Miglioramento delle proprietà meccaniche e antimicrobiche della gomma naturale epossidata tramite miscelazione reattiva con clorexidina gluconato

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 9974 (2023) Citare questo articolo

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Una miscela di gomma naturale epossidata (ENR) con clorexidina gluconato (CHG) è stata preparata utilizzando un mulino a due rulli a 130 °C. CHG è stato aggiunto a concentrazioni di 0,2, 0,5, 1, 2, 5 e 10% (p/p) come additivo antimicrobico. La miscela ENR con il 10% (p/p) di CHG ha mostrato la migliore resistenza alla trazione, recupero elastico e durezza Shore A. La miscela ENR/CHG presentava una superficie di frattura liscia. La comparsa di un nuovo picco nello spettro infrarosso della trasformata di Fourier ha confermato che i gruppi amminici del CHG hanno reagito con i gruppi epossidici dell'ENR. L'ENR con CHG al 10% ha mostrato una zona di inibizione contro lo Staphylococcus aureus. La miscela proposta ha migliorato le proprietà meccaniche, l'elasticità, la morfologia e le proprietà antimicrobiche dell'ENR.

Attualmente, lo sviluppo di biomateriali rinnovabili rappresenta un importante passo avanti per ridurre l’impatto ambientale dei rifiuti sintetici. La miscelazione di due o più polimeri è un metodo fondamentale per migliorare le proprietà dei polimeri a seconda delle loro applicazioni. Molti biopolimeri come carbossimetilcellulosa1,2,3, carbossimetilchitosano4, 5, cellulosa batterica6, 7, amido8,9,10,11,12, gelatina13, chitosano14, sericina15, 16, cheratina17, pectina18,19,20, polisaccaridi21, 22 e la gomma naturale (NR)23 sono stati studiati per la preparazione di nuovi biomateriali.

NR è un polimero facilmente disponibile in Tailandia e ampiamente utilizzato nell'industria. NR epossidato (ENR) è un derivato NR contenente un anello epossidico che migliora la polarità della gomma e promuove la compatibilità con altri polimeri24,25,26,27,28. Alcuni studi hanno utilizzato l'ENR per migliorare la tenacità dell'acido polilattico29. È stato riportato che l'aggiunta di ENR migliora le proprietà tensili e la morfologia dell'amido termoplastico (TPS)30. Gli elastomeri termoplastici sono materiali elastici ottenuti miscelando un polimero e una gomma31, 32. La miscelazione reattiva è una tecnica efficace per migliorare le proprietà delle miscele polimeriche33,34,35. Nuovi elastomeri termoplastici sono stati sviluppati utilizzando la tecnica di fusione reattiva ENR30. La reticolazione in fase gommosa è una reazione importante per migliorare le proprietà delle gomme36.

La clorexidina gluconato (CHG) è un additivo antimicrobico che può essere incorporato nella gomma37. Il CHG è costituito da due anelli 4-clorofenilici simmetrici e due gruppi biguanidi collegati da una catena centrale di esametilene che può interagire con le molecole tramite legami idrogeno38. Il CHG può inibire batteri gram-negativi, batteri gram-positivi, microbatteri e funghi39. Inoltre, il CHG è stato utilizzato come additivo nel TPS/ENR: ha migliorato la compatibilità dei due polimeri e ne ha aumentato la durezza37. La crescita microbica nella gomma naturale è un importante problema post-raccolta per la gomma naturale che diminuisce la qualità, la sicurezza e le proprietà del materiale in gomma. L'aggiunta di un agente antimicrobico nella gomma naturale è un metodo efficace per migliorare le proprietà antimicrobiche del materiale. Tuttavia, la gomma naturale non è un materiale incapsulato. Pertanto, l'agente antimicrobico reattivo viene utilizzato per formare alcune reazioni e reticolazione nella gomma naturale per migliorare le proprietà meccaniche e antimicrobiche. La gomma naturale con proprietà antimicrobiche può prevenire la crescita microbica in cattive condizioni di conservazione e può essere utilizzata per applicazioni mediche. Tuttavia, sono disponibili solo informazioni trascurabili sulle miscele ENR con riempitivi medici che possono uccidere batteri e funghi e migliorare le proprietà meccaniche in un’ampia gamma di usi industriali.

In questo studio è stato sviluppato un nuovo ENR con proprietà antimicrobiche. L'obiettivo di questa ricerca è migliorare le proprietà dell'ENR mediante la tecnica di miscelazione con il composto antimicrobico CHG. Il CHG è stato selezionato per le elevate proprietà antimicrobiche, la resistenza al calore e l'elevata reattività dei suoi gruppi amminici della struttura CHG. Si prevedeva che la reazione avvenuta tra CHG ed ENR migliorasse le proprietà meccaniche e antimicrobiche dell'ENR. Sono stati studiati gli effetti del CHG su proprietà tensili, elasticità, durezza, rigonfiamento, morfologia, reazione e attività antimicrobica.