Дослідження впливу оксиду цинку на протигрибкову дію полімерної суміші (ненасиченого поліестеру та натурального каучуку) для промислового застосування
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp16.01.018
Анотація
Включення неорганічних наночастинок у полімери дозволило створити полімерні наноструктурні матеріали з високоефективними та багатофункціональними характеристиками полімерів, які перевершують стандартні полімерні композити. Полімерні нанокомпозити мають багатофункціональні якості, такі як підвищена стійкість до вологи, грибкові та антибактеріальні властивості. У цьому дослідженні полімерну суміш ненасиченого поліестеру та натурального каучуку (80 / 20) готували як контрольний матеріал, а потім її зміцнювали нанооксидом цинку у вагових співвідношеннях (1, 1.5, 2, 2.5 та 3 %), поступово додаючи при постійному перемішуванні. Антимікробну активність вивчали для двох типів ґрунтових мікробів, Fusarium solani та Streptomyces lividans, за допомогою методу дискової дифузії, і інгібування утворення біоплівки спостерігалося через 72 год інкубації, причому рівень інгібування досягав 40.61 та 69.39 % як у Streptomyces lividans, так і Fusarium solani відповідно. Також можна відзначити явний вплив наночастинок цинку на формування та візуалізацію біоплівок в обох організмах, оскільки на це значно вплинула обробка зі збільшенням концентрації. Також виконано рентгеноструктурний аналіз та визначено коефіцієнти дифузії води. Коефіцієнт дифузії композитного матеріалу з концентрацією 2 % мав найбільше значення, після чого значення починали падати, тоді як зростання було лінійним при меншій концентрації. Рентгенівська діаграма показала, що композитний матеріал з концентрацією 1 % мав найнижчі значення 2θ, і що зі збільшенням концентрації значення зростали. Виходячи з цих висновків, видається, що синтетичні суміші, які посилені ZnONP, можуть бути перспективним матеріалом для ємностей для води.
Ключові слова
Посилання
1. Rana M., Hanaa K., Rafah A. Preparation of polymeric composite for antiskid flooring purpose. Phys. Scr. 2023. 98(8): 085918. https://doi.org/10.1088/1402-4896/ace2f9
2. Mahmood R., Salman S. The electrical and mechanical properties of cadmium chloride reinforced PVA:PVP blend films. Papers in Physics. 2020. 12: 120006. https://doi.org/10.4279/pip.120006
3. Gun'ko V.M., Turov V.V. Colligative Properties of Various Liquid Blends vs. Temperature Under Confined Space Effects in Pores of Different Adsorbents. Him. Fiz. Tehnol. Poverhni. 2024. 15(1): 3. https://doi.org/10.15407/hftp15.01.003
4. Mohammad A., Sawsan S., Mahmoud A., Sabry R., Fawzy M., Eissa N., El-Shaer A. Using ZnO nanoparticles in fungal inhibition and self-protection of exposed marble columns in historic sites. Archaeol. Anthropol. Sci. 2019. 11: 3407. https://doi.org/10.1007/s12520-018-0762-z
5. Su-E. L., Hyo-E. P. Antimicrobial Activity of Zinc Oxide Nano/Microparticles and Their Combinations against Pathogenic Microorganisms for Biomedical Applications: From Physicochemical Characteristics to Pharmacological Aspects: Review. Nanomaterials. 2012. 11(2): 263. https://doi.org/10.3390/nano11020263
6. Thuhin K., Arman H., Mamun J., Islam M.R., Rahman M.M., Uddin M.E., Islam M.S. Zinc Oxide Nanoparticle Reinforced Waste Buffing Dust Based Composite Insole and Its Antimicrobial Activity. Adv. Polym. Technol. 2022. 2022: 1. https://doi.org/10.1155/2022/7130551
7. Mousam C., Harsimran S., Karishma S., Harpreet S., Ishita M. Antimicrobial polymeric composites in consumer goods and healthcare sector: A healthier way to prevent infection. Polym. Adv. Technol. 2022. 33(7): 1997. https://doi.org/10.1002/pat.5660
8. Yudaev P., Chuev V., Klyukin B., Kuskov A., Mezhuev Y., Chistyakov E. Polymeric Dental Nanomaterials: Antimicrobial Action. Polymers. 2022. 14(5): 864. https://doi.org/10.3390/polym14050864
9. Carrouel F., Viennot S., Ottolenghi L., Gaillard C., Bourgeois D. Nanoparticles as Anti-Microbial, Anti-Inflammatory, and Remineralizing Agents in Oral Care Cosmetics: A Review of the Current Situation. Nanomaterials. 2020. 10(1): 140. https://doi.org/10.3390/nano10010140
10. Ferrando-Magraner E., Bellot-Arcís C., Paredes-Gallardo V., Almerich-Torres T., García-Sanz V., Fernández-Estevan L., Montiel-Company J.M., Solá-Ruiz M.F. Antibacterial Properties of Nanoparticles in Dental Restorative Materials. A Systematic Review and Meta-Analysis. Medicina. 2020. 56(2): 55. https://doi.org/10.3390/medicina56020055
11. Gu J., Ford T., Mitton D.B., Mitchell R. Microbial degradation and deterioration of polymeric materials. In: The Uhlig Corrosion Handbook. 2nd ed. (New York: Wiley, 2000). P. 439.
