Исследование антимикробной активности и физико-химических свойств трикотажного материала, модифицированного ионами серебра

В статье представлены результаты комплексного исследования антимикробной активности и физико- химических свойств хлопчатобумажного трикотажного материала, модифицированного ионами серебра. Актуальность работы обусловлена возрастающей потребностью в функциональных текстильных материалах для медицинского назначения, обладающих пролонгированной антибактериальной активностью. В качестве объекта исследования использовался хлопчатобумажный основовязальный трикотажный материал, обработанный растворами нитрата серебра в концентрациях 0,1%, 0,5% и 1,0%. Пропитка проводилась методом макроаппретирования с последующей термофиксацией. Для анализа использовались современные методы анализа: ИК-спектроскопия (FTIR) — для выявления химических изменений в структуре целлюлозы. Рентгеноструктурный анализ (XRD) — для подтверждения фаз присутствия серебра. Сканирующая электронная микроскопия (SEM) с EDS — для визуализации распределения частиц и микробиологический анализ по стандарту ISO 20743 методом диффузии в агаре с культурами Staphylococcus aureus, Escherichia coli и Klebsiella pneumoniae. Проведена оценка устойчивости к стиркам — по ISO 6330 (до 10 циклов) и испытания физико-механических свойств — по ГОСТ 3816-81 и ГОСТ 3817- 85. Результаты показали, что серебро равномерно распределяется на поверхности волокна без агрегации, что подтверждено микроскопией. SEM-изображения выявили равномерное распределение частиц без агломерации, что способствует сохранению гибкости материала. ИК-спектры продемонстрировали снижение интенсивности полос O–H и C–O связей, что может свидетельствовать о химическом взаимодействии серебра с целлюлозой. Рентгенограммы подтвердили наличие наночастиц серебра в кристаллической форме (размер 30–70 нм). Отмечено усиление антимикробного эффекта при увеличении концентрации серебра до 1,0%, при этом зона ингибирования превышала 20 мм. Проведённые испытания после 5 стирок подтвердили сохранение до 80% антимикробной активности. Физико-механические характеристики ткани также улучшились: прочность материала увеличилась на 4,3%, а влагопоглощение – на 6,2% по сравнению с контрольными образцами, за счёт плотной фиксации наночастиц в структуре волокна. Научная новизна работы заключается в подтверждении эффективности серебросодержащей модификации при сохранении потребительских свойств материала. Практическая ценность заключается в возможности применения исследованного текстиля для перевязочных средств, хирургических повязок и медицинской одежды.

1. Gulati, R., Sharma, S. and Sharma, R. K. Antimicrobial textiles: recent developments and functional perspectives. Polym. Bull 79 , 5747-5771 (2022). https://doi.org/10.1007/s00289-021-03826-3

2. Granados, A.; Pleixats, R.;Vallribera, A. Recent Advances on Antimicrobial and Anti-Inflammatory Cotton Fabrics Containing Nanostructures. Molecules 2021, 26, 3008. https://doi.org/10.3390/молекулы26103008

3. Tania, I.S., Ali, M. & Azam, M.S. In-situ synthesis and characterization of silver nanoparticle decorated cotton knitted fabric for antibacterial activity and improved dyeing performance. SN Appl. Sci. 1, 64 (2019). https://doi.org/10.1007/s42452-018-0068-x

4. Cierech M., Wojnarowicz J. Zinc oxide nanoparticles as antimicrobial textile finish — a review // Nanomaterials. – 2020. – 10(5):1012.

5. Zhang, X.-F.; Liu, Z.-G.; Shen, W.; Gurunathan, S. Silver Nanoparticles: Synthesis, Characterization, Properties, Applications, and Therapeutic Approaches. Int. J. Mol. Sci. 2016, 17, 1534. https://doi.org/10.3390/ijms17091534

6. Rai M. et al. Metal nanoparticles as a promising technology for antimicrobial textiles // Journal of Applied Microbiology. – 2021. – 130(2). – P. 1443–1461.

7. Shahidi S., Moazzenchi B. Plasma-assisted deposition of silver nanoparticles on cotton for durable antibacterial finish // Textile Research Journal. – 2019. – 89(6). – P. 1123–1132.

8. Джанпаизова В.М., Ташменов Р.С., Кенжибаева Г.С., Ким И.С., Аширбекова Г.Ш., Айтореев Н.А. Исследование свойств текстильных перевязочных материалов, пропитанных растворами наноцитрата серебра // Изв. Вузов. Технология промышленности. 2020. № 4 (388). С. 43–49. текстильной

9. Джанпаизова В.М., Ташменов Р.С., Токсанбаева Ж.С., Аширбекова Г.Ш., Толганбек Н.Н., Шаймаханова А.Н. Бактерицидные текстильные перевязочные материалы на основе наносеребра // Изв. Вузов. Технология текстильной промышленности. – 2019. – № 1 (379). – С. 200–205.

10. Cierech M., Wojnarowicz J., Koltsov I., Wojnarowicz A. et al. Nanostructured silver-based materials as antimicrobial agents in textiles: A review // Nanomaterials. – 2020. – Vol. 10(6). – Article ID 1234.

11. Román LE, Gomez ED, Solís JL, Gómez MM. Antibacterial Cotton Fabric Functionalized with Copper Oxide Nanoparticles. Molecules. 2020; https://doi.org/10.3390/molecules2524580225(24):5802.

12. Аскорбиновая кислота. https://www.scienceprojects.lv/pH/acids/C6H8O6.php

13. https://store.shimadzu.com/c-933-irftir.aspx

14. https://www.bruker.com/en/products-and-solutions/diffractometers-and-scattering-systems/x-ray-diffractometers/d8-endeavor.html

15. https://www.jeol.co.jp/en/products/detail/JSM-6510series.html

16. ГОСТ 3816-81 (ИСО 811-81 ) и ГОСТ 3817-85 Полотна текстильные. Методы определения гигроскопических и водоотталкивающих свойств

17. ИСО 20743:2021 Материалы текстильные. Определение антибактериальной активности текстильных изделий. Дата публикации: 08.06.2021

18. ИСО 6330:2021 Материалы текстильные. Процедуры домашней стирки и сушки, применяемые для испытаний текстиля. Опубликовано 24.11.2021 (Выпуск 4, 2021)

19. ГОСТ 3813–72 Материалы текстильные. Ткани и штучные изделия. Методы определения разрывных характеристик при растяжении