Улучшение механических и антимикробных свойств эпоксидированного натурального каучука путем реактивного смешивания с глюконатом хлоргексидина.

Aug 16, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 9974 (2023) Цитировать эту статью

570 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Смесь эпоксидированного натурального каучука (ЭНК) с глюконатом хлоргексидина (ХГ) получали с использованием двухвалковой мельницы при температуре 130°С. ХГГ добавляли в концентрациях 0,2, 0,5, 1, 2, 5 и 10% (мас./мас.) в качестве противомикробной добавки. Смесь ENR с 10% (по массе) CHG показала наилучшие показатели прочности на разрыв, упругого восстановления и твердости по Шору А. Смесь ENR/CHG имела гладкую поверхность излома. Появление нового пика в инфракрасном спектре Фурье-преобразования подтвердило, что аминогруппы CHG прореагировали с эпоксидными группами ENR. ENR с 10% CHG имел зону ингибирования в отношении Staphylococcus aureus. Предложенная смесь улучшила механические свойства, эластичность, морфологию и антимикробные свойства ENR.

В настоящее время разработка возобновляемых биоматериалов является важным прорывом в снижении воздействия синтетических отходов на окружающую среду. Смешение двух или более полимеров является фундаментальным методом улучшения свойств полимеров в зависимости от их применения. Многие биополимеры, такие как карбоксиметилцеллюлоза1,2,3, карбоксиметилхитозан4, 5, бактериальная целлюлоза6, 7, крахмал8,9,10,11,12, желатин13, хитозан14, серицин15, 16, кератин17, пектин18,19,20, полисахариды21, 22 и натуральный каучук (NR)23 были исследованы для получения новых биоматериалов.

NR — это полимер, который легко доступен в Таиланде и широко используется в промышленности. Эпоксидированный NR (ENR) представляет собой производное NR, содержащее эпоксидное кольцо, которое улучшает полярность каучука и способствует совместимости с другими полимерами24,25,26,27,28. В нескольких исследованиях ENR использовался для улучшения прочности полимолочной кислоты29. Сообщалось, что добавление ENR улучшает свойства растяжения и морфологию термопластичного крахмала (TPS)30. Термопластичные эластомеры представляют собой эластичные материалы, полученные путем смешивания полимера и каучука31, 32. Реактивное смешивание является эффективным методом улучшения свойств полимерных смесей33,34,35. Новые термопластичные эластомеры были разработаны с использованием метода реактивного смешения в расплаве ENR30. Сшивка в каучуковой фазе является важной реакцией для улучшения свойств каучуков36.

Хлоргексидина глюконат (ХГГ) представляет собой противомикробную добавку, которую можно включать в состав каучука37. CHG состоит из двух симметричных 4-хлорфенильных колец и двух бигуанидных групп, соединенных центральной гексаметиленовой цепью, которая может взаимодействовать с молекулами посредством водородных связей38. CHG может ингибировать грамотрицательные бактерии, грамположительные бактерии, микробактерии и грибы39. Кроме того, CHG использовался в качестве добавки в TPS/ENR: он улучшал совместимость двух полимеров и повышал их твердость37. Рост микробов в натуральном каучуке является важной проблемой после сбора урожая натурального каучука, которая снижает качество, безопасность и свойства резинового материала. Добавление антимикробного агента в натуральный каучук является эффективным методом улучшения антимикробных свойств материала. Однако натуральный каучук не является инкапсулированным материалом. Поэтому реактивный противомикробный агент используется для проведения реакции и сшивания натурального каучука для улучшения механических и противомикробных свойств. Натуральный каучук с антимикробными свойствами может предотвратить рост микробов при плохих условиях хранения и применяться в медицинских целях. Однако имеется лишь незначительная информация о смесях ENR с медицинскими наполнителями, которые могут убивать бактерии и грибки и улучшать механические свойства в широком спектре промышленного применения.

В результате этого исследования был разработан новый ENR с антимикробными свойствами. Целью данного исследования является улучшение свойств ENR путем смешивания с противомикробным соединением CHG. Выбор ХГГ обусловлен его высокими антимикробными свойствами, термостойкостью и высокой реакционной способностью по аминогруппам структуры ХГГ. Ожидалось, что возникшая реакция между ХГГ и ЭНК улучшит механические и антимикробные свойства ЭНК. Исследовали влияние ХГГ на свойства растяжения, эластичность, твердость, набухание, морфологию, реакцию и антимикробную активность.