12. Mitchell R., Gu J.-D., Roman M., Soulkup S. Hazards to space missions from microbial biofilms. In: Biodeterioration and Biodegradation. DECHEMA Monographs, V. 1. (Frankfurt: VCH Verlagsgesellschaft, 1996). P. 3.
13. Wang P., Ryan J., Manoj S., Wang L., Yang K.K., Kim J., Li J., Jones T.S., Wysocki J., Leipold M.D., Xu Y., Gomez J., Invergo B., Zhou B., Baker D., King N.P., Kirchhausen T., Walter M.R., Kanekiyo M., Topham D.J. Increased resistance of SARS-CoV-2 variant P.1 to antibody neutralization: Brief Report. Cell Host Microbe. 2021. 29(5): 747. https://doi.org/10.1016/j.chom.2021.04.007
14. Doi Y. Microbial Polyesters. (New York: VCH Publishers, 1990).
15. Narayan R. Biodegradation of polymeric materials (anthropogenic macromolecules) during composting. In: Science and Engineering of Composting: Design, Environmental, Microbiological and Utilization Aspects. Ed. Hoitink H.A.J., Keener H.M. (Washington, OH: Renaissance Publishers, 1993). P. 339.
16. Atlas R.M., Bartha R. Microbial Ecology: Fundamentals and Applications. 4th ed. (Menlo Park, CA: Benjamin/Cummings Publishing Company, 1997).
17. Martin A. Introduction to Soil Microbiology. 2nd ed. (New York: Wiley, 1977).
18. Barlaz M.A., Ham R.K., Schaefer D.M. Mass-balance analysis of anaerobically decomposed refuse. J. Environ. Eng. 1989. 115(6): 1088. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9372(1989)115:6(1088)
19. Kim M., Zabriskie D.W. Enzymatic production of ethanol from cellulose using soluble cellulose acetate as an intermediate. Biotechnol. Bioeng. 1987. 29(9): 1086. https://doi.org/10.1002/bit.260290908
20. Santhosh S., Kandasamy N. Antibiofilm Activity of Epoxy /Ag-TiO2 Polymer Nanocomposite Coatings against Staphylococcus Aureus and Escherichia Coli. Coatings. 2015. 5(2): 95. https://doi.org/10.3390/coatings5020095
21. Ramish K., Bankim C. Retention of mechanical and thermal properties of hydrothermal aged glass fiber-reinforced polymer nanocomposites. Polymer Plastics Technology and Engineering. 2018. 57(16): 1. https://doi.org/10.1080/03602559.2017.1419486
22. Farzaneh B., Mehrdad M., Mahdi A. Evaluation of moisture diffusion as a threat to polymer/inorganic nanoparticles composites properties: Polystyrene/calcium sulfate nanocomposite as a case study. Polym. Polym. Compos. 2021. 29(8): 1. https://doi.org/10.1177/0967391120956867
23. Amr S. Ismail, Salah M. Tawfik, Amr H. Mady, Yong-Ill Lee. Preparation, Properties, and Microbial Impact of Tungsten(VI) Oxide and Zinc(II) Oxide Nanoparticles Enriched Polyethylene Sebacate Nanocomposites. Polymers. 2021. 13(5): 718. https://doi.org/10.3390/polym13050718
24. Raghad H., Rafah A. Study on adsorption of some metals from waste solution by (unsaturated polyester polyester-kaolin) composite. Kuwait Journal of Science. 2023. 50(3): 257. https://doi.org/10.1016/j.kjs.2023.01.010
25. Li P., Pu X., Shen H., Zhang J., Huang N., Lin B. Biofilm formation by Fusarium oxysporum f. sp. cucumerinum and susceptibility to environmental stress. FEMS Microbiol. Lett. 2014. 350(2): 138. https://doi.org/10.1111/1574-6968.12310
26. Castillo U.F., Browne L., Strobel G., Hess W.M., Ezra S., Pacheco G., Ezra D. Biologically active endophytic streptomycetes from Nothofagus spp. and other plants in Patagonia. Microbial Ecology. 2007. 53: 12. https://doi.org/10.1007/s00248-006-9129-6
