나노 추가 효과

Apr 30, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 5063(2023) 이 기사 인용

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은나노입자(AgNPs)와 산화티탄나노입자(TiO2-NPs)로 강화된 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(HPMC)를 기반으로 한 생체복합체 필름이 개발되었습니다. 일부 물리적 및 기계적 특성: 인장 강도(TS), 신장률(E), 영 탄성 계수(EM), 수증기 투과도(WVP) 및 투명성이 결정되었습니다. 이 필름의 항균 특성도 연구되었습니다. Ag NPs 및 TiO2-NPs로 강화된 HPMC 필름과 나노입자가 없는 HPMC의 인장 강도 값은 각각 39.24, 143.87 및 157.92 MPa였습니다. HMPC 필름의 연신율은 AgNPs와 TiO2-NPs로 강화된 HPMC 필름보다 적었고 결과는 각각 2%, 35%, 42%였습니다. 또한, HMPC 필름의 영 탄성계수는 19.62MPa로 측정되었으며, AgNPs와 TiO2-NPs로 강화된 HPMC 필름은 각각 4.11MPa와 3.76MPa였습니다. HMPC 필름의 WVP 값은 AgNPs 및 TiO2-NPs로 강화된 HMPC 필름보다 높았으며 각각 0.5076 × 10-3, 0.4596 × 10-3 및 0.4504 × 10-3(g/msPa)이었습니다. 나노 복합 필름은 접촉 표면 영역에서 테스트된 병원균에 대해 강력한 항균 활성을 보여주었습니다. 80ppm에서 AgNPs(~10nm)의 항균 활성은 식인성 병원체, 즉 Bacillus cereus 및 Escherichia coli에 대해 20 및 40ppm보다 더 활성이었으며 억제 영역 직경은 각각 9mm 및 10mm였습니다. 또한, 80ppm의 TiO2-NPs(~50nm)는 B. cereus 및 Salmonella Typhimurium에 대해 20 및 40ppm보다 더 활성이었으며, 억제 영역 직경은 각각 11mm 및 10mm였습니다.

식품분야에서는 나노소재, 특히 포장재를 활용하는 것이 매우 중요하고 매력적이었습니다. 식용필름과 코팅재는 신선식품의 유통기한을 연장하기 위한 적절한 포장재로 흔히 사용됩니다. 이러한 나노물질은 높은 표면적 대 부피 비율과 색상, 용해도, 강도, 확산성, 독성, 자기적, 광학적, 열역학적 특성 등과 같은 독특한 물리화학적 특성으로 인해 다른 물질에 비해 뛰어난 특성을 가지고 있습니다.1 나노기술은 새로운 산업 혁명을 가져왔고 선진국과 개발도상국 모두 이 기술에 더 많은 투자를 하는 데 관심을 갖고 있습니다2. 따라서 나노기술은 농업, 식품, 의약 등 다양한 분야에서 새로운 특성을 지닌 구조, 재료, 시스템을 개발하고 응용할 수 있는 광범위한 기회를 제공합니다. 나노식품의 마케팅 규모는 2013년 약 355억 달러로 추산되며, 20203년에는 1000억 달러가 될 것입니다.

셀룰로오스는 환경에서 가장 풍부한 유기 화합물로, 재생 가능하고 재활용 가능하며 생분해성(탄소, 수소 및 산소로)4입니다. 특히, 셀룰로오스는 열가소성 폴리머가 아니기 때문에 포장 용도에 더 적합하며, 에스터 유도체(메틸셀룰로오스(MC), 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스(HPMC), 하이드록시프로필 셀룰로오스(HPC), 에틸셀룰로오스(EC))는 생분해성 열가소성 폴리머입니다. . 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스와 MC는 냉수에 용해되지만 가열 후에는 50~80°C에서 가열 과정을 통해 열적으로 가역적이고 상대적으로 단단한 겔을 형성합니다5,6. 하이드록시프로필 메틸셀룰로오스는 무취, 무향, 투명하고 안정적이며 내유성, 무독성이며 필름 형성 특성이 좋은 식용 소재입니다. 이것은 포도당 분자의 선형 구조를 가진 비이온성 고분자로, 매트릭스가 수소 결합을 사용하여 안정화됩니다.

은 나노입자는 여러 공생균과 병원성 균주에 대해 확립된 항균 잠재력으로 인해 가장 많이 연구된 나노입자 중 하나입니다9. 박테리아 균주 외에도 은나노입자는 여러 곰팡이와 여러 바이러스를 억제하는 것으로 알려져 있습니다. 은은 DNA, 단백질 및 효소에 결합하여 박테리아 대사를 표적으로 삼습니다. 세균 발육 억제 효과를 초래합니다11. 은 나노입자는 외부막과 ​​세포질막을 모두 불안정하게 만들고 파괴합니다. 은 나노입자는 또한 호흡 사슬 효소를 억제하고 활성산소종(ROS)13의 생성을 자극할 수도 있습니다.