Biocompatibility of electrospun PVA-based nanocomposite with chemical vapor deposition-derived graphene monolayer

• Autorzy: Sasmazel Hilal Turkoglu , Alazzawi Marwa , Sadhu Verra , Gozutok Melike

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2024.11.5

Warianty tytułu

PL

Biokompatybilność nanokompozytu na bazie elektroprzędzonego PVA z monowarstwowym grafenem otrzymanym metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The biocompatibility of electrospun PVA with monolayer graphene obtained by chemical vapor deposition (PVA/CVD-grown MLG) nanocomposite was investigated. The properties of PVA/ CVD-grown MLG nanocomposite were compared with those of electrospun PVA mat. Raman analysis confirmed the presence of graphene monolayer on PVA. Although no significant changes in tensile properties were observed, the electrical conductivity increased from 0.1 (PVA mat) to 0.4 μS/cm (PVA/ CVD-grown MLG). Thermal stability was also increased, as evidenced by the higher onset temperature and temperature of maximum decomposition rate determined by TGA. The contact angle decreased slightly, which resulted in higher PBS absorption and degradation of the nanocomposite. Water vapor transmission rate (WVTR) decreased from 40 (PVA mat) to 37 g/m2 h (PVA/CVD-grown MLG). Cell culture studies showed better cell viability, population, and growth in the case of PVA/CVD-grown MLG nanocomposite due to improved physical, chemical and mechanical properties.

PL

Zbadano biokompatybilność nanokompozytu elektroprzędzonego PVA i monowarstwowego grafenu otrzymanego metodą chemicznego osadzania z fazy gazowej. Właściwości nanokompozytu porównano z właściwościami elektroprzedzonej maty PVA. Analiza Ramana potwierdziła obecność monowarstwy grafenu na PVA. Pomimo, że nie stwierdzono istotnych zmian właściwości mechanicznych przy rozciąganiu, to przewodnictwo elektryczne wzrosło z 0,1 (mata PVA) do 0,4 μS/cm (nanokompozyt). Zwiększyła się również stabilność termiczna, o czym świadczy wyższa temperatura początku rozkładu i maksymalnej szybkości rozkładu oznaczona metodą TGA. Nieznacznie zmniejszył się kąt zwilżania, co skutkowało większą absorpcją PBS i degradacją nanokompozytu. WVTR zmniejszył się z 40 (mata PVA) do 37 g/m2•h (nanokompozyt). Ponadto ze względu na lepsze właściwości fizyczne, chemiczne i mechaniczne nanokompozytu uzyskano większą żywotność, populację i wzrost komórek.

Słowa kluczowe

EN

electrospinning; monolayer graphene; CVD method; MG-63 cell; nanocomposites

PL

elektroprzędzenie; monowarstwowy grafen; metoda CVD; ogniwo MG-63; nanokompozyty

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2024
• Tom: Vol. 69, nr 11-12
• Strony: 657--667
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Sasmazel Hilal Turkoglu

• Department of Metallurgical and Materials Engineering, Atilim University, Incek, Golbasi, Ankara, 06830, Turkey

• https://orcid.org/0000-0002-0254-4541

autor

Alazzawi Marwa

• Freelance Researcher, Konyaalti, Antalya, Turkey

• https://orcid.org/0000-0002-3617-6046

autor

Sadhu Verra

• Centre for Mechanical and Aerospace Science and Technologies (C-MAST), Universidade da Beira Interior, Rua Marques d’Avila e Bolama, 6201-001, Covilha, Portugal

