Composite material based on polymer fibers/Ag NPs: A design of new functional material for antibacterial applications

Abstract

This thesis establishes preparation of a material combining a polymer nanofibrous matrix with silver nanoparticles. Several forms of silver nanoparticles were prepared and the initial experiment was performed using diatoms algae whose siliceous shells provided active centers for Ag nanoparticle reduction and stabilization. The silver nanoparticles were then prepared by the following green chemistry inspired approaches: 1) biosynthesis using Tilia sp. biomass leachates from different harvest locations, and 2) synthesis using pure gallic acid. The biomasses provided different levels of phytochemicals responsible for nanoparticle synthesis and different shapes and sizes of resultant crystalline nanoparticles. These findings were an inspiration to synthesize silver nanoparticles and silver nanowire like structures with gallic acid at different concentrations. Moreover, this synthesis was temperature dependent. The gallic acid acted as a reducing and stabilizing agent in the direct synthesis of silver nano-objects on the polycaprolactone polylactide polymer fibers. Finally, the polymer material with fixed silver nano-objects passed cytotoxicity and antibacterial testing and confirmed that overall efficiency depended on the amount of silver applied.

Disertační práce se zabývá přípravou materiálu na bázi polymerních vláken a stříbrných nanočástic. Pro syntézu nanočástic stříbra bylo využito několika metod. První experimenty probíhaly s využitím rozsivek-křemičitých řas, na jejichž frustulích byly stříbrné nanočástice redukovány. Koloidní nanočástice stříbra byly připraveny dvěma přístupy inspirovanými tzv. „zelenou chemií,“ a to: 1) fytosyntézou pomocí výluhu z květenství lípy (Tilia sp.), přičemž biomasa byla sklizena ve třech různých lokalitách; a 2) syntézou s využitím kyseliny gallové. Biomasy poskytovaly různé koncentrace fyto-chemikálií, které reagují se stříbrnými ionty vstupní soli za vzniku krystalických nanočástic různých velikostí a tvarů. Tato zjištění byla inspirací pro syntézu nanočástic a nanoobjektů stříbra s kyselinou gallovou. Teplotně závislá syntéza byla realizována s různými koncentracemi kyseliny gallové. Kyselina gallová dále působila jako redukční a stabilizační činidlo při přímé syntéze nano-objektů stříbra na polymerních vláknech ko-polymeru polykaprolaktonu a polylaktidu. Medicínský potenciál materiálu byl testován pomocí testů cytotoxicity a antibakteriálních testů, které prokázaly účinnost materiálu závislou na množství fixovaného stříbra.