Antibakteriyel nano gümüş katkılı polimer filmler

Abstract

Antimikrobiyal katkılı polimer kompozitler birçok alanda özellikle hastanelerde, biyouyumlu implantlarda, oyuncak endüstrisinde, gıda üretimi ve paketlenmesinde, medikal cihaz endüstrisinde, yapı elemanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Patojenik bakterilerin antimikrobiyal ajanlara karşı gösterdiği direnç günümüzdeki önemli sağlık problemlerinden birisidir. Doğal ve inorganik maddeleri içeren yeni tip güvenilir ve uygun maliyetli biyosidal malzemelerin geliştirilmesi önem taşımaktadır. Bu çalışmada yaygın kullanım alanına sahip polikaprolaktonun (PCL) fonksiyonel özelliklerinin geliştirilmesi amacıyla nano gümüş kaplı silika katılarak hazırlanan kompozit filmlerin karakterizasyonu yapılarak Staphylococcus aureus ATCC 29213 ve Escherichia coli ATCC 25922 karşısındaki antimikrobiyal aktiviteleri ölçülmüştür. Ayrıca, gümüş ile kaplanmış biyomembranların %100 antimikrobiyal aktivite gösterdiği görülmüştür. %1 ve %5 oranında juglan katılarak hazırlanan PCL kompozit filmler, çalışılan her iki bakteri üzerinde %100 antimikrobiyal aktivite göstermiştir. Metal içerikli başka bir malzeme olan çinko juglan kompleksinin Staphylococcus aureus ATCC 29213 için MİK (Minimum İnhibisyon Konsantrasyonu) değeri 12.5 µg/ml olarak belirlenmiştir.Bu çalışmada boyutu 40-63 µm olan Silika-1 ve boyutu 55 µm'den küçük Silika-2 kullanılmıştır. Nano gümüş ile kaplanan silikalar, %10, %20 ve %40 oranında PCL kompozit filmlerin hazırlanmasında kullanılmıştır. Hazırlanan kompozitler, yaklaşık 0.1 mm kalınlığında ince filmler haline getirilerek antimikrobiyal aktiviteleri ölçülmüştür. Nano gümüş kaplı Silika-2 partikül yüzeylerinin HR-TEM analizleri 5-30 nm boyutlarında nano gümüş partiküllerinin oluştuğunu göstermektedir. Deneysel sonuçlar, bu çalışmada kullanılan dozlarda nano gümüş kaplı silika içeren PCL kompozit filmlerin Staphylococcus aureus ATCC 29213 karşısında antibakteriyel aktivitesinin olmadığını göstermiştir. Nano gümüş kaplı Silika-1(%0.3 Ag) partiküllerinin %10, %20 ve %40 oranında katıldığı PCL kompozit filmler sırasıyla %0.03, %0.06 ve %0.12 Ag içermektedir ve Escherichia coli ATCC 25922 karşısında sırasıyla %0, %74 ve %100 antibakteriyel aktivite göstermiştir. Nano gümüş kaplı Silika-2 (%0.2 Ag) partiküllerinin %10, %20 ve %40 oranında katıldığı PCL kompozit filmler sırasıyla %0.02, %0.04 ve %0.08 Ag içermektedir ve E. coli karşısında sırasıyla %50, %72 ve %100 antibakteriyel aktivite göstermiştir.

Polymer composites with antimicrobial additives are widely used in many fields, especially in hospitals, bioimplants, toy industry, food production, packaging, medical device industry, and construction elements. Recently, the resistance of pathojenic bacteria against the antimicrobial agents is one of the major health problem. Development of new type reliable and cheap biocidal material that contains organic and inorganic components is important. In this study, the composite films was prepared incorporating silica coated with nano silver, and they were characterized. The antimicrobial activity of this films was measured against Staphylococcus aureus ATCC 29213 and Escherichia coli ATCC 25922 for the purpose of development of policaprolactone?s functional properties. Also, the antimicrobial activities of biomembrans coated with silver was measured as100%. PCL composite films incorporated with 1% juglone and 5% juglone showed 100% antimicrobial activity against test microorganisms. MIC (Minimum Inhibition Concentration) value of Zinc juglone complex was measured as 12.5 µg/ml.In this study, Silica-1 with 40-63 µm particle size and Silica-2 with lower than 55 µm particle size was used. Silica powders coated with nano silver, was used to prepare polycaprolactone composite films. The thickness of this composite films was approximately 0.1 mm. Composites was prepared as thin films and the antimicrobial activity of this films was measured. HR-TEM analysis of surface of Silica-2 particles coated with silver showed that the size of nano silver particles is 5-30 nm. The results of experiments showed that PCL composites containing silica coated with silver, have no antibacterial activity against Staphylococcus aureus ATCC 29213. PCL composite films that has 10%, 20% and 40% Silica-1 particles coated with nano silver (0.3% Ag) contained 0.03%, 0.06% and 0.12% Ag and showed 0%, 74% and 100% antibacterial activity against Escherichia coli ATCC 25922 respectively. PCL composite films that has 10%, 20% and 40% Silica-2 particles coated with nano silver (0.2% Ag) contained 0.02%, 0.04% and 0.08% Ag and showed 50%, 72% and 100% antibacterial activity against Escherichia coli ATCC 25922 respectively.