Antibacterial Chitosan Fibres Containing Silver Nanoparticles

Wawro, D.; Stęplewski, W.; Dymel, M.; Sobczak, S.; Skrzetuska, E.; Puchalski, M.; Krucińska, I.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Antibacterial Chitosan Fibres Containing Silver Nanoparticles

Autorzy

Wawro D. , Stęplewski W. , Dymel M. , Sobczak S. , Skrzetuska E. , Puchalski M. , Krucińska I.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Antybakteryjne włókna chitozanowe zawierające nanocząstki srebra

Języki publikacji

Abstrakty

A method was developed for the preparation of chitosan staple fibres containing silver nanoparticles. An aqueous colloidal solution of PVA-encapsulated metallic silver with a particle size of 50-60 nm was admixed to the chitosan-containing spinning solution. From the mixed spinning solution, the fibre was spun by a wet method. The mechanical, electrical, antibacterial, morphological and structural properties of the silver-containing chitosan fibre are highlighted. With a silver content greater than 51 mg/kg, the fibre possessed antibacterial activity. The silver content did not deteriorate the tenacity of the fibre or cause a change in the molecular mass distribution. The impact of spinning conditions on the morphological properties was assessed by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). X-ray radiography (WAXS) showed the influence of spinning conditions on the supermolecular structure of the fibre.

W artykule opisano metodę otrzymywania i właściwości odcinkowych włókien chitozanowych zawierających nanocząstki srebra. Podczas przygotowania roztworu przędzalniczego z chitozanu krewetkowego, wprowadzono koloidalny wodny roztwór nanocząstek srebra metalicznego o rozdrobnieniu 50-60 nm w otoczce ochronnej PVA, a następnie formowano włókna metodą mokrą. Omówiono także właściwości mechaniczne, elektryczne, morfologiczne, przeciwbakteryjne oraz strukturalne otrzymanych włókien. Włókna charakteryzowały się właściwościami bakteriobójczymi przy zawartości srebra powyżej 51 mg/kg. Zawartość nanocząstek srebra nie wpłynęła na wytrzymałość właściwą włókien chitozanowych natomiast analiza rozkładu mas cząsteczkowych włókien wykazała zmiany. Dokonano oceny wpływu warunków formowania na właściwości morfologiczne otrzymanych włókien stosując AFM. Badania rentgenograficzne WAXS wykazały wpływ warunków formowania na budowę nadcząsteczkową włókien.

Słowa kluczowe

chitosan fibres nanosilver mechanical properties morphology crystallinity degree

włókna chitozanu nanosrebra właściwości mechaniczne morfologia stopień krystaliczności

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz - Łódzki Instytut Technologiczny

Czasopismo

Fibres & Textiles in Eastern Europe

Rocznik

2012

Tom

Vol. 20, no. 6B (96)

Strony

24--31

Opis fizyczny

Bibliogr. 37 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Wawro D.

Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

autor

Stęplewski W.

Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

autor

Dymel M.

Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

autor

Sobczak S.

Poland, Łódź, Institute of Biopolymers and Chemical Fibres

autor

Skrzetuska E.

Poland, Łódź, Lodz University of Technology, Faculty of Material Technologies and Textile Design, Department of Material and Commodity Sciencs and Textile Metrology

autor

Puchalski M.

Poland, Łódź, Lodz University of Technology, Faculty of Material Technologies and Textile Design, Department of Material and Commodity Sciencs and Textile Metrology

autor

Krucińska I.

Poland, Łódź, Lodz University of Technology, Faculty of Material Technologies and Textile Design, Department of Material and Commodity Sciencs and Textile Metrology

