Wytwarzanie powłok kompozytowych z nanomateriałami węglowymi na różnych podłożach, badanie ich struktur oraz oddziaływań mikrobiologicznych

• Autorzy: Buczko Zofia , Osuchowska Ewa , Olkowicz Klaudia , Tomassi Piotr , Zółciak Tadeusz , Błażejewska Aleksandra , Grudniak Anna M.

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.1488

Warianty tytułu

EN

Formation of composite coatings with carbon nanomaterials on various substrates, characterization of their structures and microbiological activity

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Otrzymano powłoki kompozytowe z materiałem węglowym dwu rodzajów. Pierwszy rodzaj to grupa próbek na bazie tlenku glinu zawierająca warstwy porowatego tlenku glinu z cienką warstewką węgla, warstwy porowatego tlenku glinu z wbudowaną miedzią jako fazą dyspersyjną oraz warstwy porowatego tlenku glinu z wbudowaną miedzią i dodatkową warstewką węgla. Druga grupa to powłoki cynkowe na stali oraz kompozytowe powłoki cynkowe z płatkowym grafenem jako fazą dyspersyjną. Do otrzymywania materiału węglowego w postaci płatków grafenowych oraz jako węglowej warstwy wierzchniej zastosowano metodę CVD. Powłoki charakteryzowano za pomocą mikroskopii SEM oraz spektroskopii Ramana. Oddziaływanie mikrobiologiczne wytworzonych próbek zbadano na bakteriach Escherichia coli oraz Staphylococcus aureus. Powłoki na bazie tlenku glinu nie wykazały właściwości przeciwdrobnoustrojowych. Obiecujący wynik otrzymano natomiast dla próbek cynkowych. Na powierzchni powłoki cynkowej wbudowany był proszek grafenowy. Zaobserwowano antybakteryjne działanie tych powłok. Również sama powłoka cynkowa działała mikrobiologicznie, lecz o wiele słabiej niż kompozytowa.

EN

Composite coatings with carbon material of two types were obtained. The first one was a group of samples based on anodized aluminum containing layers of porous aluminum oxide with a thin carbon film, aluminum oxide porous layers with incorporated copper as the dispersion phase and aluminum oxide porous layers with incorporated copper and an additional carbon film. The second group were electrolytic zinc coatings on steel and composite zinc coatings with graphene platelets as the dispersion phase. The CVD method was used to obtain carbon material in the form of graphene flakes and as a carbon surface layer. The coatings were characterized by SEM microscopy and Raman spectroscopy. The microbiological activity of the produced samples was examined on Escherichia coli and Staphylococcus aureus bacteria. The aluminum oxide-based coatings did not show antimicrobial activity. Whereas, the promising result was obtained for the zinc samples. On the surface of the zinc coating graphene powder was incorporated. Antibacterial activity of these coatings was observed. Also, the zinc coating itself was microbiologically active, but much weaker than the composite coating.

Słowa kluczowe

PL

powłoki elektrolityczne kompozytywe; nanomateriały węglowe; CVD; powierzchnie aktywne mikrobiologicznie

EN

composite electrolytic coatings; carbon nanomaterial; CVD; microbiologically active surfaces

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Mechaniki Precyzyjnej
• Czasopismo: Inżynieria Powierzchni
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 1
• Strony: 11--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Buczko Zofia

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej

autor

Osuchowska Ewa

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej

autor

Olkowicz Klaudia

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej

autor

Tomassi Piotr

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej

autor

Zółciak Tadeusz

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej

autor

Błażejewska Aleksandra

• Instytut Mikrobiologii

autor

Grudniak Anna M.

