Синтез та характеристика нанокомпозитів на основі полілактиду і наночастинок срібла, отриманих шляхом термохімічного відновлення іонів Ag+ природним чи синтетичним полімерами
The addition of silver ions or nanoparticles to impart antimicrobial properties to polymeric or other materials is a widely used method. However, it should be noted that the antiviral and antimicrobial effect of silver nanoparticles that come into contact with the environment, associated with their...
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/606 |
| 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_ | 1856543933140566016 |
|---|---|
| author | Demchenko, V. L. Iurzhenko, M. V. Kobylinskyi, S. M. Goncharenko, L. A. |
| author_facet | Demchenko, V. L. Iurzhenko, M. V. Kobylinskyi, S. M. Goncharenko, L. A. |
| author_sort | Demchenko, V. L. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:01:33Z |
| description | The addition of silver ions or nanoparticles to impart antimicrobial properties to polymeric or other materials is a widely used method. However, it should be noted that the antiviral and antimicrobial effect of silver nanoparticles that come into contact with the environment, associated with their size, with a decrease in the size of nanoparticles, their effectiveness increases sharply. In the present work, we used a biodegradable polymer polylactide (PLA), which is obtained by condensation of lactic acid or ring-opening polymerization of lactide. These studies will further contribute to the development of new safe materials, in particular for food packaging, which is undoubtedly an urgent problem.The work aims is to obtain the silver-containing polymer composites based on polylactide by thermochemical reduction of Ag+ ions using natural (chitosan) and synthetic (polyethyleneimine (PEI)) polymers and to study the structure, morphology, thermomechanical and antimicrobial properties of the obtained nanocomposites.Thermochemical reduction of Ag+ ions in the bulk of polymer films, containing PLA, silver palmitate as a precursor of Ag NP and reducing agent (PEI or chitosan), has been performed by keeping them at 100–170 °C within 5 minutes. The polymeric film composites, cast from chloroform solution, were heated in an oven using precise thermal regulator VRT-3. As a result of reduction, the films get attained silver color, the Ag content in the bulk of films varied from 1 to 4 wt. %, and the thickness of the films was 110 ?m. Structure, morphology, thermomechanical and antimicrobial properties of two types of nanocomposites – PLA-Ag-PEI and PLA-Ag-chitosan, formed by the thermochemical reduction of Ag+ in polymer films have been studied using wide-angle X-ray scattering (WAXS) (a DRON-4-07 diffractometer), a transmission electron microscope (TEM) (JEM-1230 JEOL, Japan), and thermomechanical analysis (a UIP-70M device). Antimicrobial activity of the obtained nanocomposites was investigated applying reference strains of opportunistic bacteria Staphylococcus aureus and Escherichia coli. It has been found that thermochemical reduction of Ag+ ions in the bulk of polymer films, when using synthetic or natural polymers (PEI or chitosan) as a reducing and stabilizing agent of silver nanoparticles occurs at 160 °C during 5 minutes. It has been found that the average size of Ag nanoparticles in the polymeric matrix is equal to ~ 7 and ~ 4 nm for PEI and chitosan, respectively. It has been shown that PLA-Ag-chitosan nanocomposites have much higher antimicrobial activity against S. aureus and E. coli strains as compared to PLA-Ag-PEI nanocomposites. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:34:29Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-606 |
| 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-6062022-06-29T10:01:33Z Synthesis and characterization of nanocomposites based on polylactide/silver nanoparticles, obtained by thermochemical reduction of Ag+ ions by natural or synthetic polymers Синтез та характеристика нанокомпозитів на основі полілактиду і наночастинок срібла, отриманих шляхом термохімічного відновлення іонів Ag+ природним чи синтетичним полімерами Demchenko, V. L. Iurzhenko, M. V. Kobylinskyi, S. M. Goncharenko, L. A. polylactide polyethyleneimine chitosan silver-containing nanocomposite structure morphology thermomechanical properties antimicrobial activity полілактид поліетиленімін хітозан срібловмісний нанокомпозит структура морфологія термомеханічні властивості антимікробна активність The addition of silver ions or nanoparticles to impart antimicrobial properties to polymeric or other materials is a widely used method. However, it should be noted that the