембран показує зростання iнтенсивностi валентних коли-
вань зв’язку С = О карбоксильної групи на частотi 1713,34 см−1, що є наслiдком додаткової
появи цих груп при її активуваннi перйодатом натрiю. Показано, що полiмераналогiчнi пе-
ретворення поверхнi полiетилентерефталату внаслiдок її обробки окисним реагентом NaIO4
приводять до появи на нiй карбоксильних полярних груп, здатних до взаємодiї з амiногрупа-
ми хiтозану. Для мембран, активованих в середовищi аргону спостерiгали бiльшу iнтенсив-
нiсть пiкiв поглинання. Це узгоджується з роботами по модифiкуванню поверхнi полiмерiв,
у яких показано, що в iнертнiй атмосферi активнiсть функцiональних груп зростає [8].
У результатi проведення iммобiлiзацiї хiтозану на активованих мембранах на IЧ-спект-
рах поверхнi мембрани з’являється смуга поглинання 3273,19 см−1, що вiдповiдає валентним
коливанням зв’язаної NH-групи N-однозамiщених амiдiв, а смуги 2967 та 2905 см−1 (валент-
нi асиметричнi коливання CH3-групи при бензольному кiльцi) збiльшують свою iнтенсив-
нiсть. Порiвняння IЧ-спектрiв поверхнi мембрани з iммобiлiзованим хiтозаном та вихiдного
хiтозану показує, що вiдбувається змiщення смуги валентних коливань вiльної амiногрупи
на частотi 3436,47 см−1 на частоту 3273,19 см−1, яка вiдповiдає зв’язанiй NH-групi N-одно-
замiщених амiдiв i є наслiдком хiмiчного прищеплення макромолекул хiтозану до поверхнi
активованої ПЕТФ мембрани.
Вплив умов попереднього активування розчином перйодату натрiю на ступiнь прищеп-
лення хiтозану iлюструє табл. 1. Данi таблицi показують, що iммобiлiзацiя хiтозану на
поверхнi активованих мембран вiдбувається ефективнiше, якщо процес активування про-
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №12 127
водити в атмосферi аргону. Встановлено, що на ПЕТФ мембранах активованих в атмо-
сферi аргону при 70 ◦С протягом 60 хв, ступiнь прищеплення хiтозану є максимальним
i становить 9,49%. Поява максимуму ступеня прищеплення на залежностях вiд часу та
температури є результатом врiвноваження двох процесiв — адсорбцiї та десорбцiї хiтоза-
ну на поверхнi мембран. Пiдвищення температури i збiльшення тривалостi модифiкування
призводять до часткової деструкцiї мембрани i втрати маси зразка (див. табл. 1).
У табл. 2 наведено данi по змiнi величини водопроникностi мембран пiсля iммобiлiза-
цiї хiтозану на їх поверхнi. Данi табл. 2 показують, що найбiльша змiна водопроникностi
спостерiгається при максимальному прищепленнi хiтозану, однак при цьому робочi харак-
теристики мембрани залишаються достатнiми для експлуатацiї.
З даних таблиць були обранi оптимальнi умови iммобiлiзацiї хiтозану на поверхнi ПЕТФ
мембран: температура 70◦С, 0,1 моль/л розчин NaIO4,тривалiсть активування 1 год., атмо-
сфера аргону. Результати вимiрювання ξ-потенцiалу поверхнi модифiкованих та немоди-
фiкованих мембран показують, що при iмобiлiзацiї хiтозану вiдбувається змiна електропо-
верхневих властивостей мембран (рис. 1).
Поверхня вихiдної мембрани має невеликий негативний заряд. Пiсля iммобiлiзацiї хiто-
зану протягом 30 хв. вiдбувається перезарядка поверхнi i вона набуває позитивного заряду.
Вiн бiльший для мембран, активованих в атмосферi аргону (крива 1 ). Зi збiльшенням три-
валостi модифiкування поверхневий заряд з часом перестає змiнюватись. Це є наслiдком
насичення поверхнi та пор мембрани хiтозаном.
Дослiдження антибактерiальних властивостей модифiкованих мембран показує, що вони
при достатнiй iммобiлiзацiї на них хiтозану характеризуються 100% бактерицидною актив-
нiстю.
Бактерициднiсть залежно вiд тривалостi витримування в розчинi хiтозану:
τ, год: 0; 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 3,0; 24,0;
бактерициднiсть, %: 0; 23; 52; 83; 100; 100; 100.
