Особливості синтезу та бактерицидні властивості наносрібла в колоїдних розчинах, плівках SiO2 та в структурі текстилю: огляд
The aim of this work is a comparative analysis of the biocidal efficiency of Ag nanoparticles (NPs) in the colloidal state, in the structure of films and dispersions of SiO2 and in the composition of textile fabrics, dependent on the method of synthesis, based on literature data and on own researche...
Gespeichert in:
| Datum: | 2021 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2021
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/603 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543931462844416 |
|---|---|
| author | Eremenko, A. M. Petryk, I. S. Mukha, Y. P. Vityuk, N. V. Smirnova, N. P. Rudenko, A. D. |
| author_facet | Eremenko, A. M. Petryk, I. S. Mukha, Y. P. Vityuk, N. V. Smirnova, N. P. Rudenko, A. D. |
| author_sort | Eremenko, A. M. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:01:33Z |
| description | The aim of this work is a comparative analysis of the biocidal efficiency of Ag nanoparticles (NPs) in the colloidal state, in the structure of films and dispersions of SiO2 and in the composition of textile fabrics, dependent on the method of synthesis, based on literature data and on own researches. Chemical reduction of silver (with borohydrides, hydrogen, hydrazine, etc.) allows one to adjust and control the size and shape of NPs. The shape of the NPs is mostly spherical, what is confirmed by the presence of a band of surface plasmon resonance in absorption spectra and by electron microscopy measurements. To prevent aggregation of NPs obtained by the method of chemical reduction in solution, the optimal ratio of two stabilizers based on surfactants and polymer at their minimum concentration was found, namely NaBH4 as a reductant and polyvinylpyrrolidone + sodium dodecyl sulfate as binary stabilizer of Ag NPs, with bactericidal activity of 99 % and stability for more than 3 years. Chemical reduction of silver ions was carried out also by the amino acid tryptophan (Trp) which has a dual function – a biocompatible reducing agent and stabilizer of silver NPs while maintaining their shape, size and stability for long-term use.Effective methods of photochemical synthesis of Ag NPs have been developed in different ways: by UV irradiation of Ag+ ions in solution in the presence of solid-state photosensitizer SiO2 with adsorbed benzophenone (SiO2/BPh); by UV irradiation of Ag+ ions in solution in the presence of the amino acid tryptophan (Trp); on silica surface when Ag/SiO2 sol-gel films production via irradiation of adsorbed Ag+ ions on SiO2 film (Ag+/SiO2) in the BPh solution. It is shown that when Ag NPs are adsorbed on the surface of highly dispersed SiO2, the logarithm of the reduction of microorganisms reduces and the time of their deactivation increases.A cheap and convenient way to modify of cotton textiles with Ag NPs by soft heat treatment of Ag+/cotton samples with high (90–95 %) efficiency of destruction of bacteria E. coli, K. pneumoniae, E. aerogenes, P. vulgaris, S. aureus, C. albicans, etc., with saving of biocidal activity after 5 cycles of washing has been developed. The dynamics of silver ions release from the surface of NPs in the structure of textile upon their contact with water for 72 hours and the number of irreversibly bound particles have been studied. The electrical resistance of the tissue is proportional to the quantity of NPs. That is NPs in the structure are in different degrees of binding, a certain part of them is retained (adsorbed) irreversibly, saving bactericidal properties after repeated contacts with water. On the basis of literature analysis it is shown that ecologically safe “green synthesis” is a promising way to silver NPs produce with pronounced bactericidal efficiency, which is becoming more common due to the large resource of cheap plant raw materials. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:34:27Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-603 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:21Z |
| publishDate | 2021 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-6032022-06-29T10:01:33Z Peculiarities of synthesis and bactericidal properties of nanosilver in colloidal solutions, SiO2 films and in the textile structure: a review Особливості синтезу та бактерицидні властивості наносрібла в колоїдних розчинах, плівках SiO2 та в структурі текстилю: огляд Eremenko, A. M. Petryk, I. S. Mukha, Y. P. Vityuk, N. V. Smirnova, N. P. Rudenko, A. D. silver ions silver nanoparticles chemical reduction photochemical reduction stabilization colloids SiO2 films SiO2 dispersions textile bactericidal activity іони срібла наночастинки срібла хімічне відновлення фотохімічне відновлення стабілізація колоїди SiO2 плівки дисперсії SiO2 текстиль бактерицидна активність The aim of this work is a comparative analysis of the biocidal