Bibliografia

1. Muzzarelli Riccardo AA. Chitins and chitosans for the repair of wounded skin, nerve, cartilage and bone. Carbohydrate Polymers 2009; 76: 167–182.
2. Wawro D, Ciechańska D, Stęplewski W, Bodek A. Chitosan Microfibrids: Preparation. Selected Properties and Application. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2006; 14; 3(57): 97-101.
3. Notin L, Viton Ch, Lucas J-M, Domard A. Pseudo-dry-spinning of chitosan. Acta Biomaterialia 2006; 2: 297–311.
4. Niekraszewicz A, Kucharska M, Wawro D, Struszczyk MH, Kopias K, Rogaczewska A., Development of a Manufacturing Method for Surgical Meshes Modified by Chitosan. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2007; 3(62): 105–109.
5. Wawro D. Multifilament chitosan yarn. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2011; 19; 2(85): 101.
6. Spinks GM, Ryon Shin S, Wallace GG, Whitten PG, Kim SI, Kim SJ. Mechanical properties ofchitosan/CNT microfibers obtained with improved dispersion. Sensors and Actuators B: Chemical 2006;; 2; 26 June: 678-684.
7. Wawro D, Stęplewski W, Ciechańska D, Krucińska I, Surma B, Lipp-Symonowicz B. Methods of production high tenacity chitosan fibers. Pol. Pat. Appl. P. 387234, 2009.
8. Wawro D, Krucińska I, Ciechańska D, Niekraszewicz A, Stęplewski W. Some functionalproperties of chitosan fibres modified with nanoparticles. In: EUCHIS‘ 11, 2011, 10th International Conference of the European Chitin Society.
9. Somnath G, Tasneem KR, Vasan HN. Study of Antibacterial Efficacy of Hybrid Chitosan-Silver Nanoparticles for Prevention of Specific Biofilm and Water Purification. International Journal of Carbohydrate Chemistry 2011; Article ID 693759, 11 pages, doi: 10.1155/2011/693759.
10. Zargarian S. Shahrooz, Haddadi-AslVahid. A Nanofibrous Composite Scaffold ofPCL/Hydroxyapatite-chitosan/PVA Prepared by Electrospinning, Iranian Polymer Journal 2010; 19(6): 457-468.
11. Wawro D, Pighinelli L. Chitosan Fibers Modified with HAp/β–TCP Nanoparticles. International Journal of Molecular Sciences 2011; 12(11): 7286-7300.
12. Wawro D, Pighinelli L, Stęplewski W. Chitosan Fibers Modified with HAp/β– TCP Nanoparticles. Pol. Pat. Appl. P. 393 022, 2010.
13. Strobin G, Ciechańska D, Wawro D, Stęplewski W, Jóźwicka J, Sobczak S, Haga A, Chitosan Fibres Modified by Fibroin. Fibres & Textiles in Eastern Europe. 2007; 15; 5 – 6: 146-148.
14. Wawro D, Stęplewski W, Wrześniewska- Tosik K. Preparation of Keratin-Modified Chitosan Fibres. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2009; 17; 4 (75): 37-42.
15. Wawro D, Stęplewski W, Brzoza-Malczewska K, Święszkowski W. Collagenmodified chitosan fibers intended for scaffolds, Fibres & Textiles in Eastern Europe 2012; 20; 6B (96): 32-39.
16. Heineman Ch, Heineman S, Bernhard A, Worch H, Hanke T. Novel Textile Chitosan Scaffolds Promote Spreading, Proliferation, and Differentiation of Osteoblasts. Biomacromolecules 2008; 9: 2913–2920.
17. Lian Q, Li D-C, He J-K, Wang Z. Mechanical properties and in-vivo performance of calcium phosphate cement– chitosan fibre composite. In: IMechE Vol. 222 Part H: J. Engineering in Medicine, JEIM340 F IMechE 2008.
18. Kent JN, Block MS, Finger IM, Guerra L, Larsen H, Misiek DJ, Biointegrated hydroxyapatite coated dental implants: 5 Year clinical observation. J. Am. Dent Assoc. 1990; 121: 138-44.
19. Yokoyama A, Yamamoto S, Kawasaki T, Kogho T, Nakasu M. Development of calcium phosphate cement using chitosan and citric acid for bone substitute materials. Biomaterials 2002; 23: 1091- 1101.
20. Yimin Qin, Changjun Zhu, Jie Chen, Jinhuan Zhong. Preparation and characterization of silver containing chitosan fibers, 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 2007; 104: 3622-3627.
21. Wang RH, Hu ZG, Liu Y, Lu H, Fei B, Szeto YS, Chan WL, Tao XM, Xin JH. Self-Assembled Gold Nanoshells on Biodegradable Chitosan Fibers. Biomacromolecules 2006; 7 (10): 2719–2721.
22. Mafune F, Kohno J, Takeda Y, Kondow T, Sawabe H. J. Phys. Chem. B 2000; 104: 9111.
23. Hung Bae C, Hwan Nam S, Min Park S. Applied Surface Science 2002; 197-198: 628-634.
24. Wang X, Du Y, Liu H. Carbohydr. Polym. 2004; 56: 21–26.
25. Wang X, Du Y,, Fan L, Liu H, Hu Y. Polym. Bull. 2005; 55: 105–113.
26. Zheng Y, Yi Y, Qi Y, Wang Y, Zhang, W Du M. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2006; 16: 4127-4129.
27. Trimukhe KD, Bachate S, Gokhal DV,. Varma AJ. International Journal of Biological Macromolecules 2007; 41: 491– 496.
28. Lok C. et al. Proteomic analysis of the mode of antibacterial action of silver nanoparticles. J Proteome Res. 2006; 5: 916–24.
29. Morones JR, Elechiguerra JL, Camacho A, Holt K, Kouri JB, Ramirez JT. et al. The bactericidal effect of silver nanoparticles, Nanotechnology 2005: 16: 2346- 2353.
30. Sarkar S, Jana AD, Samanta SK, Mostafa G. Facile synthesis of silver nanoparticles with highly efficient antimicrobial property. Polyhedron 2007; 26: 4419–4426.
31. Jayesh P. Ruparelia, Arup Kumar Chatterjee, Siddhartha P. Duttagupta, Suparna Mukherji. Acta Biomaterialia 2008; 4: 707–716.
32. Siva Kumar V, Nagaraja BM, Shashikala V, Padmasri AH, Madhavendra SS, Raju BD. et al. Highly efficient Ag/C catalyst prepared by electro-chemical deposition method incontrolling microorganisms in water. J Mol Catal A Chem 2004; 223: 313–319.
33. http://www.biotechnolog.pl/news-573. htm
34. Rinaudo M. J. Biol. Macromol.1993; 15: 281-284.
35. Fernandez HR, Gomez-Rodriguez JM Colchero J, Gomez-Herrero J, Baro AM. Rev. Sci. Instrum. 2007; 78: 013705.
36. Smith SB, Hieftje GM. A New Background- correction Method for Atomic Absorption Spectrometry. Applied Spectroscopy 1983; 37 (5): 419–424.
37. Rabiej M, Rabiej S. Analysis of X-raydiffractioncurves by means of software WAXSFIT (in Polish). Ed. University of Bielsko-Biała, 2006.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-780beb1e-f054-454e-abe6-34c4eb9224db