بررسی اثر ضدباکتریایی پوشش الکترواستاتیک کتیرا / اکسید روی بر روی حوله پنبه ای

STUDENT

DEGREE

YEAR

Microbial pathogens inhabiting on fiber surface may result in deterioration of textiles and pose potential health risks. The development of antimicrobial textiles has attracted the attention of a wide range of researchers and several methods have been employed to create antibacterial textiles. In many cases, such methods would produce adverse effects such as color change and harsher handle as well as changing some other physical properties. A number of antimicrobial chemicals have potential environment and human health risks. An increased use of such chemicals in achieving higher antibacterial activities or increased stability against washing would be an undesirable approach. In recent years, organic-inorganic composite antibacterial agents have attracted a lot of attention, especially due to their improved washing fastness. Yet, electrosprayed coating of gum tragacanth/ZnO nanoparticles to impart antibacterial properties has not been investigated previously. In this study, the antibacterial properties of 100% cotton terry towels, coated with electrosprayed gum tragacanth/ZnO nanoparticles have been investigated. While optimizing electrospraying conditions such as applied voltage, nozzle-collector distance, and feed rate, various concentrations of gum tragacanth/ZnO dispersions in water and water-ethanol (70:30 v/w) were electrosprayed to obtain uniform nanoparticles with a mean diameter of 35 nm. Results showed that introducing up to 200% of ZnO to gum tragacanth solutions would increase their electrical conductivity and surface tension, yielding lower mean size for the the electrosprayed nanoparticles. Moreover, a decrease of hydrogen bonds due to interaction of gum tragacanth with ZnO was confirmed by FTIR spectroscopy. X-ray diffraction results showed that ZnO nanoparticles were formed in hexagonal wurtzite phase. The antibacterial test results of gum tragacanth/ZnO coatings proved their activity against gram-negative Escherichia coli and gram-positive Staphylococcus aureus bacteria as well as cost-efficiency of electrospraying method due to low amounts of antibacterial agents required. It was found that this method is capable of maintaining desired terry towel properties including moisture absorption and softness compared to other conventional methods such as pad-dry and hydrodynamic spraying. It is found that in the absence of any crosslinking agents, 70 % of antibacterial activity is retained as the towels are softly washed, while it is decreased further upon stronger washing