Таблиця 1. Влив умов активування ПЕТФ мембран розчином NaIO4 на ступiнь прищеплення хiтозану
(витримування в розчинi хiтозану 120 хв)
τ , хв
СП хiтозану, %
для повiтря для аргону
60 ◦С 70 ◦С 80 ◦С 90 ◦С 60 ◦С 70 ◦С 80 ◦С 90 ◦С
30 0,48 3,76 2,48 1,89 2,76 4,07 3,08 2,32
60 1,73 5,35 4,06 1,72 3,14 9,49 8,79 6,88
120 1,12 4,72 3,24 1,24 3,39 6,26 5,84 5,53
180 0,98 3,44 2,76 1,12 2,83 5,40 4,32 3,47
Таблиця 2. Влив умов активування ПЕТФ мембран розчином NaIO4 на їх водопроникнiсть (витримування
в розчинi хiтозану 120 хв)
τ , хв
Jv, л/м2
· год
для повiтря для аргону
60 ◦С 70 ◦С 80 ◦С 90 ◦С 60 ◦С 70 ◦С 80 ◦С 90 ◦С
30 102,93 96,92 96,92 90,41 70,41 56,92 53,42 80,42
60 88,97 88,55 90,91 96,49 72,93 41,07 42,35 76,37
120 91,99 89,71 92,14 101,16 61,27 47,02 48,70 80,85
180 93,09 89,90 96,90 129,42 69,38 45,13 51,24 96,49
128 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №12
Рис. 1. ξ-потенцiал поверхнi мембран вiд тривалостi iммобiлiзацiї хiтозану:
1 — активування в атмосферi аргону; 2 — з доступом повiтря
Ця властивiсть зберiгається 60 дiб, протягом яких на модифiкованих хiтозаном мембра-
нах рiст тестових культур E. coli HB 101 не спостерiгався.
Таким чином, у результатi виконаних експериментальних дослiджень отримано заряд-
женi полiетилентерефталатнi мембрани з гiдрофiлiзованою поверхнею, що проявляють ан-
тибактерiальнi властивостi, якi залишаються стабiльними тривалий час при вiдносно не-
змiннiй водопроникностi. Цей метод iммобiлiзацiї може бути рекомендований для запобi-
гання забрудненню мембран у процесах водоочищення та фракцiонування.
1. Papra A., Hicke H.-G., Paul D. Synthesis of Peptides onto the Surface of Poly(ethylene terephthalate)
Particle Track Membranes // J. Appl. Polym. Sci. – 1999. – 74. – P. 1669–1674.
2. Li J., Maekawa Y., Yamaki T., Yoshida M. Chemical Modification of a Poly(ethylene terephthalate) Surface
by the Selective Alkylation of Acid Action // Macromol. Chem. Phys. – 2002. – 203, No 17. – P. 2470–2474.
3. Launay A., Thominette F., Verdu J. Hydrolysis of Poly(ethelene terephthalate): a Kinetic Study // Polym.
Degrad. and Stabil. – 1994. – 46. – P. 319–324.
4. Huh M.W., Kang I.-K., Lee D.H., et al. Surface Characterization and Antibacterial Activity of Chitosan-
Grafted Poly(ethylene terephthalate) Prepared by Plasma Glow Discharge // J. Appl. Polym. Sci. – 2001. –
81. – P. 2769–2778.
5. Alimuniar A., Zainuddin R. An economical technique for producing chitosan // Advances in Chitin and
Chitosan / Ed. by C. J. Brine, P.A. Sanford, J. P. Zikakis. – London: Elsevier, 1992. – P. 1201–1203.
6. Zhang X., Bai R. Immobilization of Chitosanon Nylon 6, 6 and PET Granules Through Hydrolysis
Pretreatment // J. Appl. Polym. Sci. – 2003. – 90. – 3973–3979.
7. Bratskaya S., Marinin D., Nitschke M. at al. Polypropylene Surface Functionalization with Chitosan //
J. Adhes. Sci. Technol. – 2004. – 18, No 10. – 1173–1186.
8. Sacak M., Celtik М. Hydrogen Peroxide Initiated Grafting of Acrylamide onto Poly(ethylene terephthalate)
Fibers in Benzyl Alcohol // J. Appl. Polym. Sci. – 1996. – 59. – P. 1191–1194.
Надiйшло до редакцiї 09.04.2008Нацiональний унiверситет “Києво-Могилянська академiя”
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №12 129
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-7494 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T19:02:19Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Мурланова, Т.В. Вакулюк, П.В. Нижник, В.В. 2010-03-31T16:17:42Z 2010-03-31T16:17:42Z 2008 Іммобілізація хітозану на поверхні трекових мембран / Т.В. Мурланова, П.В. Вакулюк, В.В. Нижник // Доп. НАН України. — 2008. — № 12. — С. 126-129. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7494 541.18 A method for the chitosan immobilization on the surface of track polyethyleneterephthalate membranes with a preliminary treatment of their surface by a water solution of sodium periodate is developed. The produced membranes have antibacterial characteristics stable in time. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Хімія Іммобілізація хітозану на поверхні трекових мембран Article published earlier |
| spellingShingle | Іммобілізація хітозану на поверхні трекових мембран Мурланова, Т.В. Вакулюк, П.В. Нижник, В.В. Хімія |
| title | Іммобілізація хітозану на поверхні трекових мембран |
| title_full | Іммобілізація хітозану на поверхні трекових мембран |
| title_fullStr | Іммобілізація хітозану на поверхні трекових мембран |
| title_full_unstemmed | Іммобілізація хітозану на поверхні трекових мембран |
| title_short | Іммобілізація хітозану на поверхні трекових мембран |
| title_sort | іммобілізація хітозану на поверхні трекових мембран |
| topic | Хімія |
| topic_facet | Хімія |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7494 |
| work_keys_str_mv | AT murlanovatv ímmobílízacíâhítozanunapoverhnítrekovihmembran AT vakulûkpv ímmobílízacíâhítozanunapoverhnítrekovihmembran AT nižnikvv ímmobílízacíâhítozanunapoverhnítrekovihmembran |