antiviral and antimicrobial effect of silver nanoparticles that come into contact with the environment, associated with their size, with a decrease in the size of nanoparticles, their effectiveness increases sharply. In the present work, we used a biodegradable polymer polylactide (PLA), which is obtained by condensation of lactic acid or ring-opening polymerization of lactide. These studies will further contribute to the development of new safe materials, in particular for food packaging, which is undoubtedly an urgent problem.The work aims is to obtain the silver-containing polymer composites based on polylactide by thermochemical reduction of Ag+ ions using natural (chitosan) and synthetic (polyethyleneimine (PEI)) polymers and to study the structure, morphology, thermomechanical and antimicrobial properties of the obtained nanocomposites.Thermochemical reduction of Ag+ ions in the bulk of polymer films, containing PLA, silver palmitate as a precursor of Ag NP and reducing agent (PEI or chitosan), has been performed by keeping them at 100–170 °C within 5 minutes. The polymeric film composites, cast from chloroform solution, were heated in an oven using precise thermal regulator VRT-3. As a result of reduction, the films get attained silver color, the Ag content in the bulk of films varied from 1 to 4 wt. %, and the thickness of the films was 110 ?m. Structure, morphology, thermomechanical and antimicrobial properties of two types of nanocomposites – PLA-Ag-PEI and PLA-Ag-chitosan, formed by the thermochemical reduction of Ag+ in polymer films have been studied using wide-angle X-ray scattering (WAXS) (a DRON-4-07 diffractometer), a transmission electron microscope (TEM) (JEM-1230 JEOL, Japan), and thermomechanical analysis (a UIP-70M device). Antimicrobial activity of the obtained nanocomposites was investigated applying reference strains of opportunistic bacteria Staphylococcus aureus and Escherichia coli. It has been found that thermochemical reduction of Ag+ ions in the bulk of polymer films, when using synthetic or natural polymers (PEI or chitosan) as a reducing and stabilizing agent of silver nanoparticles occurs at 160 °C during 5 minutes. It has been found that the average size of Ag nanoparticles in the polymeric matrix is equal to ~ 7 and ~ 4 nm for PEI and chitosan, respectively. It has been shown that PLA-Ag-chitosan nanocomposites have much higher antimicrobial activity against S. aureus and E. coli strains as compared to PLA-Ag-PEI nanocomposites. Для створення різноманітних матеріалів з антимікробними властивостями широко використовуються іони або наночастинки срібла, які вводяться, зокрема, в полімерні композити. Однак противірусна та протимікробна дія наночастинок срібла, що контактують з навколишнім середовищем, пов'язана з їхнім розміром, зі зменшенням розміру наночастинок, їхня ефективність різко зростає. У цій роботі як полімерну основу використовували біодеградабельний полімер полілактид (ПЛА), який отримують шляхом поліконденсації молочної кислоти або полімеризації лактиду з розкриттям циклу. Ці дослідження в подальшому сприятимуть розробці нових безпечних матеріалів, зокрема при створенні пакувальних матеріалів для харчових продуктів, що на сьогодні, безперечно, є актуальною проблемою.Метою роботи було одержання срібловмісних полімерних композитів на основі полілактиду шляхом термохімічного відновлення іонів Ag+ з використанням природного (хітозан) та синтетичного (поліетиленімін (ПEI)) полімерів та вивчення структури, морфології, термомеханічних та протимікробних властивостей одержаних нанокомпозитів.Термохімічне відновлення іонів Ag+ у об’ємі полімерних плівок, що містили ПЛА, пальмітат срібла та відновник, проводили, витримуючи їх при температурі 100–170 °С протягом 5 хвилин. Зразки нагрівали в пічці з використанням високоточного терморегулятора ВРТ-3. Точність регулювання температури становила ± 0.5 °С. В результаті відновлення плівки набувають сріблястого кольору, вміст Ag в об’ємі плівок становив від 1 до 4 мас. %, товщина плівок становила 110 мкм. Структура, морфологія, термомеханічні та антимікробні властивості двох типів нанокомпозитів ПЛА-Ag-поліетиленімін (ПЕІ) та ПЛА-Ag-хітозан, сформованих шляхом термохімічного відновлення Ag+ у полімерних плівках, досліджено за допомогою ширококутного розсіювання рентгенівських променів на приладі ДРОН-4-07, трансмісійної електронної мікроскопії (TEM) (JEM-1230 JEOL, Японія), термомеханічного аналізу (УІП-70 М), а також антимікробних випробувань. Встановлено, що термохімічне відновлення іонів Ag+ в об’ємі полімерних плівок при використанні синтетичного або природного полімера (ПЕІ або хітозану) як відновника та стабілізуючого агента наночастинок срібла відбувається при 160 °С протягом 5 хвилин. Встановлено, що середній розмір наночастинок Ag у полімерній матриці дорівнює ~ 7 та ~ 4 нм при використанні ПЕІ та хітозану відповідно. Показано, що нанокомпозити ПЛА-Ag-хітозан мають значно вищу протимікробну активність щодо штамів S. aureus та E. coli порівняно з нанокомпозитами ПЛА-Ag-ПEI. 