Abstract
In the present work chitosan–silver (CS/Ag) nanocomposites, either in the form of nanoparticles (AgNP) or as ionic dendritic structures (Ag+), are synthesized by a simple and environmentally friendly in situ chemical reduction process. The antibacterial activity of the resulting nanocomposites in the form of films is studied against two bacteria, Gram-positive Staphylococcus aureus and Gram-negative Escherichia coli. The relationship between electrical, structural and antibacterial properties of CS/AgNP and CS/Ag+ nanocomposites are studied by transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction, and UV–Vis, impedance, infrared and X-ray photoelectron spectroscopies. The results demonstrate that in contrast to CS/Ag+ ion films, the CS/AgNP composites films (average particle size less than 10 nm) showed a significantly higher antibacterial potency. The collective action of AgNP and Ag+ ions facilitate the enhancement and synergetic antibacterial activity below certain critical concentration. The bactericide activity of both CS/AgNP and CS/Ag+ ion composite films increases by increasing the concentration of Ag. The composites containing 1 wt.% of silver nanoparticles and about of 2 wt.% of silver ions exhibit a maximum antibacterial activity, which is close to their electrical percolation threshold. The concentration of AgNP and Ag+ ions above the threshold level greatly diminish the antibacterial potential
چکیده
در این کار تحقیقاتی نانوکامپوزیت های کیتوسان/ نقره (CS/Ag)، بصورت نانوذرات (AgNP) و یا ساختارهای دندریتی یونی (Ag+)، با استفاده از فرایند احیای شیمیایی در جا که روشی ساده و سازگار با محیط زیست است سنتز شدند. فعالیت ضد باکتری لایه های نانوکامپوزیتی به دست آمده در برابر باکتری گرم مثبت استافیلوکوک اورئوس و باکتری گرم منفی اشریشیا کولای بررسی شد. رابطه بین خواص الکتریکی، ساختاری و ضد باکتری نانوکامپوزیت های CS/AgNP و CS/Ag+ با استفاده از میکروسکوپی الکترونی عبوری (TEM)، میکروسکوپی الکترونی روبشی (SEM)، پراش پرتو ایکس، طیفسنجی های UV-مرئی، مادون قرمز و فوتو الکترون پرتو ایکس و اندازه گیری امپدانس بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان داد که فعالیت ضد باکتری لایه های کامپوزیتی CS/AgNP (میانگین اندازه ذرات کمتر از nm 10) بسیار بالاتر از لایه های CS/Ag+ است. فعالیت مشترک AgNP و Ag+ باعث افزایش فعالیت ضد باکتری حتی در مقادیر کمتر از غلظت بحرانی میشود. فعالیت ضد باکتری هر دو لایه کامپوزیتی CS/AgNP و CS/Ag+ با افزایش غلظت Ag افزایش مییابد. کامپوزیتهای حاوی %1 وزنی نانوذرات نقره و حدود %2 وزنی یونهای نقره بیشترین فعالیت ضد باکتری را نشان دادند، که نزدیک به آستانه تراوایی الکتریکی آنها است. غلظت های AgNP و Ag+ بالاتر از این مقدار باعث کاهش فعالیت ضد باکتری آنها میشود.
1- مقدمه
در سال های اخیر توسعه روش های مؤثر و سازگار با محیط زیست برای سنتز نانوذرات فلزی در زمینه های مختلف نانوفناوری مورد توجه قرار گرفته است. در بین نانوذرات فلزی، نانوذرات نقره (AgNP) به دلیل پتانسیل بالای آنها در استفاده به عنوان عامل ضد میکروبی بیشترین توجه را به خود جلب کرده است. آنها بطور گسترده ای در زمینههای زیستی و پزشکی مانند حسگرهای زیستی، درمان زخم و سوختگی و درمان سرطان مورد استفاده قرار گرفتهاند [1-4]. کامپوزیتهای مبتنی بر AgNP مختلفی افزایش کارایی را از طریق تثبیت و پایدارسازی نانوذرات نشان داده اند [5,6]. در بین نانوکامپوزیت های مبتنی بر نقره، نانوکامپوزیت های کیتوسان/ نانوذرات نقره (CS/AgNP) به دلیل زیست سازگاری و زیست تجزیه پذیری، گروهی جدید از مواد هیبریدی نانوساختار هستند. کیتوسان زیست پلیمری غیر سمّی است که در مقایسه با دیگر پلیمرها و زیست پلیمرها دارای فعالیت ضد میکروبی و ضد قارچ عالی در برابر محدوده گستردهای از میکرو ارگانیزم ها است [7,8]...