vuzbiochemiИзвестия вузов. Прикладная химия и биотехнологияProceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology2227-29252500-1558ИРНИТУ10.21285/achb.985CNEEDUvuzbiochemi-1509Research ArticleФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ БИОЛОГИЯPHYSICOCHEMICAL BIOLOGYИсследование свойств нетканых материалов, модифицированных раствором хитозанаProperties of nonwoven fabric modified with chitosan solutionhttps://orcid.org/0000-0001-7059-1481ГалимзяноваР. Ю.GalimzyanovaR. Yu.

Галимзянова Резеда Юсуповна, к.т.н., доцент

420015, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68

Rezeda Yu. Galimzyanova, Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor

68, Karl Marx St., Kazan, 420015

galimzyanovar@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-2631-4724ПерушкинаЕ. В.PerushkinaE. V.

Перушкина Елена Вячеславовна, к.т.н., доцент

420015, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68

Elena V. Perushkina, Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor

68, Karl Marx St., Kazan, 420015

perushkina_elena@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9715-9231ЛисаневичМ. С.LisanevichM. S.

Лисаневич Мария Сергеевна, к.т.н., доцент

420015, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68

Maria S. Lisanevich, Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor

68, Karl Marx St., Kazan, 420015

lisamevichms@gmail.comhttps://orcid.org/0009-0007-6319-2168АлиЕ.AliE.

Али Едрес, инженер

420015, г. Казань, ул. Карла Маркса, 68

Edres Ali, Engineer

68, Karl Marx St., Kazan, 420015

edres2015ali@gmail.comКазанский национальный исследовательский технологический университетРоссияKazan National Research Technological UniversityRussian Federation202507102025153377384Copyright © Галимзянова Р.Ю., Перушкина Е.В., Лисаневич М.С., Али Е., 20252025Галимзянова Р.Ю., Перушкина Е.В., Лисаневич М.С., Али Е.Galimzyanova R.Y., Perushkina E.V., Lisanevich M.S., Ali E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vuzbiochemi.elpub.ru/jour/article/view/1509

Модификация нетканых материалов с целью придания им антибактериальных свойств является важным процессом для изготовления широкого спектра изделий медицинского назначения – медицинских масок, раневых повязок, операционного белья и т.д. Однако кроме антибактериальных свойств представляет интерес влияние модификации на потребительские свойства нетканого материала. Целью проведенного исследования являлось изучение потребительских и антибактериальных свойств нетканого материала, модифицированного хитозаном. Кроме того, что хитозан имеет антибактериальную активность, он также является биосовместимым гидрофильным полимером. В ходе работы были изучены четыре промышленные марки хитозана: хитозан Premium Quality (Италия), хитозан пищевой кислоторастворимый, сукцинат хитозана, хитозан низкомолекулярный пищевой водорастворимый (Россия). В результате проведенных исследований установлено, что из изученных марок хитозана антибактериальной активностью обладают хитозан пищевой кислоторастворимый и хитозан Premium Quality. Обработка гидрофильного нетканого материала, полученного по технологии спанбонд, раствором хитозана приводит к уменьшению воздухопроницаемости на 19% и увеличению жесткости на 77%. В случае применения концентраций раствора хитозана до 0,2% паропроницаемость растет, дальнейшее же увеличение концентрации приводит к снижению данного показателя. Гигроскопичность в изученном диапазоне дозировок не меняется. Результаты исследования свидетельствуют о нецелесообразности пропитки нетканых материалов медицинского назначения раствором хитозана с концентрацией более 0,2%, поскольку при более высоких концентрациях раствора потребительские характеристики (воздухопроницаемость и паропроницаемость) модифицированного нетканого материала ухудшаются.

The modification of nonwoven fabrics designed to impart antibacterial properties is an important process in the manufacture of a wide range of medical products, including medical face masks, wound dressings, surgical drapes, etc. However, apart from antibacterial properties, the effect of modification on the consumer properties of nonwoven fabric is also of interest. The present study was aimed at examining the consumer and antibacterial properties of nonwoven fabric modified with chitosan. In addition to exhibiting antibacterial activity, chitosan is also a biocompatible hydrophilic polymer. In this study, four industrial grades of chitosan were examined: Premium Quality chitosan (Italy), food-grade acid-soluble chitosan, chitosan succinate, and low-molecular-weight food-grade water-soluble chitosan (Russia). It was found that of the studied chitosan grades, food-grade acid-soluble chitosan and Premium Quality chitosan exhibit antibacterial activity. The treatment of hydrophilic nonwoven fabric obtained using the spunbond technology with a chitosan solution leads to a decrease in air permeability by 19% and an increase in stiffness by 77%. When chitosan solution concentrations of up to 0.2% are used, vapor permeability increases; however, a further concentration increase leads to a decrease in this parameter. Within the analyzed range, the hygroscopicity does not change. The study results indicate the inexpediency of impregnating medical nonwoven fabrics with chitosan solution at concentrations higher than 0.2%, since at higher concentrations, the consumer properties (air and vapor permeability) of modified nonwoven fabric deteriorate.

