AgNPs інкорпоровані до нановолокон з суміши ПММА-ПВП: спектроскопічний моніторинг розчинення AgNPs в нанопорах ПMMA
Анотація
Актуальність. Електропрядене полімерне нановолокно, об’єднане з деякими біологічно активними наночастинками, має величезний спектр різноманітних застосувань у біомедичних галузях. Змішування декількох полімерів з різними властивостями дозволяє отримати новий матеріал з поліпшеними характеристиками, а також контролювати введення і вивільнення лікарських речовин.
Мета роботи. Розробити методику отримання біосумісних нановолокон з використанням суміші двох полімерів (полівінілпіролідону (ПВП) і поліметилметакрилату (ПMMA)) з вбудованими наночастинками срібла (AgNPs) і застосувати спектроскопію поглинання для визначення середнього діаметра наночастинок і моніторингу розчинення AgNPs з нанопор ПMMA.
Матеріали та методи. Запропоновано суміш гідрофільних (ПВП) та водонерозчинних (ПММА) полімерів для отримання нановолокна з включеними AgNPs. Положення піку поглинання смуги, яка викликана локалізованим поверхневим плазмонним резонансом (LSPR)) та її інтенсивність в УФ-спектрі були використані для характеристики AgNPs та оцінки впливу навколишнього середовища.
Результати. Розроблено новий метод виготовлення нановолокон, утворених сумішшю двох полімерів: водорозчинного (ПВП) і розчинного лише в органічних розчинниках (ПMMA) з AgNPs. Діаметр нановолокон розташований в діапазон і 2–4 мкм. Середній діаметр наночастинок, визначений з положення піку поглинання смуги, яка обумовлена LSPR в УФ-спектрі, становить 35–40 нм. Визначено зсув піку смуги у різних середовищах порівняно зі спектром, отриманим у водному розчині. Спостерігалося зменшення інтенсивності смуги зі збільшенням часу інкубації мату в окислювальному розчині, а також виявлено зміщення максимуму смуги в синю область, що свідчить про зменшення середнього розміру AgNPs під час їх розчинення.
Висновки. У нановолокнах ПВП середовище AgNPs полегшує їхнє включення в ПMMA та забезпечує доступ молекул води до наночастинок, тоді як ПMMA забезпечує механічну міцність нановолокон. Поява AgNPs із полімерних нановолокон, змочених водою, не виявлена, оскільки вони закріплені в структурі водонерозчинного полімеру. Тим не менш, експерименти із замочуванням мата в окислювальному розчині показали, що нанопори в ПММА зі включенням AgNPs відкриті. Це спостереження вказує на можливість поступового вивільнення іонів Ag+ з таких нановолокон.
Завантаження
Посилання
Abadi B, Goshtasbi N, Bolourian S, Tahsili J, Adeli-Sardou M, Forootanfar H. Electrospun hybrid nanofibers: Fabrication, characterization, and biomedical applications. Front Bioeng Biotechnol. 2022;10:986975. https://doi.org/10.3389/fbioe.2022.986975
Fromager B, Marhuenda E, Louis B, Bakalara N, Cambedouzou J, Cornu D. Recent advances in electrospun fibers for biological applications. Macromol. 2023;3:569–613. https://doi.org/10.3390/macromol3030033
Liu H, Gough CR, Deng Q, Gu Z, Wang F, Hu X. Recent advances in electrospun sustainable composites for biomedical, environmental, energy, and packaging applications. Int J Mol Sci. 2020;21:4019. https://doi.org/10.3390/ijms21114019
Dong Y, Zheng Y, Zhang K, Yao Y, Wang L, Li X, Yu J. Ding B. Electrospun nanofibrous materials for wound healing. Adv Fiber Mater. 2020;2:212–27. https://doi.org/10.1007/s42765-020-00034-y
Cleeton C, Keirouz A, Chen X, Radacsi N. Electrospun nanofibers for drug delivery and biosensing. ACS Biomater Sci Eng. 2019;5:4183−205. https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.9b00853