27. Castillo U., Myers Sh., Browne L., Strobel G.A., Hess W.M., Hanks J.H., Reay D. Scanning electron microscopy of some endophytic streptomycetes in snakevine- Kennedia nigriscans. Scanning. 2005. 27(6): 305. https://doi.org/10.1002/sca.4950270606
28. Rana M. Effect of water absorption on some mechanical and physical properties of unsaturated polyester/polyurethane blend reinforced with nano silica. Iraqi Journal of Physics. 2017. 15(32): 92. https://doi.org/10.30723/ijp.v15i32.159
29. Ahangar E.G., Abbaspour-Fard M.H., Shahtahmassebi N., Khojastehpour M., Maddahi P. Preparation and characterization of PVA/ZnO nanocomposite. J. Food Process. Preserv. 2014. 39(6): 1442. https://doi.org/10.1111/jfpp.12363
30. Muthukumar N., Thilagavathi G. Development and characterization of electrically conductive polyaniline coated fabrics. Indian J. Chem. Technol. 2012. 19(6): 434.
31. Thomas P.C., Thomas S.P., George G., Thomas S., Kuruvilla J. Impact of filler geometry and surface chemistry on the degree of reinforcement and thermal stability of nitrile rubber nanocomposites. J. Polym. Res. 2012. 18: 2367. https://doi.org/10.1007/s10965-011-9651-1
32. Nah Ch., Jung Ryu H., Doo Kim W., Chang Y.-W. Preparation and properties of acrylonitrile-butadiene copolymer hybrid nanocomposites with organoclays. Polym. Int. 2003. 52(8): 1359. https://doi.org/10.1002/pi.1227
33. Hwang W., Wei K., Wu C. Preparation and mechanical properties of nitrile butadiene rubber/silicate nanocomposites. Polymer. 2004. 45(16): 5729. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2004.05.040
34. Sugiman S., Salman S., Maryudi M. Effects of volume fraction on water uptake and tensile properties of epoxy filled with inorganic fillers having different reactivity to water. Mater. Today Commun. 2020. 24: 101360. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2020.101360
35. Kim D., Lee S., Kwon H., Seo J. Water Resistance and Antimicrobial Properties of Poly(vinyl alcohol) Composite Films Containing Surface-modified Tetrapod Zinc Oxide Whiskers. Macromol. Res. 2015. 23(12): 1134. https://doi.org/10.1007/s13233-015-3148-4
36. Nassif R.A., Hilal R.H., Salih R.M. Preparation and characterisation of polymer blends reinforced with nano-ZnO and study the thermal and electrical properties for industrial applications. Kuwait Journal of Science. 2024. 51(1): 100129. https://doi.org/10.1016/j.kjs.2023.09.003
37. Besharat F., Manteghian M., Abdollahi M. Evaluation of moisture diffusion as a threat to polymer/inorganic nanoparticles composites properties: Polystyrene/calcium sulfate nanocomposite as a case study. Polym. Polym. Compos. 2020. 8: 1167. https://doi.org/10.1177/0967391120956867
38. Hilal R.H., Nassif R.A. Study on adsorption of some metals from waste solution by (unsaturated polyester-kaolin) composite. Kuwait Journal of Science. 2023. 50(1): 257. https://doi.org/10.1016/j.kjs.2023.01.010
39. Ladhari A., Daly H.B., Belhadjsalah H., Cole K.C., Denault J. Investigation of water absorption in clay-reinforced polypropylene nanocomposites. Polym. Degrad. Stab. 2010. 95(5): 429. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2009.12.001
DOI: https://doi.org/10.15407/hftp16.01.018
Copyright (©) 2025 R. A. Nassif, A. M. Haleem, R. H. Hilal, A. A. Nsaif


This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.