Your company
Оценка устойчивости антибактериальных составов на текстильных изделиях.
Большие вызовы - 2023. Новые материалы.
Актуальность проекта
В настоящее время с быстрым распространением патогенов людям необходимо использовать различные средства защиты. В числе этих средств есть и разные антисептические текстильные изделия, однако некоторые из них недостаточно эффективны и удобны в использовании.
Наша цель - создать антибактериальные составы на основе наноструктурированного серебра для текстильных изделий, которые будут эффективнее аналогов.
Задачи:

Исследование качества представленных на рынке антибактериальных составов

Разработка новой рецептуры и создание антибактериального состава

Изучение свойств полученного антибактериального состава на текстильном изделии

Ход работы
  1. Изучение образцов тканей методами оптической микроскопии и сканирующей электронной микроскопии

2. Исследование износостойкости антибактериальных составов на образцах тканей

3. Синтез наночастиц серебра цитратным методом
4. Диагностика полученного коллоидного серебра при помощи сканирующего зондового микроскопа, спектрофотометрии и сканирующего электронного микроскопа
5. Нанесение состава на образцы текстиля
6. Оценка антибактериальной активности полученных образцов ткани
Изучение поверхностей образцов тканей методами оптической и сканирующей электронной микроскопии
Оптическая микроскопия

Образец
хлопчатобумажной ткани
Состав: хлопок — 100%.
Полотняное переплетение
Расстояние между волокнами



Образец трикотажной ткани
Состав: хлопок — 80%, полиэстер — 15%, лайкра — 5%.
Поперечно-вязаное переплетение

Образец синтетической ткани Бифлекс
Состав: полиэстер — 90%, эластан — 10%.
Поперечно-вязаное переплетение
*заявлено производителем

Вывод:

Представленные образцы хлопчатобумажной ткани наиболее рационально могут применяться при пошиве лёгкой одежды, нательного белья, образцы трикотажного полотна менее воздухопроницаемы, но более эластичны, что позволяет использовать их при пошиве повседневной комфортной одежды, образцы синтетической ткани бифлекс применяются при изготовлении купальных костюмов, спортивной одежды.

Сканирующая электронная микроскопия

Образец
хлопчатобумажной ткани
Состав: хлопок — 100%
Размер нити ≈ 250 мкм


Образец
хлопчатобумажной ткани
Состав: хлопок — 100%
Размер волокон ≈ 15 мкм


Образец синтетической ткани Бифлекс
Состав: полиэстер — 90%, эластан — 10%
Размер нити ≈ 100 мкм


Образец синтетической ткани Бифлекс
Состав: полиэстер — 90%, эластан — 10%.
Размер волокон ≈ 25 мкм

Гипотеза:

Наночастицы серебра лучше держатся в волокнах натуральной ткани в силу большего количества шероховатостей и переплетений.

Исследование устойчивости антибактериальных составов на образцах тканей к механической обработке





!Механическую обработку ткани проводили по ГОСТу 30157.1-95 с 5 г хозяйственного
72 %-го мыла при 40 °С.

Результаты


Хлопчатобумажная ткань






Трикотаж






Бифлекс


Гипотеза:

Состав вымылся с образцов тканей вместе с наночастицами, что вызвало утрату антибактериальных свойств.

!Необходимо провести анализ образцов на антибактериальную активность.

Исследование антибактериальных свойств образцов ткани
Влияние образцов ткани на культивированные колонии E.coli
Образец трикотажа после стирки
Образец х/б ткани до стирки
Образец х/б ткани после стрики
Вывод:

Состав неустойчив, бактерицидные свойства после нескольких стирок были утрачены полностью или почти полностью.

Наилучшие бактерицидные свойства проявил состав, осажденный на хлопчатобумажной ткани.

!Необходимо разработать способ надёжного закрепления наночастиц в структуре ткани.

Синтез раствора наночастиц серебра

Синтез проводился цитратным методом
Реакция: 2AgNO3 + Na3C6H5O7 → 2Ag↓ + CO2↑ + Na2C5H4O5 + NaNO3 + HNO3
Добавление раствора цитрата натрия по каплям
Приготовление растворов цитрата натрия и нитрата серебра
Доведение раствора AgNO3
Проверка образца 1 на эффект Тиндаля
Нагревание полученного раствора до появления светло-жёлтой окраски

!Цитратный метод был выбран в силу малой токсичности реагентов и получаемых соединений, что подходит при производстве изделий, контактирующих с кожей.

