Krystosiak Piotr
Zakład Chemii Organicznej i Technologii Chemicznej
Pracownia Technologii Organicznych Materiałów Funkcjonalnych
Nanocząstki srebra opłaszczone polistyrenem i ich zastosowanie w otrzymywaniu nanokompozytów wykazujących właściwości bakteriobójcze
Piotr Krystosiak
Promotor: dr Elżbieta Megiel
Nanokompozyty polimerowe (PNCs) pełnią ważną rolę w projektowaniu nowych funkcjonalnych materiałów łącząc unikalne właściwości nanocząstek oraz szeroki zakres zastosowań polimerów. Z definicji są to wielofazowe materiały, w których cząstki, mające przynajmniej jeden wymiar poniżej 100 nm, zdyspergowane są w matrycach polimerowych. Jednakże, nanocząstki mają silną tendencję do aglomeracji oraz niewystarczającej dyspersji w matrycy polimerowej, co pogarsza optyczne i mechaniczne właściwości tego typu nanomateriałów hybrydowych. W celu polepszenia stabilności i dyspersji nanocząstek w matrycach polimerowych istotna jest odpowiednia modyfikacja ich powierzchni zapobiegająca agregacji.[1]
Celem niniejszej pracy było opracowanie syntezy nanocząstek srebra opłaszczonych polistyrenem (Ag@PS), z wykorzystaniem kontrolowanej polimeryzacji rodnikowej mediowanej rodnikami nitroksylowymi (ang. Nitroxide Mediated Radical Polymerization), a następnie zastosowanie uzyskanych nanostruktur w otrzymywaniu nanokompozytów z polistyrenem (PS/Ag@PS). Zsyntezowane materiały zostały scharakteryzowane za pomocą wybranych metod fizykochemicznych (TEM, UV-vis, DLS, ESR, TG i DSC) oraz testów mikrobiologicznych.
W pierwszym etapie opracowanej procedury otrzymano nanocząstki srebra opłaszczone polistyrenem (Ag@PS), poprzez dodanie roztworu nanocząstek srebra pokrytych rodnikami nitroksylowymi (N-AgNPs) do mieszaniny polimeryzacyjnej styrenu mediowanej rodnikiem 4–hydroksy–2,2,6,6–tetrametylopiperydyn–1–oksylowym (TEMPOL). Otrzymane nanostruktury hybrydowe typu rdzeń – powłoka charakteryzowały się wyjątkowo wysoką gęstością naszczepienia łańcuchów polimerowych na powierzchni nanocząstek (od 2,0 do 5,9 łańcucha/nm2). W drugim etapie procedury nanocząstki Ag@PS oraz niskodyspersyjny polistyrenen (PSF) zmieszano i poddano termoformowaniu w 140oC w celu uzyskania nanokompozytów polimerowych (PS/Ag@PS).
Ze względu na dużą elastyczność łańcuchów polimerowych, przyłączonych do powierzchni srebra przez łącznik nitroksylowy, uzyskano efekt wolnej objętości, który umożliwia wnikanie łańcuchów polistyrenowych do wnętrza otoczki polimerowej, co zapewnia doskonałą wzajemną mieszalność Ag@PS z matrycą polimerową. Dodatkowo, zsyntezowane nanocząstki Ag@PS i ich nanokompozyty PS/Ag@PS wykazują skuteczną aktywność antybakteryjną przeciw chrobotwórczym szczepom bakterii: Pseudomonas aeruginosa (bakteria Gram-ujemna) i Staphylococcus aureus (bakteria Gram-dodatnia).
Literatura:
[1] Kango S., Kalia S., Celli A., Njuguna J., Habibi Y., Kumar R., Prog. Polym. Sci., 2013, 38 (8), 1232–1261.
