Studium degradace kompozitních nití s nanovlákenným obalem

Kód výsledku v IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F46747885%3A24210%2F23%3A00011670" target="_blank" >RIV/46747885:24210/23:00011670 - isvavai.cz</a>

Nalezeny alternativní kódy

RIV/46747885:24410/23:00011670 RIV/46747885:24510/23:00011670

Výsledek na webu

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Jazyk výsledku

čeština

Název v původním jazyce

Studium degradace kompozitních nití s nanovlákenným obalem

Popis výsledku v původním jazyce

V rámci experimentu byly kompozitní nitě podrobeny akcelerované enzymatické degradaci. Jádro kompozitní nitě sestávalo z polyamidového multifilu (PA.6), obal byl tvořen nanovlákennou vrstvou z polykaprolaktonu (PCL, blend molekulových hmotností 45 000 a 80 000 g/mol), která byla nanášena AC elektrickým zvlákňováním. Byly připraveny dva typy nanovlákenného obalu: PCL obal a PCL obal s antibakteriální látkou – chlorhexidin (CHX). Během nanášení nanovlákenného obalu byly použity různé odtahové rychlosti (10, 15, 20, 25, 30 m/min). Enzymaticky katalyzovaná degradace byla zaměřena na PCL biodegradabilní obal kompozitních nití. Vzorky byly po dobu 5 dní inkubovány na vyhřívané třepačce (37°C, frekvence 50 rpm) v médiu, obsahující lipázu Pseudomonas Cepacia (koncentrace 2,5 U/10 mg substrátu), fosfátový pufr (PBS, pH 7,4) a azid sodný (koncentrace 0,02%). Výměna média probíhala po 24 hodinách. Výsledky byly porovnávány s negativními kontrolami (NC), které byly inkubovány pouze v PBS. Opláchnuté a vysušené vzorky byly podrobeny analýzám hmotnostního úbytku a morfologické analýze pomocí rastrovací elektronové mikroskopie (SEM) (viz. obr 1). Z morfologické analýzy (SEM) a analýzy hmotnostního úbytku je možné sledovat určité trendy v chování nití vlivem enzymaticky katalyzované degradace. Rychlost odvíjení nitě během aplikace nanovlákenného obalu má výrazný vliv na průběh degradace, kdy s rostoucí odtahovou rychlostí nitě je získán tenčí obal o nižších navážkách. Tento fakt se v průběhu degradace jednotlivých skupin nití projevil rychlejší a masivnější degradací nití, které byly vytvořeny při vyšší odtahové rychlosti. Důvodem je nižší hmotnost předkládaného substrátu (obalu) enzymatickému médiu, kdy byla zachována stejná koncentrace enzymu pro všechny skupiny nití. Důležitým faktorem během degradace nití byla také přítomnost aktivní inkorporované látky (CHX). Přítomnost CHX pravděpodobně způsobuje snížení produktivity zvlákňování, aplikovaný PCL+CHX nanovlákenný obal dosahuje při totožných zvlákňovacích podmínkách nižších hmotností. Zároveň je struktura obalu daleko méně kompaktní, více rozvolněná a nadýchaná v porovnání s PCL obalem. Kombinace „načechrané“ struktury obalu a přítomnost CHX, pravděpodobně vedla k lepší smáčitelnosti, posléze pronikání vody do struktury, difuzi CHX a výraznějšímu enzymatickému štěpení PCL řetězců. V konečném důsledku byly pozorovány pro stejné časové body degradace vyšší hmotností úbytky pro PCL obaly s inkorporovaným CHX.

Název v anglickém jazyce

Study of degradation of composite yarns with nanofibre coating

Popis výsledku anglicky

As part of the experiment, the composite yarns were subjected to accelerated enzymatic degradation. The core of the composite yarns consisted of polyamide multifilament (PA.6), the cladding consisted of a nanofibrous layer of polycaprolactone (PCL, blend of molecular weights 45,000 and 80,000 g/mol), which was deposited by AC electrospinning. Two types of nanofibrous coating were prepared: PCL wrapping and PCL wrapping with an antibacterial agent - chlorhexidine (CHX). Different withdrawal rates (10, 15, 20, 25, 30 m/min) were used during the deposition of the nanofibrous wrapping. Enzyme catalyzed degradation was focused on the PCL biodegradable composite yarn wrapping. Samples were incubated for 5 days on a heated shaker (37°C, 50 rpm) in a medium containing Pseudomonas Cepacia lipase (concentration 2.5 U/10 mg substrate), phosphate buffer (PBS, pH 7.4) and sodium azide (concentration 0.02%). The medium was changed after 24 h. The samples were then incubated in a medium buffer. The results were compared with negative controls (NC) that were incubated in PBS only. The rinsed and dried samples were subjected to mass loss and morphological analysis by scanning electron microscopy (SEM) (see Figure 1). From morphological analysis (SEM) and mass loss analysis, it is possible to observe certain trends in the behaviour of the yarns due to enzyme-catalysed degradation. The unwinding speed of the thread during the application of the nanofibrous wrapping has a significant effect on the degradation process, where a thinner wrapping with lower weights is obtained as the unwinding speed of the thread increases. This fact was reflected in the faster and more massive degradation of the yarns formed at higher unwinding speeds during the degradation of each yarn group. This is due to the lower weight of the substrate (wrapper) presented to the enzyme medium, where the same enzyme concentration was maintained for all thread groups. The presence of active incorporated substance (CHX) was also an important factor during the degradation of the threads. The presence of CHX is likely to cause a reduction in the softening productivity, the applied PCL+CHX nanofibre wrapping achieved lower weights under identical softening conditions. At the same time, the structure of the packaging is much less compact, more loose and fluffy compared to the PCL packaging. The combination of the „fluffy” packaging structure and the presence of CHX, probably led to better wettability, subsequent water penetration into the structure, diffusion of CHX and more pronounced enzymatic cleavage of PCL chains. As a result, higher mass losses were observed for the same degradation time points for PCL coatings with incorporated CHX.

Druh

O - Ostatní výsledky

CEP obor

—

OECD FORD obor

21001 - Nano-materials (production and properties)

Projekt

—

Návaznosti

S - Specificky vyzkum na vysokych skolach

Rok uplatnění

2023

Kód důvěrnosti údajů

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů