Plasma deposition of antimicrobial coatings based on silver and copper on polypropylene

• Autorzy: Woskowicz Ewa , Łożyńska Monika , Kowalik-Klimczak Anna , Kacprzyńska-Gołacka Joanna , Osuch-Słomka Edyta , Piasek Artur , Gradoń Leon

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2020.1.5

Warianty tytułu

PL

Plazmowa depozycja antybakteryjnych powłok srebra i miedzi na powierzchni polipropylenu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper addresses the issue of plasma treatment of the surface of polypropylene (PP) using sputtering of silver (Ag) and copper (Cu) and their oxides with MS-PVD in order to impart antimicrobial activity. It was found that plasma treatment of PP with Cu and Ag based layers allows to provide excellent antimicrobial properties due to a constant release of metal ions. The samples of PP treated with Cu and CuO were characterized by highest antimicrobial properties and stability of the coatings. The most stable and least effective coating against bacteria was Ag-PP sample. In turn, AgO-PP was characterized by the lowest stability in aqueous conditions and strong antimicrobial activity. It was found that leaching of metal ions from the surface of treated PP even in exceptional levels plays a crucial role in bactericidal activity.

PL

Niniejsza praca dotyczy plazmowej obróbki powierzchni polipropylenu (PP) przy użyciu miedzi (Cu) i srebra (Ag) oraz ich tlenków. Powłoki Cu, CuO, Agi AgO, wytworzone na powierzchni PP metodą rozpylania magnetronowego MS-PVD, zbadano pod względem morfologii, składu, stabilności i właściwości antybakteryjnych. Materiały powierzchniowo zmodyfikowane przy użyciu Cu i CuO charakteryzowały się najsilniejszymi właściwościami przeciwbakteryjnymi i najmniejszą stabilnością i trwałością w środowisku wodnym. Powłoka AgO wykazywała najmniejszą stabilność w warunkach wodnych i silną aktywność przeciwbakteryjną, natomiast powłoka Ag wykazywała największą stabilność, a zarazem najsłabsze działanie przeciwbakteryjne. Uzyskane wyniki wskazują, że uwalniane z naniesionych powłok jony, nawet w niewielkim stężeniu, wykazują silne działanie antybakteryjne.

Słowa kluczowe

EN

polypropylene; plasma treatment; silver; copper; antibacterial properties

PL

polipropylen; obróbka plazmowa; srebro; miedź; właściwości antybakteryjne

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 65, nr 1
• Strony: 33--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 44 poz., rys. kolor.

Twórcy

autor

Woskowicz Ewa

• ŁUKASIEWICZ Research Network-Institute for Sustainable Technologies (ŁUKASIEWICZ-ITEE), Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, Poland

autor

Łożyńska Monika

• ŁUKASIEWICZ Research Network-Institute for Sustainable Technologies (ŁUKASIEWICZ-ITEE), Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, Poland

autor

Kowalik-Klimczak Anna

• ŁUKASIEWICZ Research Network-Institute for Sustainable Technologies (ŁUKASIEWICZ-ITEE), Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, Poland

autor

Kacprzyńska-Gołacka Joanna

• ŁUKASIEWICZ Research Network-Institute for Sustainable Technologies (ŁUKASIEWICZ-ITEE), Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, Poland

autor

Osuch-Słomka Edyta

• ŁUKASIEWICZ Research Network-Institute for Sustainable Technologies (ŁUKASIEWICZ-ITEE), Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, Poland

autor

Piasek Artur

• ŁUKASIEWICZ Research Network-Institute for Sustainable Technologies (ŁUKASIEWICZ-ITEE), Pułaskiego 6/10, 26-600 Radom, Poland

autor

Gradoń Leon

• Warsaw University of Technology, Faculty of Chemical and Process Engineering, Waryńskiego 1, 00-645 Warsaw, Poland

Bibliografia

• [1] Maitz M.F.: Biosurface and Biotribology 2015, 1, 161. https://doi.org/10.1016/j.bsbt.2015.08.002
• [2] Sorrentino A., Gorrasi G., Vittoria V.: Trends in Food Science & Technology 2007, 18, 84. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2006.09.004
• [3] North E.J., Halden R.U.: Reviews on Environmental Health 2013, 28, 1. https://doi.org/10.1515/reveh-2012-0030
• [4] Jamal M., Ahmad W., Andleeb S. et al.: Journal of the Chinese Medical Association 2018, 1, 7. https://doi.org/10.1016/j.jcma.2017.07.012
• [5] Kołwzan B.: Ochrona Środowiska 2011, 33, 3.
• [6] Tilahun A., Haddis S., Teshale A. et al.: International Journal of Microbiological Research 2016, 3, 63. https://doi.org/10.5829/idosi.ijmr.2016.63.73
• [7] Vanysacker L., Denis C., Declerck P. et al.: BioMed Research International 2013, 1. http://dx.doi.org/10.1155/2013/470867
• [8] Sztuk-Sikorska E., Gradoń L.: Chemical and Process Engineering 2016, 37, 319. https://doi.org/10.1515/cpe-2016-0026
• [9] Kowalik-Klimczak A., Stanisławek E.: Desalination and Water Treatment 2018, 128, 364. https://doi.org/10.5004/dwt.2018.22981
• [10] Ham S.Y., Kim H.-S., Jang Y. et al.: Fuel 2019, 250, 79. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.03.145
• [11] Kowalik-Klimczak A., Stanisławek E., Kacprzyńska-Gołacka J. et al.: Desalination and Water Treatment 2018, 128, 243. https://doi.org/10.5004/dwt.2018.22868
• [12] Gizaw M., Thompson J., Faglie A. et al.: Bioengineering 2018, 5, 9. https://doi.org/10.3390/bioengineering5010009
• [13] Smithers G.W., International Dairy Journal 2015, 48, 2. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2015.01.011
• [14] Brunetti A., Macedonio F., Barbieri G. et al.: Environmental Engineering Research 2015, 20, 307. https://doi.org/10.4491/eer.2015.074
• [15] Palza H.: International Journal of Molecular Sciences 2015, 16, 1099. https://doi.org/10.3390/ijms16012099
• [16] Rzanek-Boroch Z., Dziadczyk P., Czajkowska D. et al.: EPJ Applied Physics 2013, 61, 24316. https://doi.org/10.1051/epjap/2012120410
• [17] Gancarz I., Poźniak G., Bryjak M. et al.: Acta Polymerica 1999, 50, 317. h t t p : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 0 2 / ( S I C I ) 1 5 2 1 -4044(19990901)50:9<317::AID-APOL317>3.0.CO;2-Q
• [18] Ho C.H., Tobis J., Sprich C. et al.: Advanced Materials 2004, 16, 957. https://doi.org/10.1002/adma.200306253
• [19] Delgado K., Quijada R., Palma R. et al.: Letters in Applied Microbiology 2011, 1, 50. https://doi.org/10.1111/j.1472-765X.2011.03069.x
• [20] Ren G., Hub D., Cheng E.W.C.: International Journal of Antimicrobial Agents 2009, 33, 587. https://doi.org/10.1016/j.ijantimicag.2008.12.004
• [21] Park H.J., Kim J.Y., Kim J. et al.: Water Resource 2009, 43 1027. https://doi.org/10.1016/j.watres.2008.12.002
• [22] Thomas S., Mozetič M., Cvelbar U.: “Non-Thermal Plasma Technology for Polymeric Materials –Applications in Composites, Nanostructured Materials and Biomedical Fields”, Elsevier Science, United States 2018.
• [23] Cruz M.C., Ruano G., Wolf M. et al.: Chemical Engineering Research and Design 2015, 94, 524. https://doi.org/10.1016/j.cherd.2014.09.014
• [24] Ciszewski A., Gancarz I., Kunicki J. et al.: Surface & Coatings Technology 2006, 201. https://doi.org/3676, 10.1016/j.surfcoat.2006.08.146
• [25] Kacprzyńska-Gołacka J., Kowalik-Klimczak A., Skowroński J. et al.: Polimery 2018, 63, 353. https://doi.org/10.14314/polimery.2018.5.4
• [26] Mazurkiewicz A., Smolik J.: Archives of Metallurgy and Materials 2015, 60, 2161. https://doi.org/10.1515/amm-2015-0362
• [27] Mazurkiewicz A.: „Nanonauki i nanotechnologie. Stan i perspektywy rozwoju”. Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji – Państwowego Instytutu Badawczego, Radom 2007.
• [28] Marambio-Jones C., Hoek E.M.V.: Journal of Nanoparticle Research 2010, 12, 1531. https://doi.org/10.1007/s11051-010-9900-y
• [29] ASTM E2149-13a Standard Test Method for Determining the Antimicrobial Agents Under Dynamic Contact Conditions, 2013. https://doi.org/10.1007/s11051-010-9900-y
• [30] Huhtamäki T., Tian X., Korhonen J.T. et al.: Nature Protocols 2018, 13, 1521. https://doi.org/10.1038/s41596-018-0003-z
• [31] Ragesh P., Ganesh V.A., Nair S.V. et al.: Journal of Materials Chemistry A 2014, 36, 14773. https://doi.org/10.1039/C4TA02542C
• [32] Faille C., Jullien C., Fontaine F. et al.: Canadian Journal of Microbiology 2002, 8, 728. https://doi.org/10.1139/w02-063
• [33] Van Berkel A.M., Bruno M.J., Bergman J.J.M.H. et al.: Endoscopy 2003, 35, 478. https://doi.org/10.1055/s-2003-39666
• [34] Fu Y., Du H., Sun Ch.Q.: Thin Solid Films 2003, 424, 107. https://doi.org/10.1016/S0040-6090(02)00908-2
• [35] Paldey S., Deevi S.C.: Material Science Engineering 2003, 342, 58. https://doi.org 10.1016/S0921-5093(02)00259-9
• [36] Gibeop N., Lee D.W., Prasad Ch.V. et al.: Advanced Composite Materials 2013, 6, 389. https://doi.org/10.1080/09243046.2013.843814
• [37] Benı́teza F., Martı́neza E., Galán M. et al.: Surface and Coatings Technology 2000, 125, 383. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(99)00581-2
• [38] Dobrzański L.A., Śliwa A., Żukowska L.W. et al.: The Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 2010, 42, 33.
• [39] D’Avico L., Beltrami R., Lecis N. et al.: Coatings 2019, 9, 7. https://doi.org/10.3390/coatings9010007
• [40] Prabhu S., Poulose E.K.: International Nano Letters 2012, 2, 32. https://doi.org/10.1186/2228-5326-2-32
• [41] Feng Q.L., Wu J., Chen G.Q. et al.: Journal of Biomedical Material Research 2000, 4, 662. h t t p s : / / d o i . o r g / 1 0 . 1 0 0 2 / 1 0 9 7 --4636(20001215)52:4<662::AID-JBM10>3.0.CO;2-3
• [42] Woo K.J., Hye Ch.K., Ki W.K. et al: Applied and Environmental Biotechnology 2008, 7, 2171. https://doi.org/10.1128/AEM.02001-07
• [43] Lemire J.A., Harrison J.J., Turner R.J.: Nature Reviews Microbiology 2013, 11, 371. https://doi.org/10.1038/nrmicro3028
• [44] Russel A.D.: Journal of Antimicrobial Chemotherapy 2003, 52, 750. https://doi.org/10.1093/jac/dkg422

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).