グルコン酸クロルヘキシジンとの反応性ブレンドによるエポキシ化天然ゴムの機械的特性と抗菌特性の強化

Aug 16, 2023

Scientific Reports volume 13、記事番号: 9974 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

エポキシ化天然ゴム (ENR) とグルコン酸クロルヘキシジン (CHG) のブレンドを、2 本ロールミルを使用して 130 °C で調製しました。 CHG を抗菌添加剤として 0.2、0.5、1、2、5、および 10% (w/w) の濃度で添加しました。 10% (w/w) CHG を含む ENR ブレンドは、最高の引張強度、弾性回復力、およびショア A 硬度を示しました。 ENR/CHG ブレンドは滑らかな破断面を示しました。 フーリエ変換赤外スペクトルにおける新しいピークの出現により、CHG のアミノ基が ENR のエポキシ基と反応したことが確認されました。 10% CHG を含む ENR は、黄色ブドウ球菌に対する阻害ゾーンを示しました。 提案されたブレンドにより、ENR の機械的特性、弾性、形態、抗菌特性が改善されました。

現在、再生可能な生体材料の開発は、合成廃棄物の環境への影響を軽減するための重要な進歩です。 2 つ以上のポリマーのブレンドは、用途に応じてポリマーの特性を向上させるための基本的な方法です。 カルボキシメチルセルロース1、2、3、カルボキシメチルキトサン4、5、バクテリアセルロース6、7、デンプン8、9、10、11、12、ゼラチン13、キトサン14、セリシン15、16、ケラチン17、ペクチン18、19、20、多糖類21、 22 および天然ゴム (NR)23 は、新しい生体材料の調製のために研究されています。

NR はタイで容易に入手でき、産業界で広く使用されているポリマーです。 エポキシ化 NR (ENR) は、ゴムの極性を改善し、他のポリマーとの相溶性を促進するエポキシ環を含む NR 誘導体です 24、25、26、27、28。 いくつかの研究では、ENR を使用してポリ乳酸の靭性を向上させています29。 ENR を添加すると、熱可塑性デンプン (TPS) の引張特性と形態が改善されることが報告されています 30。 熱可塑性エラストマーは、ポリマーとゴムをブレンドすることによって得られる弾性材料です31、32。反応性ブレンドは、ポリマーブレンドの特性を改善する効果的な技術です33、34、35。 新しい熱可塑性エラストマーは、ENR 反応性溶融ブレンド技術を使用して開発されました 30。 ゴム相における架橋は、ゴムの特性を改善するための重要な反応です36。

グルコン酸クロルヘキシジン (CHG) は、ゴムに組み込むことができる抗菌添加剤です37。 CHG は、水素結合を介して分子と相互作用できる中央のヘキサメチレン鎖によって接続された 2 つの対称 4-クロロフェニル環と 2 つのビグアナイド基で構成されています 38。 CHG は、グラム陰性菌、グラム陽性菌、微生物、真菌を阻害します 39。 さらに、CHG は TPS/ENR の添加剤として使用されています。CHG は 2 つのポリマーの相溶性を改善し、硬度を高めます 37。 天然ゴムにおける微生物の増殖は、天然ゴムにとって収穫後の重要な問題であり、ゴム材料の品質、安全性、特性を低下させます。 天然ゴムに抗菌剤を添加することは、材料の抗菌性を向上させる効果的な方法です。 ただし、天然ゴムはカプセル化された素材ではありません。 したがって、反応性抗菌剤を使用して天然ゴム内で何らかの反応と架橋を形成し、機械的特性と抗菌特性を向上させます。 抗菌特性を持つ天然ゴムは、悪い保管条件下でも微生物の増殖を防ぐことができ、医療用途に応用できます。 しかし、細菌や真菌を殺し、幅広い産業用途で機械的特性を改善できる医療用充填剤との ENR ブレンドについては、ごくわずかな情報しか入手できません。

この研究により、抗菌特性を備えた新しい ENR が開発されました。 本研究の目的は、抗菌性化合物CHGとの配合技術によりENR特性を改善することです。 CHG構造のアミノ基による高い抗菌性、耐熱性、高い反応性によりCHGが選択されました。 CHG と ENR の間で起こる反応は、ENR の機械的特性と抗菌特性を改善すると予想されました。 引張特性、弾性、硬度、膨潤、形態、反応、および抗菌活性に対する CHG の影響が調査されました。