autor

Gozutok Melike

• Head of R&D, Plasmagear Inc, Montreal, Quebec, H2V4L5, Canada

Bibliografia

• [1] Albayrak D., Sasmazel H.T.: Journal of Polymer Research 2022, 29, 339. https://doi.org/10.1007/s10965-022-03164-6
• [2] Alazzawi M., Alsahib N.K.A., Sasmazel H.T.: Coatings 2021, 11(9), 1130. https://doi.org/10.3390/coatings11091130
• [3] Puigmal A.C., Ayran M., Ulag S. et al.: Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 2023, 148, 106163. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2023.106163
• [4] Sharma N., Dev Gupta R., Sharma R.C. et al.: Materials Today. Proceedings 2021, 47(11), 2752. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.03.086
• [5] Worku A.K., Worku Ayele D.: Results in Chemistry 2023, 5, 100971. https://doi.org/10.1016/j.rechem.2023.100971
• [6] Ahmad F., Zihad M., Jamil H. et al.: Journal of Energy Storage 2023, 72(E), 108731. https://doi.org/10.1016/j.est.2023.108731
• [7] Dong X., Shi Y., Huang W. et al.: Advanced Materials 2010, 22(14), 1649. https://doi.org/10.1002/adma.200903645
• [8] Jaaniso R., Kahro T., Kozlova J. et al.: Sensors and Actuators B: Chemical 2014, 190, 1006. https://doi.org/10.1016/j.snb.2013.09.068
• [9] Alazzawi M., Sasmazel H.T.: “Materials and Processes for Treatment of Microbiological Pollution in Water” in “Water Safety, Securiy and Sustainability”, (Editors: Vaseashta A., Maftei C.), Springer Nature Switzerland, Cham 2021. p. 291. https://doi.org/10.1007/978-3-030-76008-3_13
• [10] Syama S., Mohanan P.V.: Nano-Micro Letters 2019, 11, 6. https://doi.org/10.1007/S40820-019-0237-5
• [11] Al Faruque M.A., Syduzzaman M., Sarkar J. et al.: Nanomaterials 2021, 11(9), 2414. https://doi.org/10.3390/nano11092414
• [12] Hakami M.A.: “Graphene Growth by Chemical Vapor Deposition,” MS Thesis, King Abdullah University of Science and Technology, Thuwai 2019. https://doi.org/10.25781/KAUST-91OSQ
• [13] Ali S., Ahmad F., Yusoff P.S.M.M. et al.: Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 2021, 144, 106537. https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2021.106357
• [14] Osikoya A.O., Parlak O., Murugan N.A. et al.: Biosensors and Bioelectronics 2017, 89(1), 496. https://doi.org/10.1016/j.bios.2016.03.063
• [15] Ji Q., Shi L., Zhang Q. et al.: Applied Surface Science 2016, 387, 51. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.06.086
• [16] Vatanpour V., Teber O.O., Mehrabi M. et al.: Materials Today. Chemistry 2023, 28, 101381. https://doi.org/10.1016/j.mtchem.2023.101381
• [17] Barzegar F., Bella A., Faibiane M. et al.: Journal of Physics and Chemistry of Solids 2015, 77, 139. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2014.09.015
• [18] Xie H., Chua M., Islam I. et al.: Dental Materials 2017, 33(1), e13. https://doi.org/10.1016/j.dental.2016.09.030
• [19] Rezaei M., Li S., Huang S. et al.: Journal of Membrane Science 2020, 612, 118406. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2020.118406
• [20] Rahman L., Goswami J.: Journal of Packaging Technology and Research 2023, 7, 1. https://doi.org/10.1007/s41783-022-00146-3
• [21] ASTM International: “ASTM E96: Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials,” in “Annual Book of ASTM Standards”, West Conshohocken 1995. p. 785.
• [22] Rezaee O., Chenari H.M., Ghodsi F.E. et al.: Journal of Alloys and Compounds 2017, 690, 864. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.08.212
• [23] Marta B., Leordean C., Istvan T. et al.: Applied Surface Science 2016, 363, 613. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.11.265
• [24] Bazzi M., Shabani I., Mohandesi J.A.: Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 2022, 125, 104975. https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2021.104975
• [25] Shui Y.J., Yao W.H., Lin J.H. et al.: Polymers 2024, 16(8), 1070. https://doi.org/10.3390/polym16081070
• [26] Berry V.: Carbon 2013, 62, 1. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2013.05.052
• [27] Mohd Abdah M.A.A., Zubair N.A., Azman N.H.N. et al.: Materials Chemistry and Physics 2017, 192, 161. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2017.01.058
• [28] Jiang Y., Sun Y., Song J.: Micron 2017, 97, 29. https://doi.org/10.1016/j.micron.2017.03.005
• [29] Gozutok M., Sadhu V., Sasmazel H.T.: Journal of Nanoscience and Nanotechnology 2019, 19(7), 4292. https://doi.org/10.1166/jnn.2019.16290
• [30] Topsakal A., Uzun M., Ugar G. et al.: IEEE Transactions on NanoBioscience 2018, 17(3), 321. https://doi.org/10.1109/TNB.2018.2844870
• [31] Gozutok M ., B aitukha A ., A refi-Khonsari F. et al.: Journal of Physics D: Applied Physics 2016, 49, 474002. https://doi.org/10.1088/0022-3727/49/47/474002
• [32] Topsakal A., Midha S., Yuca E. et al.: Materials Today. Communications 2021, 28, 102458. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2021.102458
• [33] Sasmazel H.T.: International Journal of Biological Macromolecules 2011, 49(4), 838. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2011.07.022

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).