Исследование свойств нетканых материалов, модифицированных раствором хитозана

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.

1. Лисаневич 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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.