اثر مسیر سنتز نانوذرات نقره بر عملکرد ضدباکتریایی و ویژگی های نوری و مکانیکی کاغذ

چکیدهسابقه و هدف:این پژوهش با هدف مقایسه دو عامل کاهنده شیمیایی برای سنتز نانوذرات نقره، شامل کاهش با سدیم بوروهیدرید (Ag/NaBH₄) و تری سدیم سیترات (Ag/TSC) و ارزیابی اثر آن ها بر ریخت شناسی نانوذرات، عملکرد ضدباکتریایی و ویژگی های نوری و مکانیکی کاغذ انجام شد. تمرکز اصلی مطالعه بر تبیین نقش عامل کاهنده در کنترل اندازه ذرات، پایداری کلوئیدی، الگوی استقرار نانوذرات بر سطح الیاف و عملکرد نهایی کاغذ اصلاح شده بود.مواد و روش ها:نانوذرات نقره از پیش ماده نیترات نقره و به روش کاهش شیمیایی، با استفاده از دو عامل کاهنده تری سدیم سیترات و سدیم بوروهیدرید سنتز شدند. در مسیرAg/TSC، محلول نیترات نقره تا دمای جوش حرارت داده شد و محلول تری سدیم سیترات به صورت قطره ای به آن افزوده گردید. در مسیرAg/NaBH₄، محلول سدیم بوروهیدرید پس از نگهداری در حمام یخ، با محلول نیترات نقره واکنش داده شد و محلول حاصل برای دستیابی به غلظت ppm ۹۰، تحت خشک کردن انجمادی و بازپراکنش با آب مقطر قرار گرفت. کاغذهای دست ساز با جرم پایهg/m۲ ۶۰ تهیه شدند و برای اصلاح سطحی، ۱۰ ثانیه در محلول های نانوذرات نقره غوطه ور و سپس در دمای محیط خشک شدند. فعالیت ضدباکتریایی نمونه ها با روش اندازه گیری قطر هاله عدم رشد در برابر Escherichia coli، Pseudomonas aeruginosa، Staphylococcus aureus و Staphylococcus epidermidis ارزیابی شد. تشکیل نانوذرات با طیف سنجی فرابنفش– مرئی (UV-Vis) بررسی گردید و ریخت شناسی و استقرار نانوذرات بر سطح الیاف با میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) مطالعه شد. ویژگی های نوری شامل روشنی و ماتی و ویژگی های مکانیکی شامل مقاومت کششی و مقاومت در برابر پاره شدن اندازه گیری شدند. داده ها با آنالیز واریانس یک طرفه تجزیه و تحلیل شدند.یافته ها:نتایج طیف سنجی UV-Vis نشان داد که هر دو سامانه دارای باند تشدید پلاسمون سطحی مشخص در ناحیه نزدیک به ۴۰۰ نانومتر بودند که تشکیل موفق نانوذرات نقره را تایید می کند. تصاویر FESEM نشان داد که میانگین اندازه نانوذرات در سامانه های Ag/NaBH₄ و Ag/TSC به ترتیب حدود ۲۰ و ۲۲ نانومتر بود. با وجود نزدیکی اندازه ذرات، سامانه Ag/TSC پراکنش سطحی یکنواخت تری نشان داد، در حالی که در سامانه Ag/NaBH₄ تجمعات موضعی بیشتری مشاهده شد. نتایج آزمون ضدباکتریایی محلول ها و کاغذهای اصلاح شده نشان داد که هر دو سامانه در برابر باکتری های مورد بررسی اثر مهاری قابل توجهی داشتند؛ با این حال، سامانه Ag/NaBH₄ در بیشتر موارد هاله عدم رشد بزرگ تری ایجاد کرد. پس از تثبیت نانوذرات بر سطح کاغذ، فعالیت ضدباکتریایی حفظ شد، در حالی که نمونه شاهد اثر مهاری قابل توجهی نداشت. اثر نوع تیمار، نوع باکتری و برهم کنش آن ها در سطح احتمال ۱ درصد معنی دار بود؛ بیشترین حساسیت درS. epidermidis و کمترین حساسیت در P. aeruginosa مشاهده شد. اصلاح کاغذ با نانوذرات نقره بر ویژگی های نوری و مقاومتی نمونه ها در سطح اطمینان ۹۹ درصد اثر معنی دار داشت. هر دو تیمار موجب افزایش ماتی و کاهش روشنی شدند و افت روشنی در Ag/TSC شدیدتر بود. شاخص مقاومت کششی در هر دو تیمار کاهش یافت و این افت در Ag/TSC بارزتر بود، در حالی که مقاومت در برابر پاره شدن تغییر معنی داری نسبت به شاهد نشان نداد.نتیجه گیری:هر دو مسیر سنتز شیمیایی قادر به تولید نانوذرات نقره موثر برای اصلاح ضدباکتریایی کاغذ هستند. با این حال، سامانه Ag/NaBH₄، به ویژه در برابر باکتری های گرم مثبت، عملکرد مهاری قوی تری نشان داد که می تواند با اندازه اندکی کوچک تر نانوذرات و دسترسی زیستی بیشتر گونه های فعال نقره مرتبط باشد. در مقابل، سامانه Ag/TSC با پاسخ پلاسمونی شدیدتر و توزیع سطحی یکنواخت تر همراه بود، اما کاهش بیشتری در روشنی و مقاومت کششی کاغذ ایجاد کرد. بنابراین، انتخاب مسیر سنتز مناسب برای تولید کاغذهای ضدباکتری مبتنی بر نانوذرات نقره باید بر اساس موازنه میان فعالیت ضدباکتریایی، یکنواختی پراکنش و حفظ ویژگی های نوری و مکانیکی انجام گیرد.

کلیدواژه ها:

واژگان کلیدی: نانوذرات نقره ، کاغذ ضدباکتری ، سدیم بوروهیدرید ، تری سدیم سیترات ، ویژگی های نوری و مکانیکی