Biosynthesis of silver-based nanoparticles on polypropylene non-woven material for efficient antimicrobial activity

Abstract

The outbreak of the COVID 19 pandemic confirmed the importance of personal protective equipment including the respiratory face masks as barriers to pathogens. Taking into account that face masks are mainly composed of polypropylene (PP) non-woven materials this study explores the possibility of in situ biosynthesis of silver-based nanoparticles as an antimicrobial agent on PP material. A pomegranate peel extract was used as a “green” agent for synthesis and stabilization of nanoparticles. Hydrophobicity of PP fibers was overcome by modification with corona discharge at atmospheric pressure. In order to improve the binding of silver ions, corona modified PP material was impregnated with biopolymer chitosan in the presence of crosslinker 1,2,3,4-butane-tetracarboxylic acid. SEM analysis revealed the presence of spherical Ag-based nanoparticles on the fiber surface with an average size of approximately 69 nm. The higher the concentration of the precursor salt, the higher the silver content after the reduction. Larger amounts of Ag-based nanoparticles provided stronger antimicrobial activity against bacteria Escherichia coli and Staphylococcus aureus, and yeast Candida albicans.

Појавом COVID 19 пандемије је потврђена важност употребе личне заштитне опреме као што су респираторне маске које пружају физичку заштиту од патогених сојева микроогранизама. Имајући у виду да се заштитне маске углавном производе од нетканог материјала од полипропиленских влакана, у овом раду је испитана могућност in situ биосинтезе наночестица на бази сребра као антимикробног средства на полипропиленском материјалу. Екстракт од коре нара је употребљен као „зелено“ средство за синтезу наночестица. Хидрофобност полипропиленских влакана је превазиђена њиховом модификацијом корона пражњењем на атмосферском притиску. У циљу побољшања везивања јона сребра, полипропиленски материјал модификован короном је импрегниран биополимером хитозаном у присуcтву умреживача 1,2,3,4-бутантетракарбоксилне киселине. ФЕСЕМ анализом је потврђено присуство сферних наночестица на површини влакана, просечних димензија око 69 nm. Већа концентрација раствора соли прекурсора доприноси већем садржају сребра након редукције. Веће количине честица на бази сребра обезбедиле су снажнију антимикробну активност према бактеријама Escherichia coli и Staphylococcus aureus и квасцу Candida albicans.