Keirouz A, Chung M, Kwon J, Fortunato G, Radacsi N. 2D and 3D electrospinning technologies for the fabrication of nanofibrous scaffolds for skin tissue engineering: A review. WIRES Nanomed Nanobiotechnol. 2020;12:e1626. https://doi.org/10.1002/wnan.1626
Plokhotnichenko AM, Karachevtsev VA. Electrospinning production of polymer nanofibers containing Ag nanoparticles or carbon nanotubes. Low Temp Phys. 2022;48:339–43. https://doi.org/10.1063/10.0009740
Huo P, Han X, Zhang W, Zhang J, Kumar P, Liu B. Electrospun Nanofibers of Polycaprolactone/Collagen as a Sustained-Release Drug Delivery System for Artemisinin. Pharmaceutics. 2021;13:1228. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics13081228
Maliszewska I, Czapka T. Electrospun polymer nanofibers with antimicrobial activity. Polymers. 2022;14:1661. https://doi.org/10.3390/polym14091661
Zupančič S, Sinha-Ray Sumit, Sinha-Ray Suman, Kristl J, Yarin AL. Controlled release of ciprofloxacin from core-shell nanofibers with monolithic or blended core. Mol Pharm. 2016;13:1393–404. https://doi.org/10.1021/acs.molpharmaceut.6b00039
Zupančič S, Sinha-Ray Sumit, Sinha-Ray Suman, Kristl J, Yarin AL. Long-term sustained ciprofloxacin release from pmma and hydrophilic polymer blended nanofibers. Mol Pharm. 2016;13:295–305. https://doi.org/10.1021/acs.molpharmaceut.5b00804
Virginia C, Khasanah A, Jauhari J, Sriyanti I. Electrospinning and characterization nanofibers and nanoparticle of Polyvinylpyrrolidone. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2020;50:012039. https://doi.org/10.1088/1757-899X/850/1/012039
Restrepo CV, Villa CC. Synthesis of silver nanoparticles, influence of capping agents, and dependence on size and shape: A review. Environ Nanotechnol Monit Manag. 2021;15:100428. https://doi.org/10.1016/j.enmm.2021.100428
Liao C, Li Y, Tjong SC. Bactericidal and Cytotoxic Properties of Silver Nanoparticles. Int J Mol Sci. 2019;20:449. https://doi.org/10.3390/ijms20020449
Wang H, Qiao X, Chen J, Wang X, Ding S. Mechanisms of PVP in the preparation of silver nanoparticles. Mat Chem Phys. 2005;94:449–53. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2005.05.005
Khanlou HM, Ang BC, Talebian S, Afifi AM, Andriyana A. Electrospinning of polymethyl methacrylate nanofibers: optimization of processing parameters using the Taguchi design of experiments. Text Res J. 2015;85:356–68. https://doi.org/10.1177/0040517514547208
Piperno S, Lozzi L, Rastelli R, Passacantando M, Santucci S. PMMA nanofibers production by electrospinning. Appl Surf Sci. 2006;252:5583–6. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2005.12.142
Wang H, Liu Q, Yang Q, Li Y, Wang W, Sun L, Zhang C, Li Y. Electrospun poly(methyl methacrylate) nanofibers and microparticles. J Mater Sci. 2010;45:1032–8. https://doi.org/10.1007/s10853-009-4035-1
Macossay J, Marruffo A, Rincon R, Eubanks T, Kuang A. Effect of needle diameter on nanofiber diameter and thermal properties of electrospun poly(methyl methacrylate). Polym Adv Technol. 2007;18:180–3. https://doi.org/10.1002/pat.844
Paramelle D, Sadovoy A, Gorelik S, Free P, Hobleya J, Fernig DG. A rapid method to estimate the concentration of citrate capped silver nanoparticles from UV-visible light spectra. Analyst. 2014;139:4855–61. https://doi.org/10.1039/C4AN00978A
Willets KA, Van Duyne RP. Localized surface plasmon resonance spectroscopy and sensing. Annu Rev Phys Chem. 2007;58:267–97. https://doi.org/10.1146/annurev.physchem.58.032806.104607
Авторське право (c) 2025 Олександр Плохотніченко, Віктор Карачевцев
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
