Другие противомикробные наночастицы
Показано, что наночастицы меди ингибируют рост Saccharomyces cerevisiae, E. coli, S. aureus и L. monocytogenes на полимерном композите после 4 часов воздействия. Шейх и др. также выявили хороший антибактериальный эффект наночастиц меди против E.coli и B. subtilis в полиуретановых нановолокнах, содержащих наночастицы меди.
Наночастицы меди приводят к множественным токсическим эффектам, таким как генерация реактивных форм кислорода (РФК), перекисное окисление липидов, окисление белков и деградация ДНК, что может быть причиной ее антимикробной активности. Нанокристаллы цинка также использовались в качестве противомикробного и противогрибкового средства в сочетании с пластиковой матрицей. Различные оксиды наночастиц, такие как диоксид титана (TiO2), оксид цинка (ZnO), оксид кремния (SiO2) и оксид магния (MgO), находят применение в упаковке пищевых продуктов благодаря их способности действовать в качестве блокаторов УФ-излучения и фотокаталитических дезинфицирующих средств. Среди всех наиболее перспективными оказались частицы TiO2.
Антимикробная активность наночастиц TiO2 фотокатализуется, и эти антимикробные частицы активны только в присутствии ультрафиолетового света. Наночастицы TiO2 проявляют хорошую активность в отношении S. choleraesuis, Vibrio parahaemolyticus и L. monocytogenes при ультрафиолетовом освещении, но не в темноте.
Диоксид титана (TiO2).
Естественно, диоксид титана существует в трех первичных фазах - анатазе, рутиле и бруките, имеющих различные размеры кристаллов. TiO2 обладает фотокаталитическими свойствами и на наноразмерном уровне проявляет поверхностную реактивность, которая связывает его с биологическими молекулами (фосфорилизованными белками и пептидами) и ДНК. Поверхностная энергия наночастиц TiO2 усиливается с размерами и является существенным фактором взаимодействия полимера с наполнителем. Поверхностная энергия рутиловых частиц выше, чем у анатазных частиц аналогичного размера.
TiO2 в настоящее время активно исследуется при подготовке нескольких наноматериалов, а именно:
- наночастиц
- наностержней
- нанопроволок
- нанотрубок
- мезопористых
- нанопористых материалов, содержащих TiO2.
Антибактериальные свойства TiO2 хорошо известны, однако антибактериальная способность наночастицы TiO2 ограничивается воздействием УФ-излучения. Хотя точный механизм биоцидной активности TiO2 неясен, это может быть связано с его первоначальной окислительной атакой на внешнюю/внутреннюю клеточную мембрану бактерии, изменением активности фермента, зависящего от коэнзима А, и повреждением ДНК гидроксильными радикалами.
Cerrada и др. изучали фотоактивируемые биоцидные свойства пленок EVOH на основе наночастиц TiO2 против девяти микроорганизмов (B. stearothermophilus, S. aureus, E. coli, P. fluorescens, Bacillus sp., L. plantarum, E. caratovora, P. jadinii, Z. rouxii). Наночастицы TiO2 были равномерно распределены ультразвуком. Они сообщили о более чем 5-ти бревенчатом сокращении для B. stearothermophilus, Bacillus sp., L. plantarum и P. jadinii после 30 минут облучения в присутствии TiO2/EVOH материалов. Chawengkijwanich и Hayata наблюдали 3-х кратное уменьшение количества E. coli по сравнению со свежесрезанным салатом, обработанным наночастицами TiO2, покрытыми пленкой из ориентированного полипропилена (OPP) после 3-х часового облучения. Напротив, пленки без покрытия могли уменьшить количество E. coli только в 2 раза при аналогичных условиях.
В другом исследовании пластиковые пленки с покрытием из наночастиц TiO2 были оценены на фоне порчи Penicillium expansum в яблоках, помидорах и лимонах.
Результаты показали, что рост P. expansum подавлялся за счет фотокаталитических свойств частиц TiO2 при воздействии света. Показано, что сочетание наночастиц TiO2 с серебром повышает антимикробные свойства до значительного уровня.
Оксид кремния (SiO2)
Наночастицы кремния (nSiO2) также обладают потенциалом улучшения механических и/или барьерных свойств различных полимерных матриц. Ву и др. изучили характеристики растяжения (т.е. прочность, модуль и удлинение) матрицы из полипропилена (ПП), инкорпорированного nSiO2. Добавление nSiO2 в матрицу крахмала может улучшить свойства при растяжении, а также уменьшить водопоглощение крахмала. Владимиров и др. интегрировали nSiO2 в изотактическую матрицу из полипропилена (iPP) с использованием малеинового ангидрида, привитого полипропиленом (PP-g-MA), и этот nSiO2 увеличил модуль хранения iPP и сделал материал более жестким с импровизированной барьерной способностью матрицы по О2.
Jia и др. создали поливиниловый спирт и нанокомпозиты SiO2 путем радикальной сополимеризации наночастиц винилкремния и винилацетата.
Полученные нанокомпозиты обладали повышенными термическими и механическими свойствами по сравнению с чистым поливиниловым спиртом. Эта особенность может быть обусловлена сильными ковалентными взаимодействиями между nSiO2 и полимерной матрицей. В другом исследовании Tang и Liu изготовили биодеградируемые пленки из крахмала/PVOH/nSiO2 и задокументировали, что свойства пленок, стойких к растяжению и воздействию воды, повышаются с увеличением содержания nSiO2. Кроме того, было отмечено увеличение межмолекулярного сцепления H и образование групп C-O-Si между nSiO2/крахмалом и nSiO2/PVOH.
Такое сцепление привело к импровизированной смешиваемости и совместимости между пленочными компонентами.
Продолжение...
