Упаковочная пленка нано - серебра / PHBHX: как смешивание с поверхностным покрытием влияет на антимикробность и миграцию серебра

Формально – детерминантная функция: покрытие поверхности для достижения антибактериального

с более низким содержанием серебра В области пищевой и японской упаковки введение наносеребра (Ag NPS) в биопластик для обеспечения антибактериальной активности является важным техническим путем для активной упаковки. Тем не менее, форма нанокомпозитов должна соответствовать двум условиям одновременно: позволять серебру эффективно взаимодействовать с микроорганизмами, чтобы играть антибактериальную роль, и контролировать миграцию серебра в пределах установленных пределов безопасности. В исследовании, опубликованном в Packaging Technology and Science, на основе полимеров (3 – гидроксимасляная кислота – co – 3 – гидроксигексанат) (PHBHx), система сравнила влияние двух форм смешивания (bulk – mixed) и покрытия поверхности (surface – coated) на функциональность пленки и поведение переноса серебра.

Исследование проводилось с использованием двух подготовительных моделей. В модели смешивания нано – серебро смешивается в PHBHHx путем экструзионного плавления с добавлением 0,2 wt.% и 2,0 wt.%, а затем штампуется в пленку. В модели поверхностного покрытия стабильный гидролиз PHBHHx, покрытый нано – серебром (с содержанием серебра 10 Вт% и 40 Вт% при диаметре частиц менее 300 нм), сначала готовится путем испарения микроэмульсии и растворителя, а затем покрыт 50 слоями на экструдированной базовой пленке PHBHx ультразвуковым распылением. Институт использовал коммерческие сферические наночастицы серебра диаметром 50 нм и сравнил образцы с покрытием ПВХ. Разница между оптическими и барьерными свойствами

Оптические и SEM – изображения

показывают, что распределение наночастиц в обеих моделях в целом равномерно, но в обеих моделях существует определенная степень воссоединения. Из – за более высокого абсолютного содержания серебра смешанная мембрана значительно отличается от поверхностного покрытия с точки зрения цвета, непрозрачности и скорости ультрафиолетово – видимого пропускания. По барьерным свойствам покрытия недостаточно, чтобы влиять на кислородную блокаду, но коэффициент проникновения кислорода в смешанную мембрану снижается на 15 – 31%. Этот результат указывает на то, что формы поверхностного покрытия имеют больше преимуществ в оптической производительности в упаковочных приложениях, требующих прозрачности; Для структур, которые блокируют спрос, смешанная форма может привести к определенному улучшению кислородной блокады.

Различие между антибактериальной активностью и механизмом миграции

Результаты антибактериального теста показали интуитивное противоположное содержание серебра: несмотря на гораздо более низкое содержание серебра, поверхностное покрытие по – прежнему эффективно подавляет рост золотистого стафилококка и кишечной палочки, в то время как смешанная мембрана не демонстрирует значительных антибактериальных свойств. Исследователи считают, что это тесно связано с эффективностью контакта серебра с микроорганизмами в обеих формах, а также с тем, как серебро высвобождается.

Чтобы объяснить эту разницу, исследование использовало масс – спектрометрию плазмы с индуктивной связью с одной частицей (SP – ICP – MS) для проведения подробных исследований миграции в различных пищевых аналогах (10 в / в этаноле и 3 в / в уксусной кислоте). Результаты показали, что механизм миграции модели покрытия поверхности состоит в быстрой десорбции и постоянном растворении, в то время как модель смешивания основана на медленной диффузии. Это различие в механизме означает, что форма покрытия поверхности может быстро высвобождать антибактериальное серебро на интерфейсе, в то время как его общее количество серебра ниже; Серебро в смешанной форме завернуто в матрицу и медленно высвобождается диффузией, что затрудняет формирование эффективной антибактериальной концентрации в краткосрочной перспективе.

Откровение для проектирования полимерных добавок и упаковочных материалов

Значение этого исследования для упаковочной промышленности заключается в том, что оно рассматривает морфологический дизайн нанокомпозитов в той же структуре, что и функциональность и безопасность. Для контактно – активной упаковки пищевых продуктов антимикробные эффекты и безопасность миграции часто ограничивают друг друга: повышение содержания серебра может повысить антибактериальную устойчивость, но также может привести к риску превышения нормы миграции. Это исследование показывает, что антибактериальная функция может быть реализована при более низком содержании серебра через форму покрытия поверхности и что поведение высвобождения регулируется с помощью механизма десорбции – растворения, который дает новые идеи для разработки формулы.

С точки зрения стабильности обработки, смешанная модель полагается на экструзионное плавление и смешивание, процесс созрел, легко усиливается, но управление дисперсией и воссоединением наносеребра в высокотемпературной обработке остается ключевым; Модель покрытия поверхности включает в себя подготовку микроэмульсии и многократное распыление, более сложный процесс, но более эффективное использование серебра. Оба пути имеют свои собственные варианты, исследователи также отмечают, что дальнейшая оптимизация этих двух методов, как ожидается, повысит гибкость обработки и будет способствовать безопасному применению активной упаковки.

На фоне растущего внимания к переработанным материалам и рециркулируемым конструкциям, PHBHHx, как биоразлагаемый полиэфир, в сочетании с наносеребром предлагает варианты для биоактивной упаковки. Однако безопасность рекуперации и регенерации нано – серебряных пленок по – прежнему должна оцениваться в сочетании с данными о миграции. Кроме того, как антиоксиданты и системы стабилизаторов обработки в сценариях воздействия пищевых продуктов взаимодействуют с антибактериальными компонентами наносеребра, чтобы избежать окисления, деградации и обесцвечивания в процессе обработки, также необходимо обратить внимание на разработку формулы. В исследовании не рассматривались конкретные эффекты антиоксидантов или стабилизаторов обработки, и выводы должны быть подтверждены в последующей работе.

Источник: Influence of Bulk‐Mixed and Surface‐Coated Morphologies on Functionality and Migration in Nano Ag/PHBHHx Packaging Films， Обработано химикатами Herun.