Дослідження іммобілізації колоїдного срібла в біонанокомпозитах природних полімерів і монтморилоніту

Автор(и)

  • Kuanyshbek Musabekov Al-Farabi Kazakh National University Al-Farabi ave., 71, Almaty, Republic of Kazakhstan, 050040, Казахстан https://orcid.org/0000-0003-1114-1901
  • Botagoz Zhakyp Al-Farabi Kazakh National University Al-Farabi ave., 71, Almaty, Republic of Kazakhstan, 050040, Казахстан https://orcid.org/0000-0002-7540-0872
  • Sagdat Tazhibayeva Al-Farabi Kazakh National University Al-Farabi ave., 71, Almaty, Republic of Kazakhstan, 050040, Казахстан https://orcid.org/0000-0003-3300-3235
  • Nurlan Musabekov Al-Farabi Kazakh National University Al-Farabi ave., 71, Almaty, Republic of Kazakhstan, 050040, Казахстан
  • Ayagoz Yergaliyeva Al-Farabi Kazakh National University Al-Farabi ave., 71, Almaty, Republic of Kazakhstan, 050040, Казахстан https://orcid.org/0000-0002-9570-6457

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.216995

Ключові слова:

колоїдне срібло, біонанокомпозити, міжшаровий простір монтморилоніту, альгінат, карбоксиметилцелюлоза, межа міцності

Анотація

В даний час частинки колоїдного срібла використовуються при створенні електронних, оптичних і сенсорних пристроїв нового покоління. Срібловмісні біонанокомпозити (БНК) синтезували шляхом іммобілізації колоїдних частинок монтморилоніту, що містять колоїдне срібло в складі альгінату натрію і натрієвої солі карбоксиметилцелюлози. Срібловмісні частинки монтморилоніту Ag-MT були отримані заміною іонів Na+ в шаруватих силікатних галереях іонами Ag+ з подальшим перетворенням іонів срібла в частинки срібла. Введення іонів Ag+ в структуру монтморилоніту обгрунтовано методами інфрачервоної спектроскопії. При вивченні міцності плівок біонанокомпозитів було встановлено, що при збільшенні вмісту в їх складі частинок Ag-Mt міцність зростає, а деформація зменшується.

Встановлено, що рівноважні значення постійної набухання встановлюються через ~30 хвилин. У той же час при збільшенні вмісту Ag-Mt в біонанокомпозиті з 3 % до 10 % значення рівноважного коефіцієнта набухання (Kнабух) зменшується в 2,8 рази. Заміна іонів Na+ іонами Ag+ в структурі монтморилоніту супроводжується зменшенням набухання біонанокомпозитів, що пояснюється більш низькою гідратацією іонів Ag+ в порівнянні з іонами Na+. В якості додаткової причини зниження набухання бімонанокомпозітов зі збільшенням частки Ag-Mt в їх складі вказується підвищення їх здатності до структуроутворення в присутності глинистого мінералу.

Вивчено кінетику вивільнення іонів Ag+ з біонанокомпозитів у фізіологічний розчин. Показано, що вивільнення іонів Ag+ збільшується зі збільшенням рН середовища

Біографії авторів

Kuanyshbek Musabekov, Al-Farabi Kazakh National University Al-Farabi ave., 71, Almaty, Republic of Kazakhstan, 050040

Doctor of chemical Sciences, Professor

Department of Analytical, Colloid Chemistry and Technology of Rare Elements

National Nanotechnology Laboratory of Open Type

Botagoz Zhakyp, Al-Farabi Kazakh National University Al-Farabi ave., 71, Almaty, Republic of Kazakhstan, 050040

Postgraduate Student

Department of Analytical, Colloid Chemistry and Technology of Rare Elements

Sagdat Tazhibayeva, Al-Farabi Kazakh National University Al-Farabi ave., 71, Almaty, Republic of Kazakhstan, 050040

Doctor of Chemical Sciences, Professor

Department of Analytical, Colloid Chemistry and Technology of Rare Elements

Nurlan Musabekov, Al-Farabi Kazakh National University Al-Farabi ave., 71, Almaty, Republic of Kazakhstan, 050040

PhD, Leading Researcher

National Nanotechnology Laboratory of Open Type

Ayagoz Yergaliyeva, Al-Farabi Kazakh National University Al-Farabi ave., 71, Almaty, Republic of Kazakhstan, 050040