رشد عوامل بیماریزای میکروبی روی سطح الیاف باعث افت کیفیت منسوجات شده و خطرات بهداشتی بالقوه را باعث می گردد. لذا، توسعه منسوجات ضد میکروبی مورد توجه طیف وسیعی از محققین بوده و روشهای متنوعی برای ایجاد خواص ضد باکتری بکار گرفته شده است. ولیکن اغلب روشهای بکار گرفته شده، خواص نامطلوبی از قبیل تغییر رنگ، تغییر زیردست و یا بطور کلی تغییر در خواص فیزیکی منسوجات را بهمراه دارد. علاوه بر این بعضی از مواد شیمیایی ضد باکتری، ضررهایی را برای محیط زیست و سلامتی انسان داشته و مخصوصا استفاده از مقادیر زیاد آنها جهت دسترسی به فعالیت ضد باکتری بیشتر و پایداری ثبات شستشویی بالاتر، توصیه نمی شود. در سالهای اخیر ترکیب مواد آلی-غیرآلی با هدف افزایش خاصیت ضد باکتری و همچنین پایداری مورد توجه قرار گرفته است. تاکنون تهیه نانو ذرات کتیرا/اکسیدروی به روش الکترو اسپری و فعالیت ضد باکتری آن، بررسی نشده است. در این تحقیق فعالیت ضد باکتری حوله صد در صد پنبهای پوشش دهی شده با نانو ذرات کتیرا/اکسیدروی به روش الکترواسپری مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور، دیسپرسیونهای کتیرا و اکسیدروی با غلظتهای مختلف در آب و آب:اتانول (با نسبت حجمی 30:70) تهیه و سپس نانوذرات مربوطه به روش الکترواسپری تهیه گردیدند. با تعیین شرایط بهینه برای پارامترهای غلظت کتیرا، غلظت اکسیدروی، ولتاژ اعمال شده، فاصله بین نازل تا جمع کننده، نرخ تغذیه محلول و نوع حلال، نانو ذرات کتیرا/ اکسیدروی با توزیع یکنواخت و اندازه متوسط کوچکتر از 35 نانومتر بدست آمد. نتایج بررسی محلولها نشان داد افزایش اکسیدروی به محلولهای حاوی کتیرا تا 200 درصد وزنی-وزنی نسبت به کتیرا منجر به افزایش هدایت الکتریکی و کشش سطحی و در نتیجه کاهش اندازه نانوذرات کتیرا/اکسیدروی میشود. بررسی طیف سنجی مادون قرمز، وجود نانوذرات اکسیدروی در ترکیب کتیرا/ اکسیدروی و کاهش پیوندهای هیدروژنی کتیرا در اثر بر هم کنش کتیرا و اکسیدروی را نشان داد. نتایج پراش اشعه ایکس نیز وجود اکسیدروی با ساختار بلوری هگزاگونال ورتزایت را ثابت کرد. اثر ضد باکتری نانوذرات کتیرا/اکسیدروی پوشش داده شده بر روی حوله صد در صد پنبه بررسی و با روشهای متداول پد-خشک کردن و اسپری هیدرودینامیکی مقایسه گردید. نتایج فعالیت آنتی باکتریال حوله تکمیل شده در برابر باکتری گرم منفی اشرشیاکلی و باکتری گرم مثبت استافیلوکوک اورئوس را نشان داد. روش الکترواسپری در مقایسه با روشهای دیگر، از لحاظ مقدار مصرف ماده آنتی باکتریال و حفظ خواص مطلوب حوله شامل جذب رطوبت و زیردست نسبت به دو روش دیگر برتری دارد. در غیاب استفاده ازکراسلینک کننده، 70 درصد فعالیت ضدباکتری در روش الکترواسپری با شستشوی ملایم حفظ شده ولیکن با عملیات شستشویی شدیدتر، کاهش مییابد. رشد عوامل بیماریزای میکروبی روی سطح الیاف باعث افت کیفیت منسوجات شده و خطرات بهداشتی بالقوه را باعث می گردد. لذا، توسعه منسوجات ضد میکروبی مورد توجه طیف وسیعی از محققین بوده و روشهای متنوعی برای ایجاد خواص ضد باکتری بکار گرفته شده است. ولیکن اغلب روشهای بکار گرفته شده، خواص نامطلوبی از قبیل تغییر رنگ، تغییر زیردست و یا بطور کلی تغییر در خواص فیزیکی منسوجات را بهمراه دارد. علاوه بر این بعضی از مواد شیمیایی ضد باکتری، ضررهایی را برای محیط زیست و سلامتی انسان داشته و مخصوصا استفاده از مقادیر زیاد آنها جهت دسترسی به فعالیت ضد باکتری بیشتر و پایداری ثبات شستشویی بالاتر، توصیه نمی شود. در سالهای اخیر ترکیب مواد آلی-غیرآلی با هدف افزایش خاصیت ضد باکتری و همچنین پایداری مورد توجه قرار گرفته است. تاکنون تهیه نانو ذرات کتیرا/اکسیدروی به روش الکترو اسپری و فعالیت ضد باکتری آن، بررسی نشده است. در این تحقیق فعالیت ضد باکتری حوله صد در صد پنبهای پوشش دهی شده با نانو ذرات کتیرا/اکسیدروی به روش الکترواسپری مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور، دیسپرسیونهای کتیرا و اکسیدروی با غلظتهای مختلف در آب و آب:اتانول (با نسبت حجمی 30:70) تهیه و سپس نانوذرات مربوطه به روش الکترواسپری تهیه گردیدند. با تعیین شرایط بهینه برای پارامترهای غلظت کتیرا، غلظت اکسیدروی، ولتاژ اعمال شده، فاصله بین نازل تا جمع کننده، نرخ تغذیه محلول و نوع حلال، نانو ذرات کتیرا/ اکسیدروی با توزیع یکنواخت و اندازه متوسط کوچکتر از 35 نانومتر بدست آمد. نتایج بررسی محلولها نشان داد افزایش اکسیدروی به محلولهای حاوی کتیرا تا 200 درصد وزنی-وزنی نسبت به کتیرا منجر به افزایش هدایت الکتریکی و کشش سطحی و در نتیجه کاهش اندازه نانوذرات کتیرا/اکسیدروی میشود. بررسی طیف سنجی مادون قرمز، وجود نانوذرات اکسیدروی در ترکیب کتیرا/ اکسیدروی و کاهش پیوندهای هیدروژنی کتیرا در اثر بر هم کنش کتیرا و اکسیدروی را نشان داد. نتایج پراش اشعه ایکس نیز وجود اکسیدروی با ساختار بلوری هگزاگونال ورتزایت را ثابت کرد. اثر ضد باکتری نانوذرات کتیرا/اکسیدروی پوشش داده شده بر روی حوله صد در صد پنبه بررسی و با روشهای متداول پد-خشک کردن و اسپری هیدرودینامیکی مقایسه گردید. نتایج فعالیت آنتی باکتریال حوله تکمیل شده در برابر باکتری گرم منفی اشرشیاکلی و باکتری گرم مثبت استافیلوکوک اورئوس را نشان داد. روش الکترواسپری در مقایسه با روشهای دیگر، از لحاظ مقدار مصرف ماده آنتی باکتریال و حفظ خواص مطلوب حوله شامل جذب رطوبت و زیردست نسبت به دو روش دیگر برتری دارد. در غیاب استفاده ازکراسلینک کننده، 70 درصد فعالیت ضدباکتری در روش الکترواسپری با شستشوی ملایم حفظ شده ولیکن با عملیات شستشویی شدیدتر، کاهش مییابد.