سنتز هیدروژلهای نانوکامپوزیتی برپایه پلیمرهای آکریلاتی و موسیلاژ تخم ریحان به همراه افزودنی های گرافن اکسید، اکسید روی و اکسید مس به منظور مطالعه اثر هم افزایی آنها در رفتار ضدباکتریایی و رفتار جذب آب هیدروژلها
Synthesis of nanocomposite hydrogels based on acrylate-based polymers and mucilage containing graphene oxide, zinc oxide and copper oxide as additives and investigation of their synergistic effect on antibacterial properties and swelling behavior of hydrogels
/رقیه گردانی اسکوئی
: شیمی
، ۱۳۹۸
، راشدی
۸۴ص
چاپی - الکترونیکی
کارشناسی ارشد
شیمی کاربردی
۱۳۹۸/۰۶/۱۶
تبریز
هیدروژل ها موادی هستند که به دلیل خواص منحصر بفرد مانند توانایی جذب آب بدون حل شدن در آن ، زیست سازگاری یکی از مواد مهم در عصر جدید میباشد .از طرفی با توجه به مشکلات زیست محیطی و قیمت نسبتا بالای هیدروژلهای سنتزی، هیدروژلهای طبیعی زیست تخریبپذیر که قیمت کمتری نیز دارند، به منظور استفاده درصنایع مختلف توجه فراوانی را به خود جلب کردهاند .حذف میکروارگانیسم های بیماری زای موجود در پساب های آبی یکی از دغدغه های اصلی است که هزینه بالایی دارد .بنابراین هدف کار پژوهشی حاضر، تهیه یک هیدروژل نانوکامپوزیتی طبیعی جدید، با ظرفیت و سرعت جذب آب بالا و با خاصیت ضد باکتریایی بود که بتواند در صنعت آب و فاضلاب مورد استفاده قرار گیرد .بدین منظور مونومرهای آکریلیک اسید و آکریل آمید در حضور یک پلی ساکارید طبیعی استخراج شده از تخم ریحان، پلیمریزه شده و به پلیمر پایه پیوند زده شدند .گرافن اکسید بعنوان افزودنی برای افزایش میزان جذب آب و نانوذرات اکسید روی و اکسید مس برای ایجاد خاصیت ضدباکتریایی استفاده شدند .بررسی های انجام گرفته برروی رفتار تورم پذیری هیدروژل های تهیه شده در محلول های آبی نشان داد که بیشترین مقدار آب جذب شده در محیطهای آبی در حالت غیرکامپوزیتی g/g)) ۲۵۰ بود درحالیکه با افزودن گرافن اکسید بیشترین مقدار جذب آب تعادلی (g/g)۲۳/۷۶۹ شد .همچنین مطالعه رفتار تورمی هیدروژلهای سنتز شده در محلولهایی با pH و محلولهای نمکی مختلف نشان داد که همواره هیدروژل های نانوکامپوزیتی حاوی گرافن اکسید میزان جذب آب بیشتری نسبت به غیرکامپوزیتی دارند .بررسی های انجام گرفته با استفاده از روشهای طیف سنجی مادون قرمز، پراش اشعه ایکس ، طیف سنجی رامان و میکروسکوپ الکترونی روبشی، بارگذاری صحیح گرافن اکسید بر روی هیدروژل تهیه شده را تایید کردند و همچنین با استفاده از بررسی رفتار رئولوژیکی هیدروژل های تهیه شده و با مقایسه داده های بدست آمده از نمونه های نانوکامپوزیتی دارای درصدهای مختلف گرافن اکسید ملاحظه شد که نمونه دارای ۶/۱ از افزودنی گرافن اکسید بهترین نمونه هیدروژلی هم از لحاظ رفتار جذب آب و هم از منظر خواص ژلی و استحکام زیاد میباشد .خاصیت ضد باکتریایی هیدروژل های سنتز شده با استفاده از نانوذرات گرافن اکسید، اکسید مس و اکسید روی و اثر هم افزایی آنها مورد بررسی قرار گرفت که نتایج حاصل از آن نشان داد که میزان خاصیت ضدباکتریایی هیدروژل حاوی نانوذرات اکسید روی تهیه شده به روش غوطه وری بر روی باکتری اشرشیاکلی در بالاترین حد بوده و هیدروژل نانوکامپوزیتی دارای گرافن اکسید دارای کمترین خاصیت ضدباکتریایی میباشد
Hydrogels are one of the most important materials in the modern age due to their unique properties, such as their ability to absorb water without dissolving. Additionally, because of the environmental problems and high cost of synthetic hydrogels, biodegradable natural hydrogels, which are also less expensive, have attracted much attention for use in various industries. Removal of pathogenic micro-organisms in aquatic wastewater is one of the major concerns that is considered high costs. Therefore, the aim of this study was to develop a new natural based nanocomposite hydrogel with high water absorption capacity and rate and with antibacterial properties that could be used in water and wastewater industry. For this purpose, acrylic acid and acrylamide monomers were polymerized in the presence of a natural polysaccharide which was extracted from basil seeds. Graphene oxide was used as an additive to increase the water absorption and also, the zinc oxide and copper oxide nanoparticles were used to create antibacterial activity. Investigations on the swelling behavior of hydrogels prepared in aqueous solutions showed that the maximum amount of water absorption in aqueous solution for non-composite hydrogels was 250 g / g, whereas after adding graphene oxide the highest obtained equilibrium water absorption capacity was about 769.23 g/g. In addition, the study of the swelling behavior of the synthesized hydrogels in different pH and salt solutions showed that the nanocomposite hydrogels always had higher water absorption capacity than non-composite hydrogels. Infrared spectroscopy, X-ray diffraction, Raman spectroscopy and scanning electron microscopy analysis confirmed the correct incorporation of graphene oxide in the prepared hydrogel. Also, by studying the rheology behavior of prepared hydrogels and comparing the results obtained for nanocomposite samples with different percentages of graphene oxide, the sample with 1.6 of graphene oxide additive was the best sample in the terms of water absorption behavior and gel properties and high strength. The antibacterial properties of the synthesized hydrogels using graphene oxide, copper oxide, and zinc oxide nanoparticles and their synergistic effect on inhibition of E.coli bacteria were studied. The results showed that the antibacterial property of the nano-composite hydrogel containing zinc oxide nanoparticles was the highest and the graphene oxide containing nanocomposite hydrogel had the lowest antibacterial activity
Synthesis of nanocomposite hydrogels based on acrylate-based polymers and mucilage containing graphene oxide, zinc oxide and copper oxide as additives and investigation of their synergistic effect on antibacterial properties and swelling behavior of hydrogels