нетканый материалхитозанпаропроницаемостьжесткостьантибактериальные свойствагигроскопичностьвоздухопроницаемостьnonwoven fabricchitosanvapor permeabilitystiffnessantibacterial propertieshygroscopicityair permeabilityReferencesЛисаневич М.С., Перушкина Е.В. Исследование возможности модификации нетканых материалов хлоргексидином с целью придания антибактериальных свойств // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022. Т. 12. N 4. С. 633–639. DOI: 10.21285/2227-2925-2022-12-4-633-639. EDN: YJYTOD.Lisanevich M.S., Perushkina E.V. Modification of nonwoven fabrics with chlorhexidine to impart antibacterial properties. Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2022;12(4):633-639. (In Russian). DOI: 10.21285/2227-2925-2022-12-4-633-639. EDN: YJYTOD.Xin Z., Du S., Zhao C., Chen H., Sun M., Shunjie Y., et al. Antibacterial performance of polypropylene nonwoven fabric wound dressing surfaces containing passive and active components // Applied Surface Science. 2016. Vol. 365. P. 99–107. DOI: 10.1016/j.apsusc.2015.12.217.Xin Z., Du S., Zhao C., Chen H., Sun M., Shunjie Y., et al. Antibacterial performance of polypropylene nonwoven fabric wound dressing surfaces containing passive and active components. Applied Surface Science. 2016;365:99-107. DOI: 10.1016/j.apsusc.2015.12.217.Markovic D., Milovanovic S., Radetic M., Jokic B., Zizovic I. Impregnation of corona modified polypropylene nonwoven material with thymol in supercritical carbon dioxide for antimicrobial application // The Journal of Supercritical Fluids. 2015. Vol. 101. P. 215–221. DOI: 10.1016/j.supflu.2015.03.022.Markovic D., Milovanovic S., Radetic M., Jokic B., Zizovic I. Impregnation of corona modified polypropylene non-woven material with thymol in supercritical carbon dioxide for antimicrobial application. The Journal of Supercritical Fluids. 2015;101:215-221. DOI: 10.1016/j.supflu.2015.03.022.Degoutin S., Jimenez M., Casetta M., Bellayer S., Chai F., Blanchemain N., et al. Anticoagulant and antimicrobial finishing of non-woven polypropylene textiles // Biomedical Materials. 2012. Vol. 7, no. 3. P. 035001. DOI: 10.1088/1748-6041/7/3/035001.Degoutin S., Jimenez M., Casetta M., Bellayer S., Chai F., Blanchemain N., et al. Anticoagulant and antimicrobial finishing of non-woven polypropylene textiles. Biomedical Materials. 2012;7(3):035001. DOI: 10.1088/1748-6041/7/3/035001.La D.D., Pham K.T.T, Lai H.T., Tran D.L., Bui C.V., Nguyen P.H.T., et al. Fabrication of antibacterial Ag/graphene-integrated non-woven polypropylene textile for air pollutant filtering // Waste and Biomass Valorization. 2023. Vol. 14. P. 3275–3284. DOI: 10.1007/s12649-023-02101-y.La D.D., Pham K.T.T, Lai H.T., Tran D.L., Bui C.V., Nguyen P.H.T., et al. Fabrication of antibacterial Ag/graphene-integrated non-woven polypropylene textile for air pollutant filtering. Waste and Biomass Valorization. 2023;14:3275-3284. DOI: 10.1007/s12649-023-02101-y.Galimzyanova R.Y., Lisanevich M.S., Khakimullin Y.N. Influence of electron radiation on the physical and mechanical properties of a nonwoven fabric made using Spunlace technology // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 2124. P. 012015. DOI: 10.1088/1742-6596/2124/1/012015.Galimzyanova R.Y., Lisanevich M.S., Khakimullin Y.N. Influence of electron radiation on the physical and mechanical properties of a nonwoven fabric made using Spunlace technology. Journal of Physics: Conference Series. 2021;2124:012015. DOI: 10.1088/1742-6596/2124/1/012015.Lisanevich M.S., Galimzyanova R.Yu., Ivanov V.V. Analysis of the effect of ionizing radiation on the properties of bulk nonwoven material // Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 2124. P. 012024. DOI: 10.1088/1742-6596/2124/1/012024.Lisanevich M.S., Galimzyanova R.Yu., Ivanov V.V. Analysis of the effect of ionizing radiation on the properties of bulk nonwoven material. Journal of Physics: Conference Series. 