Полученные растворы
Раствор соотношением количеств вещества AgNO3 и цитрата натрия 4:1
Раствор с добавлением ПАВ во время синтеза соотношением 5:1
Концентрация серебра - 0,002 М
Раствор соотношением количеств вещества AgNO3 и цитрата натрия 5:1
Эффект Тиндаля в трёх финальных образцах
Раствор 5:1 с ПАВ
Раствор 4:1
Раствор 5:1
Атомно-силовая микроскопия
!Средние значения размеров полученных наночастиц серебра в растворе 4:1 характеризуются областью от 70 до 95 нм.
Снимок частиц в расторе 4:1
Снимок частиц в растворе 5:1
Спектрофотометрия
Проведение спектрофотометрии
Раствор 4:1
Средний размер НЧ — 44,76 нм
Раствор 5:1 с добавлением ПАВ в процессе синтеза
Средний размер НЧ — 62,67 нм
Раствор 5:1
Средний размер НЧ — 53,72 нм
Сканирующая электронная микроскопия
Сканирующая электронная микроскопия жидкостей
Вывод:

Размер наночастиц серебра по итогам трёх диагностик составил

от 44,76 до 95 нм.

Наименьший размер наночастиц был получен в растворе с соотношением реактивов 4:1.

!Необходимо определить зависимость антибактериальной активности полученных растворов от соотношения реактивов.

Пропитка образцов ткани полученными растворами по нескольким методикам
1) Обработка ПАВ, затем составом 4:1
2) Обработка спиртом, затем составом 4:1
3) Обработка чистым составом 4:1
4) Обработка составом 5:1 с добавлением ПАВ в процессе синтеза
5) Обработка спиртом, затем раствором 5:1 с добавлением ПАВ в процессе синтеза
Разные способы пропитки образцов ткани составами
Сканирующая электронная микроскопия
Образец ткани, пропитанной раствором 4:1
Различимо малое количество наночастиц размером 25-75 нм
Образец ткани, предварительно пропитанной спиртом, затем раствором 4:1
Различимы наночастицы серебра диаметром
25-70 нм
Образец ткани, предварительно пропитанной ПАВ, затем раствором 4:1
Различимо малое количество наночастиц серебра диаметром
25-65 нм
Образец ткани, предварительно пропитанной спиртом, затем раствором 5:1
Различимо малое количество наночастиц серебра диаметром
40-100 нм
Образец ткани, пропитанной раствором 5:1 с добавлением ПАВ в процессе синтеза
Различимы наночастицы серебра диаметром
20-200 нм
Вывод:

После механической обработки наибольшее количество наночастиц сохранилось на образце, предварительно обработанном спиртом, затем раствором 4:1.

Оценка антибактериальной активности образцов ткани, обработанных собственными составами, после стирки
Влияние образцов ткани на культивированные колонии E.coli
Раствор 4:1 + ПАВ
Раствор 4:1 + спирт
Раствор 5:1 с добавлением ПАВ в процессе синтеза
Раствор 4:1
Раствор 5:1 с добавлением ПАВ в процессе синтеза + спирт
Выводы работы:

  1. Изучили взаимодействие наночастиц серебра с разными видами ткани
  2. Создали антибактериальную ткань с покрытием из наночастиц серебра, устойчивым к стирке
  3. Выявили методику получения наночастиц серебра, проявляющих наиболее явные бактерицидные свойства
  4. Провели ряд исследований по изучению физических свойств наночастиц серебра и адгезии их к ткани
Экономическая составляющая проекта

Цена продукта за 1 п.м.:

737,38 руб.


Себестоимость продукта за 1 п.м.: 526,7 руб.


Срок окупаемости:

10 месяцев


Команда проекта
Силаев Всеволод
Стажёр
Екимова Екатерина
Химик-физик
Летовальцева Марина
Руководитель проекта
Летовальцева Наталья
Руководитель проекта
Марков Юрий
Химик-биолог
Корабейникова Виктория
Химик-биолог
Лепилкина Елизавета
Химик-физик
Дубровина Анастасия
Химик-биолог
Научный руководитель проекта - Ольга Москалюк, канд. техн. наук, доцент, зав. лаб. полимерные и композиционные материалы SmartTextiles МНИЦ «Когерентная рентгеновская оптика для установок Мегасайенс» БФУ им. И. Канта
Партнёры проекта
ФИОП - информационный партнёр
ООО "АрктикТекс" (входит в ГК "T&T Group") - предоставление образцов и материалов для исследования, постановка целей и задач
Лаборатория SmartTextiles БФУ им. И. Канта - научное руководство
Парк науки и искусства Сириус
Будем рады ответить на ваши вопросы!
Свяжитесь с нами.
Большие вызовы - 2023. Новые материалы
Phone: +7 906 723 98 40
Email: ekucheba@bk.ru