Master

Department of Analytical, Colloid Chemistry and Technology of Rare Elements

Посилання

  1. Krutyakov, Y. A., Kudrinskiy, A. A., Olenin, A. Y., Lisichkin, G. V. (2008). Synthesis and properties of silver nanoparticles: advances and prospects. Russian Chemical Reviews, 77 (3), 233–257. doi: https://doi.org/10.1070/rc2008v077n03abeh003751
  2. Wright, G. (2005). Bacterial resistance to antibiotics: Enzymatic degradation and modification. Advanced Drug Delivery Reviews, 57 (10), 1451–1470. doi: https://doi.org/10.1016/j.addr.2005.04.002
  3. Shen, L., Wang, B., Wang, J., Fu, J., Picart, C., Ji, J. (2012). Asymmetric Free-Standing Film with Multifunctional Anti-Bacterial and Self-Cleaning Properties. ACS Applied Materials & Interfaces, 4 (9), 4476–4483. doi: https://doi.org/10.1021/am301118f
  4. Simončič, B., Klemenčič, D. (2015). Preparation and performance of silver as an antimicrobial agent for textiles: A review. Textile Research Journal, 86 (2), 210–223. doi: https://doi.org/10.1177/0040517515586157
  5. De Azeredo, H. M. C. (2013). Antimicrobial nanostructures in food packaging. Trends in Food Science & Technology, 30 (1), 56–69. doi: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2012.11.006
  6. Shameli, K., Mansor Bin Ahmad, M., Mohsen, Z., Yunis, W. Z., Ibrahim, N. A., Rustaiyan, A. (2011). Synthesis of silver nanoparticles in montmorillonite and their antibacterial behavior. International Journal of Nanomedicine, 6, 581–590. doi: https://doi.org/10.2147/ijn.s17112
  7. An, J., Luo, Q., Yuan, X., Wang, D., Li, X. (2011). Preparation and characterization of silver-chitosan nanocomposite particles with antimicrobial activity. Journal of Applied Polymer Science, 120 (6), 3180–3189. doi: https://doi.org/10.1002/app.33532
  8. Pinto, R. J. B., Fernandes, S. C. M., Freire, C. S. R., Sadocco, P., Causio, J., Neto, C. P., Trindade, T. (2012). Antibacterial activity of optically transparent nanocomposite films based on chitosan or its derivatives and silver nanoparticles. Carbohydrate Research, 348, 77–83. doi: https://doi.org/10.1016/j.carres.2011.11.009
  9. Wang, B.-L., Liu, X.-S., Ji, Y., Ren, K.-F., Ji, J. (2012). Fast and long-acting antibacterial properties of chitosan-Ag/polyvinylpyrrolidone nanocomposite films. Carbohydrate Polymers, 90 (1), 8–15. doi: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2012.03.080
  10. Sotiriou, G. A., Meyer, A., Knijnenburg, J. T. N., Panke, S., Pratsinis, S. E. (2012). Quantifying the Origin of Released Ag+ Ions from Nanosilver. Langmuir, 28 (45), 15929–15936. doi: https://doi.org/10.1021/la303370d
  11. Burkova, Y. L., Beleneva, I. A., Shchipunov, Y. A. (2015). Bactericidal sodium alginate films containing nanosized silver particles. Colloid Journal, 77 (6), 707–714. doi: https://doi.org/10.1134/s1061933x15060058
  12. Lavorgna, M., Attianese, I., Buonocore, G. G., Conte, A., Del Nobile, M. A., Tescione, F., Amendola, E. (2014). MMT-supported Ag nanoparticles for chitosan nanocomposites: Structural properties and antibacterial activity. Carbohydrate Polymers, 102, 385–392. doi: https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2013.11.026
  13. Tazhibayeva, S., Tyussyupova, B., Yermagambetova, A., Kokanbayev, A., Musabekov, K. (2020). Preparation and regulation of structural-mechanical properties of biodegradable films based on starch and agar. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (6 (107)), 40–48. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.213226
  14. Tyutrina, S. V., Kuznetsova, N. S., Burnashova, N. N. (2012). Spectral characteristics of the silicates of Zabaykalsky Krai and their composites when exposed to ultrasonic vibrations. Fundamental research, 9 (2), 460–464.
  15. Plotnikova, L. V., Uspenskaya, M. V. Ignat'eva, Yu. A. (2016). Modifikatsiya obogashchennogo bentonita ionami serebra. Sbornik nauchnyh trudov po itogam mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii. Tyumen', 48–51.
  16. Incoronato, A. L., Buonocore, G. G., Conte, A., Lavorgna, M., Del Nobile, M. A. (2010). Active Systems Based on Silver-Montmorillonite Nanoparticles Embedded into Bio-Based Polymer Matrices for Packaging Applications. Journal of Food Protection, 73 (12), 2256–2262. doi: https://doi.org/10.4315/0362-028x-73.12.2256
  17. Mishra, R. K., Ramasamy, K., Lim, S. M., Ismail, M. F., Majeed, A. B. A. (2014). Antimicrobial and in vitro wound healing properties of novel clay based bionanocomposite films. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 25 (8), 1925–1939. doi: https://doi.org/10.1007/s10856-014-5228-y
  18. Kumar, P., Sandeep, K. P., Alavi, S., Truong, V. D., Gorga, R. E. (2010). Preparation and characterization of bio-nanocomposite films based on soy protein isolate and montmorillonite using melt extrusion. Journal of Food Engineering, 100 (3), 480–489. doi: https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2010.04.035

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-31

Як цитувати

Musabekov, K., Zhakyp, B., Tazhibayeva, S., Musabekov, N., & Yergaliyeva, A. (2020). Дослідження іммобілізації колоїдного срібла в біонанокомпозитах природних полімерів і монтморилоніту. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(6 (108), 93–101. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.216995

Номер

Том 6 № 6 (108) (2020): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Kuanyshbek Musabekov, Botagoz Zhakyp, Sagdat Tazhibayeva, Nurlan Musabekov, Ayagoz Yergaliyeva

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.