2021;2124:012024. DOI: 10.1088/1742-6596/2124/1/012024.Abdou E.S., Elkholy S.S., Elsabee M.Z., Mohamed E. Improved antimicrobial activity of polypropylene and cotton nonwoven fabrics by surface treatment and modification with chitosan // Journal of Applied Polymer Science. 2008. Vol. 108, no. 4. P. 2290–2296. DOI: 10.1002/app.25937.Abdou E.S., Elkholy S.S., Elsabee M.Z., Mohamed E. Improved antimicrobial activity of polypropylene and cotton nonwoven fabrics by surface treatment and modification with chitosan. Journal of Applied Polymer Science. 2008;108(4):2290-2296. DOI: 10.1002/app.25937.Лисаневич М.С., Галимзянова Р.Ю., Иванов В.В. Исследование влияния низкотемпературной плазмы на свойства нетканого материала Холлофайбер® // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2022. N 5. С. 140–145. DOI: 10.47367/0021-3497_2022_5_140. EDN: HUDDX.Lisanevich M.S., Galimzyanova R.Yu., Ivanov V.V. Investigation of the effect of low-temperature plasma on the properties of non-woven material Holowfiber®. Textile Industry Technology. 2022;5:140-145. (In Russian). DOI: 10.47367/0021-3497_2022_5_140. EDN: HUDDX.Хакимуллин Ю.Н., Гильмутдинова Г.М., Бахридинова А.Р., Лисаневич М.С., Рахматуллина Э., Галимзянова Р.Ю. Исследование влияния неравновесной низкотемпературной плазмы на свойства ламинированного нетканого материала // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. 2016. Т. 34. N 4. С. 68–71. EDN: YNLHQD.Khakimullin Y.N., Gilmutdinova G.M., Bakhridinova A.R., Lisanevich M.S., Rakhmatullina E.R., Galimzyanova R.Yu. Investigation of the effect of the non-equilibrium low-temperatured plasma on the properties of the laminated non-woven fabric. Textile Industry Technology. 2016;34(4):68-71. (In Russian). EDN: YNLHQD.Galimzyanova R.Y., Lisanevich M.S., Khakimullin Y.N. Influence of nonequilibrium low-temperature plasma on the properties of nonwoven fabric based on polypropylene // Key Engineering Materials. 2021. Vol. 899. P. 179–184. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.899.179.Galimzyanova R.Y., Lisanevich M.S., Khakimullin Y.N. Influence of nonequilibrium low-temperature plasma on the properties of nonwoven fabric based on polypropylene. Key Engineering Materials. 2021;899:179-184. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.899.179.Wang C.-С., Chen C.-С. Anti-bacterial and swelling properties of acrylic acid grafted and collagen/сhitosan immobilized polypropylene non-woven fabrics // Journal of Applied Polymer Science. 2005. Vol. 98, no. 1. P. 391–400. DOI: 10.1002/app.22224.Wang C.-С., Chen C.-С. Anti-bacterial and swelling properties of acrylic acid grafted and collagen/сhitosan immobilized polypropylene non-woven fabrics. Journal of Applied Polymer Science. 2005;98(1):391-400. DOI: 10.1002/app.22224.Wang C.-С., Wu W.-Y., Chen C.-С. Antibacterial and swelling properties of N-isopropyl acrylamide grafted and collagen/chitosan-immobilized polypropylene nonwoven fabrics // Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials. 2011. Vol. 96B, no. 1. P. 16–24. DOI: 10.1002/jbm.b.31709.Wang C.-С., Wu W.-Y., Chen C.-С. Antibacterial and swelling properties of N-isopropyl acrylamide grafted and collagen/chitosan-immobilized polypropylene nonwoven fabrics. Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials. 2011;96B(1):16-24. DOI: 10.1002jbm.b.31709.Wang C.-С., Su C.-H., Chen C.