efficiency of Ag nanoparticles (NPs) in the colloidal state, in the structure of films and dispersions of SiO2 and in the composition of textile fabrics, dependent on the method of synthesis, based on literature data and on own researches. Chemical reduction of silver (with borohydrides, hydrogen, hydrazine, etc.) allows one to adjust and control the size and shape of NPs. The shape of the NPs is mostly spherical, what is confirmed by the presence of a band of surface plasmon resonance in absorption spectra and by electron microscopy measurements. To prevent aggregation of NPs obtained by the method of chemical reduction in solution, the optimal ratio of two stabilizers based on surfactants and polymer at their minimum concentration was found, namely NaBH4 as a reductant and polyvinylpyrrolidone + sodium dodecyl sulfate as binary stabilizer of Ag NPs, with bactericidal activity of 99 % and stability for more than 3 years. Chemical reduction of silver ions was carried out also by the amino acid tryptophan (Trp) which has a dual function – a biocompatible reducing agent and stabilizer of silver NPs while maintaining their shape, size and stability for long-term use.Effective methods of photochemical synthesis of Ag NPs have been developed in different ways: by UV irradiation of Ag+ ions in solution in the presence of solid-state photosensitizer SiO2 with adsorbed benzophenone (SiO2/BPh); by UV irradiation of Ag+ ions in solution in the presence of the amino acid tryptophan (Trp); on silica surface when Ag/SiO2 sol-gel films production via irradiation of adsorbed Ag+ ions on SiO2 film (Ag+/SiO2) in the BPh solution. It is shown that when Ag NPs are adsorbed on the surface of highly dispersed SiO2, the logarithm of the reduction of microorganisms reduces and the time of their deactivation increases.A cheap and convenient way to modify of cotton textiles with Ag NPs by soft heat treatment of Ag+/cotton samples with high (90–95 %) efficiency of destruction of bacteria E. coli, K. pneumoniae, E. aerogenes, P. vulgaris, S. aureus, C. albicans, etc., with saving of biocidal activity after 5 cycles of washing has been developed. The dynamics of silver ions release from the surface of NPs in the structure of textile upon their contact with water for 72 hours and the number of irreversibly bound particles have been studied. The electrical resistance of the tissue is proportional to the quantity of NPs. That is NPs in the structure are in different degrees of binding, a certain part of them is retained (adsorbed) irreversibly, saving bactericidal properties after repeated contacts with water. On the basis of literature analysis it is shown that ecologically safe “green synthesis” is a promising way to silver NPs produce with pronounced bactericidal efficiency, which is becoming more common due to the large resource of cheap plant raw materials. Метою даної роботи є порівняльний аналіз біоцидної ефективності наночастинок Ag (НЧ) у колоїдному стані, структурі плівок і дисперсій SiO2 та в складі текстильних тканин, в залежності від методу синтезу, на основі літературних даних та власних досліджень. Хімічне відновлення срібла (борогідридами, воднем, гідразином тощо) дозволяє регулювати і контролювати розмір і форму НЧ. Форма НП переважно сферична, що підтверджується наявністю смуги поверхневого плазмонного резонансу в спектрах поглинання та електронно-мікроскопічними дослідженнями. Для запобігання агрегації НЧ, отриманих методом хімічного відновлення в розчині, було встановлено оптимальне співвідношення двох стабілізаторів на основі ПАР та полімера полівінілпіролідон + додецилсульфат натрію як бінарний стабілізатор Ag НЧ при їх мінімальній концентрації, та NaBH4 як відновника, з бактерицидною активністю 99 % та стабільністю НЧ понад 3 роки. Хімічне відновлення іонів срібла здійснювалось також амінокислотою триптофан (Trp), яка виконує подвійну функцію - біосумісний відновник та стабілізатор НЧ срібла, при збереженні їхньої форми, розміру та високої стабільності.Ефективні методи фотохімічного синтезу НЧ Ag розроблені різними способами: шляхом УФ-опромінення іонів Ag+ у розчині в присутності твердого фотосенсибілізатора SiO2 з адсорбованим бензофеноном (SiO2/BPh); шляхом УФ-опромінення іонів Ag+ у розчині в присутності Trp; на поверхні кремнезему при золь-гель синтезі плівок Ag+/SiO2 шляхом опромінення адсорбованих іонів Ag+ на плівці SiO2 у розчині BPh. Показано, що при адсорбції НЧ Ag на поверхні високодисперсного SiO2 логарифм ступеня відновлення мікроорганізмів зменшується, а час їхньої дезактивації збільшується.