• Instytut Mikrobiologii

Bibliografia

• 1. Cloutier M., Mantovani D., Rosei F.: Antibacterial Coatings: Challenges, Perspectives, and Opportunities. „Trends in Biotechnology” 2015, vol. 33, issue 11, p. 637.
• 2. Lemire J.A. et al.: Antimicrobial activity of metals: mechanisms, molecular targets and applications. „Nature Reviews Microbiology” 2013, vol. 11, issue 6, p. 371.
• 3. Buczko Z., Tomassi P., Gołas M., Piskorska K., Sikora M., Olczak-Kowalczyk D., Swoboda-Kopeć E.: Antydrobnoustrojowe właściwości kompozytowych powłok tlenkowych z nanocząstkami srebra wytwarzanych metodą anodowania na aluminium. „Inżynieria Powierzchni” 2017, vol. 22, issue 1, s. 5–1
• 4. Zhao L., Wang H., Huo K., Cui L.,. Zhang W, Ni H., et al.: Antibacterial nanostructured titania coating incorporated with silver nanoparticles. „Biomaterials” 2011, vol. 32, issue 24, p. 5706–5716.
• 5. Zhang M., Zhang K., De Gusseme B., Verstraete W.: Biogenic silver nanoparticlesb(bio-Ag 0) decrease biofouling of bio-Ag 0/PES nanocompositemembranes. „Water Research” 2012, vol. 46, issue 7, p. 2077–2087.
• 6. Prombutara P., Kulwatthanasal Y., Supaka N., Sramala I., Chareonpornwattana S.: Production of nisin-loaded solid lipid nanoparticlesfor sustained antimicrobial activity. „Food Control” 2012, vol. 24, p. 184–190.
• 7. Montazer M., Shamei A., Alimohammadi F.: Stabilized nanosilver loaded nylon knitted fabric using BTCA without yellowing. „Progress Organic Coatings” 2012, vol. 74, issue 1, p. 270–276.
• 8. Moritz M., Geszke-Moritz M.: The newest achievements in synthesis, immobilization and practical applications of antibacterial nanoparticles. „Chemical Engineering Journal” 2013, vol. 228, p. 596–613.
• 9. Hu W., Peng C., Luo W., Lv M., Li X., Li D., et al.: Graphene-based antibacterialpaper. „ACS Nano” 2010, vol. 4, issue 7, p. 4317–4323.
• 10. Liu S., Hu M., Zeng T.H., Wu R., Jiang R., Wei J., et al.: Lateral dimension dependent antibacterial activity of graphene oxide sheets. „Langmuir” 2012, vol. 28, issue 33, p. 12364–12372.
• 11. Tu Y., Lv M., Xiu P., Huynh T., Zhang M., Castelli M., et al.: Destructive extraction of phospholipids from Escherichia coli membranes by graphene nanosheets. „Nature Nanotechnology” 2013, vol. 8, issue 8, p. 594–601.
• 12. Hegab H.M., et al.: The controversial antibacterial activity of graphene-based materials. „Carbon” 2016, vol. 105, p. 362.
• 13. Sanchez V.C., Jachak A., Hurt R.H., Kane A.B.: Biological interactions of graphene-family nanomaterials: an interdisciplinary review. „Chemical Research in Toxicology” 2012, vol. 25, issue 1, p. 15–34.
• 14. An J., Gou Y., Yang C., Hu F., Wang C.: Synthesis of a biocompatible gelatinfunctionalized graphene-nanosheets and its application for drug delivery. „Materials Science and Engineering: C – Journal” 2013, vol. 33, issue 5, p. 2827
• 15. Liu Y., Yu D., Zeng C., Miao Z., Dai L.: Biocompatible graphene oxide-basedglucose biosensors. „Langmuir” 2010, vol. 26, issue 9, p. 6158–6160.
• 16. Pan Y., Sahoo N.G., Li L.: The application of graphene oxide in drug delivery. „Expert Opinion on Drug Delivery” 2012 vol. 9, issue 7, p. 1365–1376.
• 17. Ito S., Fukui H., Nakada N., Hirono H.: Method of coloring aluminum or aluminum alloy material, US Patent 5.120.405.
• 18. Kuhm P., Schroeder C., Sander V., Lindener J., De Riese-Meyer L.: Method for electrolytic coloring of aluminum surfaces using alternating current. US Patent 5.587.063.
• 19. Żółciak T., Buczko Z., Orzechowski D., Okurowski W.: Sposób i urządzenie do wytwarzania grafenu płatkowego. Zgłoszenie patentowe EP-2052.
• 20. Ali A.A., Alharbi F.A., Suresh C.S.: Effectiveness of coating acrylic resin dentures on preventing Candida adhesion. „Journal of Prosthodont” 2013, vol. 22, issue 6, p. 445–450.
• 21. Ferrari A.C., Basko D.M.: Raman spectroscopy as a versatile tool for studying the properties of graphene. „Nature Nanotechnology” 2013, vol. 8, issue 4, p. 235–246.
• 22. Mohan V.B, Nieuwoudt M., Jayaraman K., Bhattacharyya D.: Quantification and analysis of Raman spectra of graphene materials. „Graphene Technology” 2017, vol. 2, issue 1-2, p. 47.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).