-С. Water absorbing and antibacterial properties of N-isopropyl acrylamide grafted and collagen/chitosan immobilized polypropylene nonwoven fabric and its application on wound healing enhancement // Journal of Biomedical Materials Research Part A. 2008. Vol. 84A, no. 4. P. 1006–1017. DOI: 10.1002/jbm.a.31482.Wang C.-С., Su C.-H., Chen C.-С. Water absorbing and antibacterial properties of N-isopropyl acrylamide grafted and collagen/chitosan immobilized polypropylene nonwoven fabric and its application on wound healing enhancement. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 2008;84A(4):1006-1017. DOI: 10.1002/jbm.a.31482.Shahidi S., Yazdani M., Hezavehi E. Surface modification of polypropylene nonwoven fabrics by low temperature plasma followed by chitosan grafting // BioChemistry: an Indian Journal. 2014. Vol. 8, no. 4. P. 99–105.Shahidi S., Yazdani M., Hezavehi E. Surface modification of polypropylene nonwoven fabrics by low temperature plasma followed by chitosan grafting. BioChemistry: an Indian Journal. 2014;8(4):99-105.Куликов С.Н., Тюрин Ю.А., Хайруллин Р.З. Антибактериальная активность хитозана в отношении энтеробактерий и стафилококков, выделенных у пациентов с дисбактериозом кишечника // Казанский медицинский журнал. 2010. Т. 91. N 5. С. 656–660. EDN: NQUNYX.Kulikov S.N., Tyurin Yu., Khairullin R.Z. Antibacterial activity of chitosan against enterobacteria and staphylococci isolated from patients with intestinal dysbacteriosis. Kazan medical journal. 2010;91(5):656-660. (In Russian). EDN: NQUNYX.Герасименко Д.В., Авдиенко И.Д., Банникова Г.Е., Зуева О.Ю., Варламов В.П. Антибактериальная активность водорастворимых низкомолекулярных хитозанов в отношении различных микроорганизмов // Прикладная биохимия и микробиология. 2004. Т. 40. N 3. С. 301–306. EDN: OYOYGH.Gerasimenko D.V., Avdienko I.D., Bannikova G.E., Zueva O.Yu., Varlamov V.P. Antibacterial effects of water-soluble low-molecular-weight chitosans on different microorganisms. Prikladnaya biokhimiya i mikrobiologiya. 2004;40(3):301-306. (In Russian). EDN: OYOYGH.Liu X.F., Guan Y.L., Yang D.Z., Li Z., Yao K.D. Antibacterial action of chitosan and carboxymethylated chitosan // Journal of Applied Polymer Science. 2001. Vol. 79, no. 7. P. 1324–1335. DOI: 10.1002/1097-4628(20010214)79:7<1324::AID-APP210>3.0.CO;2-L.Liu X.F., Guan Y.L., Yang D.Z., Li Z., Yao K.D. Antibacterial action of chitosan and carboxymethylated chitosan. Journal of Applied Polymer Science. 2001;79(7):1324-1335. DOI: 10.1002/1097-4628(20010214)79:7<1324::AID-APP210>3.0.CO;2-L.Raafat D., von Bargen K., Haas A., Sahl H.-G. Insights into the mode of action of chitosan as an antibacterial compound insights into the mode of action of chitosan as an antibacterial compound // Applied and Environmental Microbiology. 2008. Vol. 74, no. 12. DOI: 10.1128/AEM.00453-08.Raafat D., von Bargen K., Haas A., Sahl H.-G. Insights into the mode of action of chitosan as an antibacterial compound insights into the mode of action of chitosan as an antibacterial compound. Applied and Environmental Microbiology. 2008;74(12). DOI: 10.1128/AEM.00453-08.Kulikov S., Tikhonov V., Blagodatskikh I., Bezrodnykh E., Lopatin S., Khairullin R., et al. Molecular weight and pH aspects of the efficacy of oligochitosan against methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) // Carbohydrate Polymers. 2012. Vol. 87, no. 1. P. 545–550. DOI: 10.1016/j.carbpol.2011.08.017.Kulikov S., Tikhonov V., Blagodatskikh I., Bezrodnykh E., Lopatin S., Khairullin R., et al. Molecular weight and pH aspects of the efficacy of oligochitosan against methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA). Carbohydrate Polymers. 2012;87(1):545-550. DOI: 10.1016/j.carbpol.2011.08.017.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.