بررسی فعالیت‌های ضدمیکروبی کاغذهای پوشش دهی شده و تیمار شده با نانومواد اکسید روی و کریستال سلولز

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 دانشیار، گروه مهندسی چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 استادیار، گروه مهندسی چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

نانومواد زیستی و معدنی پایدار نظیر نانوکریستال سلولز و نانواکسید روی بدلیل خواصی همچون زیست سازگاری، زیست تخریب‌پذیری و ایمن بودن جهت تولید محصولات مختلف مورد توجه محققان قرار گرفته است. پلی‌کاپرولاکتون نیز که یکی از مهمترین پلیمرهای تولید شده در پتروشیمی است، بدلیل خاصیت تجزیه‌پذیری آسان در طبیعت بطور گسترده استفاده می‌شود. در این پژوهش اثر کاغذهای پوشش‌دهی شده با پلی‌کاپرولاکتون (PCL)%10، نانوکریستال سلولز (NCC) 4 و 6% و نانواکسید روی (ZnO) %3 و ترکیب آن‌ها، همچنین کاغذهای تیمار شده با تیمار نانومواد اکسید روی 3% و کریستال سلولز 4 و 6% بر روی خواص ضدمیکروبی بررسی شد. آزمون ضدمیکروبی کاغذها با دو باکتری اشرشیاکلی و استافیلوکوکوس اورئوس در محیط کشت آگار مولر هینتون و به روش انتشار دیسک انجام شد. نانوکریستال سلولز تهیه شده در آزمایشگاه، بوسیله دستگاه‌های میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) و پراش پرتو ایکس (XRD)، مورد مطالعه قرار گرفتند. بررسی تصاویر و طیف‌ها نشان داد که کریستال سلولز تولید شده درحد نانو بوده است. نتایج نشان داد که کاغذهای پوشش‌دهی شده با پلی‌کاپرولاکتون %10 - نانواکسیدروی 3% در مقابل کاغذهای پوشش‌دهی شده با پلی‌کاپرولاکتون 10% - نانوکریستال سلولز4 و 6% و ترکیب‌های سه‌گانه نانومواد اکسید روی 3% و کریستال سلولز 4 و 6% با پلی‌کاپرولاکتون 10% قطر هاله عدم رشد بزرگتری داشتند. کاغذهای ساخته شده با تیمار ترکیبی نانومواد اکسیدروی 3% و کریستال سلولز 6% قطر هاله عدم رشد بزرگتری نسبت به کاغذهای ساخته شده با تیمار نانواکسیدروی 3% داشتند. همچنین خواص ضدمیکربی کاغذهای پوشش‌دهی شده بیشتر از کاغذهای تیمار شده بوده است.

چکیده تصویری

بررسی فعالیت‌های ضدمیکروبی کاغذهای پوشش دهی شده و تیمار شده با نانومواد اکسید روی و کریستال سلولز

تازه های تحقیق

  • کاغذهای با خاصیت ضدمیکروبی را می‌توان در بسته بندی مواد غذایی و سیستم‌های تحویل دارویی استفاده کرد.
  • پراکنش یکنواخت نانومواد، خصوصا نانواکسید روی سبب بهبود خاصیت ضدمیکروبی می‌گردد.
  • ویژگی ضدمیکروبی کاغذهای پوشش‌دهی شده بهتر از کاغذ تیمار شده می‌باشد.
  • خواص ضدمیکروبی کاغذها در برابر باکتری اشرشیاکلی به مراتب بهتر از باکتری استافیلوکوکوس اوروس بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of antibacterial activity of treated and coated papers with zinc oxide nanoparticles and nanocrystalline cellulose

نویسندگان [English]

  • Bardia Sodeifi 1
  • Nouredin Nazarnezhad 2
  • Hasan Sharifi 3
1 Masters student of Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University
2 Faculty Member of Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources
3 Faculty member of university of agricultural science and natural resources
چکیده [English]