Розроблено дешевий і зручний спосіб модифікації бавовняного текстилю за допомогою НЧ Ag шляхом м’якої термічної обробки зразків бавовни, просоченої іонами срібла, з високою (90–95 %) ефективністю знищення бактерій E. coli, K. pneumoniae, E. aerogenes, P. vulgaris, S. aureus, C. albicans та ін., із збереженням біоцидної активності після 5 циклів прання. Вивчено динаміку вимивання (десорбції) іонів срібла з поверхні НЧ у структурі текстилю при їхньому контакті з водою протягом 72 годин та вивчено кількість необоротно зв'язаних частинок. Електричний опір тканини пропорційний кількості НЧ, тобто НЧ у структурі знаходяться в різному ступені зв’язування, певна їх частина адсорбується необоротно, зберігаючи бактерицидні властивості після багаторазових контактів з водою. На основі аналізу літератури показано, що екологічно безпечний “зелений синтез” є перспективним способом отримання НЧ срібла з вираженою бактерицидною ефективністю, який стає все більш поширеним завдяки великому ресурсу дешевої рослинної сировини. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2021-11-27 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/603 10.15407/hftp12.04.326 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 12 No. 4 (2021): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 326-343 Химия, физика и технология поверхности; Том 12 № 4 (2021): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 326-343 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 12 № 4 (2021): Хімія, фізика та технологія поверхні; 326-343 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp12.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/603/611 Copyright (c) 2021 A. M. Eremenko, I. S. Petryk, Y. P. Mukha, N. V. Vityuk, N. P. Smirnova, A. D. Rudenko |
| spellingShingle | іони срібла наночастинки срібла хімічне відновлення фотохімічне відновлення стабілізація колоїди SiO2 плівки дисперсії SiO2 текстиль бактерицидна активність Eremenko, A. M. Petryk, I. S. Mukha, Y. P. Vityuk, N. V. Smirnova, N. P. Rudenko, A. D. Особливості синтезу та бактерицидні властивості наносрібла в колоїдних розчинах, плівках SiO2 та в структурі текстилю: огляд |
| title | Особливості синтезу та бактерицидні властивості наносрібла в колоїдних розчинах, плівках SiO2 та в структурі текстилю: огляд |
| title_alt | Peculiarities of synthesis and bactericidal properties of nanosilver in colloidal solutions, SiO2 films and in the textile structure: a review |
| title_full | Особливості синтезу та бактерицидні властивості наносрібла в колоїдних розчинах, плівках SiO2 та в структурі текстилю: огляд |
| title_fullStr | Особливості синтезу та бактерицидні властивості наносрібла в колоїдних розчинах, плівках SiO2 та в структурі текстилю: огляд |
| title_full_unstemmed | Особливості синтезу та бактерицидні властивості наносрібла в колоїдних розчинах, плівках SiO2 та в структурі текстилю: огляд |
| title_short | Особливості синтезу та бактерицидні властивості наносрібла в колоїдних розчинах, плівках SiO2 та в структурі текстилю: огляд |
| title_sort | особливості синтезу та бактерицидні властивості наносрібла в колоїдних розчинах, плівках sio2 та в структурі текстилю: огляд |
| topic | іони срібла наночастинки срібла хімічне відновлення фотохімічне відновлення стабілізація колоїди SiO2 плівки дисперсії SiO2 текстиль бактерицидна активність |
| topic_facet | silver ions silver nanoparticles chemical reduction photochemical reduction stabilization colloids SiO2 films SiO2 dispersions textile bactericidal activity іони срібла наночастинки срібла хімічне відновлення фотохімічне відновлення стабілізація колоїди SiO2 плівки дисперсії SiO2 текстиль бактерицидна активність |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/603 |
| work_keys_str_mv | AT eremenkoam peculiaritiesofsynthesisandbactericidalpropertiesofnanosilverincolloidalsolutionssio2filmsandinthetextilestructureareview AT petrykis peculiaritiesofsynthesisandbactericidalpropertiesofnanosilverincolloidalsolutionssio2filmsandinthetextilestructureareview AT mukhayp peculiaritiesofsynthesisandbactericidalpropertiesofnanosilverincolloidalsolutionssio2filmsandinthetextilestructureareview AT vityuknv peculiaritiesofsynthesisandbactericidalpropertiesofnanosilverincolloidalsolutionssio2filmsandinthetextilestructureareview AT smirnovanp peculiaritiesofsynthesisandbactericidalpropertiesofnanosilverincolloidalsolutionssio2filmsandinthetextilestructureareview AT rudenkoad peculiaritiesofsynthesisandbactericidalpropertiesofnanosilverincolloidalsolutionssio2filmsandinthetextilestructureareview AT eremenkoam osoblivostísintezutabaktericidnívlastivostínanosríblavkoloídnihrozčinahplívkahsio2tavstrukturítekstilûoglâd AT petrykis osoblivostísintezutabaktericidnívlastivostínanosríblavkoloídnihrozčinahplívkahsio2tavstrukturítekstilûoglâd AT mukhayp osoblivostísintezutabaktericidnívlastivostínanosríblavkoloídnihrozčinahplívkahsio2tavstrukturítekstilûoglâd AT vityuknv osoblivostísintezutabaktericidnívlastivostínanosríblavkoloídnihrozčinahplívkahsio2tavstrukturítekstilûoglâd AT smirnovanp osoblivostísintezutabaktericidnívlastivostínanosríblavkoloídnihrozčinahplívkahsio2tavstrukturítekstilûoglâd AT rudenkoad osoblivostísintezutabaktericidnívlastivostínanosríblavkoloídnihrozčinahplívkahsio2tavstrukturítekstilûoglâd |