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/606 10.15407/hftp12.04.365 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 12 No. 4 (2021): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 365-373 Химия, физика и технология поверхности; Том 12 № 4 (2021): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 365-373 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 12 № 4 (2021): Хімія, фізика та технологія поверхні; 365-373 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp12.04 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/606/614 Copyright (c) 2021 V. L. Demchenko, M. V. Iurzhenko, S. M. Kobylinskyi, L. A. Goncharenko |
| spellingShingle | полілактид поліетиленімін хітозан срібловмісний нанокомпозит структура морфологія термомеханічні властивості антимікробна активність Demchenko, V. L. Iurzhenko, M. V. Kobylinskyi, S. M. Goncharenko, L. A. Синтез та характеристика нанокомпозитів на основі полілактиду і наночастинок срібла, отриманих шляхом термохімічного відновлення іонів Ag+ природним чи синтетичним полімерами |
| title | Синтез та характеристика нанокомпозитів на основі полілактиду і наночастинок срібла, отриманих шляхом термохімічного відновлення іонів Ag+ природним чи синтетичним полімерами |
| title_alt | Synthesis and characterization of nanocomposites based on polylactide/silver nanoparticles, obtained by thermochemical reduction of Ag+ ions by natural or synthetic polymers |
| title_full | Синтез та характеристика нанокомпозитів на основі полілактиду і наночастинок срібла, отриманих шляхом термохімічного відновлення іонів Ag+ природним чи синтетичним полімерами |
| title_fullStr | Синтез та характеристика нанокомпозитів на основі полілактиду і наночастинок срібла, отриманих шляхом термохімічного відновлення іонів Ag+ природним чи синтетичним полімерами |
| title_full_unstemmed | Синтез та характеристика нанокомпозитів на основі полілактиду і наночастинок срібла, отриманих шляхом термохімічного відновлення іонів Ag+ природним чи синтетичним полімерами |
| title_short | Синтез та характеристика нанокомпозитів на основі полілактиду і наночастинок срібла, отриманих шляхом термохімічного відновлення іонів Ag+ природним чи синтетичним полімерами |
| title_sort | синтез та характеристика нанокомпозитів на основі полілактиду і наночастинок срібла, отриманих шляхом термохімічного відновлення іонів ag+ природним чи синтетичним полімерами |
| topic | полілактид поліетиленімін хітозан срібловмісний нанокомпозит структура морфологія термомеханічні властивості антимікробна активність |
| topic_facet | polylactide polyethyleneimine chitosan silver-containing nanocomposite structure morphology thermomechanical properties antimicrobial activity полілактид поліетиленімін хітозан срібловмісний нанокомпозит структура морфологія термомеханічні властивості антимікробна активність |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/606 |
| work_keys_str_mv | AT demchenkovl synthesisandcharacterizationofnanocompositesbasedonpolylactidesilvernanoparticlesobtainedbythermochemicalreductionofagionsbynaturalorsyntheticpolymers AT iurzhenkomv synthesisandcharacterizationofnanocompositesbasedonpolylactidesilvernanoparticlesobtainedbythermochemicalreductionofagionsbynaturalorsyntheticpolymers AT kobylinskyism synthesisandcharacterizationofnanocompositesbasedonpolylactidesilvernanoparticlesobtainedbythermochemicalreductionofagionsbynaturalorsyntheticpolymers AT goncharenkola synthesisandcharacterizationofnanocompositesbasedonpolylactidesilvernanoparticlesobtainedbythermochemicalreductionofagionsbynaturalorsyntheticpolymers AT demchenkovl sinteztaharakteristikananokompozitívnaosnovípolílaktiduínanočastinoksríblaotrimanihšlâhomtermohímíčnogovídnovlennâíonívagprirodnimčisintetičnimpolímerami AT iurzhenkomv sinteztaharakteristikananokompozitívnaosnovípolílaktiduínanočastinoksríblaotrimanihšlâhomtermohímíčnogovídnovlennâíonívagprirodnimčisintetičnimpolímerami AT kobylinskyism sinteztaharakteristikananokompozitívnaosnovípolílaktiduínanočastinoksríblaotrimanihšlâhomtermohímíčnogovídnovlennâíonívagprirodnimčisintetičnimpolímerami AT goncharenkola sinteztaharakteristikananokompozitívnaosnovípolílaktiduínanočastinoksríblaotrimanihšlâhomtermohímíčnogovídnovlennâíonívagprirodnimčisintetičnimpolímerami |