Sustainable biomaterials and mineral materials such as cellulose nanocrystals and zinc oxide nanoparticles, have been considered for the production of various products due to their properties such as biodegradability and safety. PCL, which is one of the most important polymers produced in petrochemicals, is widely used due to its easy degradation in the nature. In this study, the effects of coating with polycaprolactone (PCL, 10%), nanocrystalline cellulose (NCC, 4 and 6%) and zinc oxide nanoparticles (ZnO, 3%) and their composition on the antibacterial properties of the coated papers were investigated. Also, the antibacterial properties of the papers treated by (ZnO, 3%) and (NCC, 4 and 6%) were studied. The papers antibacterial test was performed on the staphylococcus aureus and escherichia coli batteries in the mueller hinton agar plates with disc diffusion method. The nanocrystalline cellulose prepared in the laboratory were studied by Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM) and X-ray diffraction (XRD). Investigation of the images and the spectra showed that the crystalline cellulose produced in the nanoscale. The results showed that the papers coated with (PCL 10% and ZnO 3%), had better antibacterial properties than the papers coated with (PCL 10%, and NCC 4 and 6%) and ternary composition of coating materials (PCL 10%, NCC 4 and 6%, and ZnO 3%). Also, the papers treated with ZnO 3% and NCC 4 and 6% had better antibacterial properties than papers treated with ZnO 3%. Also, the antibacterial properties of the coated papers were more than the treated papers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • polycaprolactone
  • Antibacterial Properties
  • zinc oxide nanoparticles
  • Nanocrystalline cellulose
[1]. Mashak, A. (2014). A Brief Overview on Biodegradable Polymers in Drug Delivery Systems. Polymerization., 4(3), 23-35. [In Persian]
[2]. Sodeifi. B., Nazarnezhad, N., Sharifi,S.H. (2019). Investigation of mechanical and optical properties of papers coated with Polycaprolactone - Nanocrystalline cellulose - zinc oxide Nanoparticle. IJWPR., 34(1), 25-39. [In Persian]
[3]. Yamamoto, O. (2001). Influence of particle size on the antibacterialactivity of zinc oxide. Int. J. Inorg. Mater., 3(7): 643-646.
[4]. Zhang, L., Ding, Y., Povey, M., York, D. (2007). Investigationinto the antibacterial behavior of suspensions of ZnO nanoparticles (ZnO nanofluids). J. Nanopart. Res., 9(3), 479-89.
[5]. Vaezi, Kh., Asadpour, G., Sharifi, H. (2019). Effect of ZnO nanoparticles on the mechanical, barrier and optical properties of thermoplastic cationic starch/montmorillonite biodegradable films. Int. J. Biol. Macromol., 124, 519-529.
[6]S., Benedetti, M.F., Fievet, F. (2006). Toxicological impact studies based on Escherichia coli bacteria in ultrafine ZnO nanoparticles colloidal medium. Nano Lett., 6(4), 866-70. Brayner, R., Ferrari-Iliou, R, Brivois, N., Djediat,
[7]. Roselli, M., Finamore, A., Garaguso, I., Britti, M.S., Mengheri, E. (2003). Zinc oxide protects cultured enterocytes from the damage induced by Escherichia coli. J. Nutr., 133(12), 4077-4082.
[8]. Applerot, G., Lipovsky, A., Dror, R., Perkas, N., Nitzan, Y., Lubart, R. (2009). Enhanced antibacterial activity of cell injury. Adv. Funct. Mater., 19(6), 1-11.
[9]. Faramarzi, T., Jonidi jafari, A., Dehghani, S., Mirzabeygi, M., Naseh, M., Rahbar Arasteh, H. (2012). ASurvey of Bacterial Contamination of Food Supply in the West of Tehran. J. Fasa Univ. Med. Sci., 2(1), 11-18. [In Persian]
[10]. Normanno, T.G., Salandra, L.a., Occurrence, G. (2007). Characterization and antimicrobial resistance of enterotoxigenic Staphylococcus aureus isolated from meat and dairy products. Int. J. Food Microbiol., 115(3), 290-296.
[11]. Mirhosseini, M., Yazdani Kashkoli, N., Dehghan, H. (2016). Investigation of antimicrobial properties of chitosan–ZnO nanocomposite. RJMS., 23(147), 104-114. [In Persian]
[12]. Hajipour, M.J., Fromm, K.M., Ashkarran, A.A., Jimenez de Aberasturi, D., Ruiz de Larramendi, I., Rojo, T. (2012). Antibacterial properties of nanoparticles. Trends Biotechnol., 30(10), 499–511.
[13]. Shanshan, G., Xiaoming, S., Jianhua, W., Shitao, Y., Fushan, C., Xinyu, S. (2017). Structure, mechanical properties and antimicrobial activity of nano zno/cellulose composite films. Cellul. Chem. Technol., 51(3-4), 355-361.
[14]. Abdollahi, S., Pourahmad, A., Asadpour, L. (2018). Synthesis and Characterization of Graphene -ZnO NPs Nanocomposite and Its Application for Antibacterial Activities. J. Fasa Univ. Med. Sci., 8(2), 805-814. [In Persian]
[15]. Li, X.H., Xing, Y.G., Li, W.L., Jiang, Y.H., & Ding, Y.L. (2010). Antibacterial and Physical Properties of Poly (vinyl chloride) based Film Coated with ZnO Nanoparticles. Food Sci. Technol. Int., 16(3), 225-232.
[16]. Smok, G. (2004). Pulp and paper technologists (4th ed.). Vancouver: Angus Wilde.
[17]. Shen, B., Chen, N., Wang, M., Xu, Ch., Wang, Y. (2013). Preparation and Optical Properties of ZnO-Cellulose Nanocomposites. Nanosci. Nanotechnol. Lett., 5(2), 309-313.
[18]. Gholami, R., Ghanbarzadeh, B., Dehghannya, J., Entezami, A.A., Abolghasemi Fakhri, L. (2015). Physicochemical Properties of Potato Starch-NCC Based Nanocomposites. Irrigation and Drainage Structures Engineering Research., 15(4), 27-38. [In Persian]
[19]. Yu, H., Yan, C., Lei, X., Qin, Z., Yao, J. (2014). Novel approach to extract thermally stable cellulose nanospheres with high yield. Mater. Lett., 131, 12–15.
[20]. Stoimenov, P.K., Klinger, R.L., Marchin, G.L., & Klabunde, K.J. (2002). Metal oxide nanoparticles as bactericidal agents. Langmuir., 18(17), 6679-6686.
[21]. Liu, Y., He, L., Mustapha, A., Li, H. (2009). Antibacterial activities of zinc oxide nanoparticles against Escherichia coli O157:H7. J. Appl. Microbiol., 107(4), 1193-1201.