STŘÍBRNÉ NANOSTRUKTURY DEPONOVANÉ NA POLYIMIDU: CHARAKTERIZACE POVRCHU A ANTIBAKTERIÁLNÍ ÚČINKY LABORATORNÍ PŘÍSTROJE A POSTUPY

Markéta Polívková, Jakub Siegel, Kateřina Kolářová, Silvie Rimpelová
2016 Chem. Listy   unpublished
a VÁCLAV ŠVORČÍK a a Ústav inženýrství pevných látek, b Ústav biochemie a mi-krobiologie, Vysoká škola chemicko-technologická, Tech-nická 5, 166 28 Praha polivkoa@vscht.cz Došlo 22.5.15, přijato 18.8.15. Úvod Polyimid (PI), zejména Kapton, vyniká vysokou che-mickou odolností, výbornými mechanickými vlastnostmi, vynikající tepelnou a radiační stabilitou. Vzhledem k těm-to vlastnostem je PI vhodným materiálem pro lékařské aplikace, např. pro výrobu katétrů nebo cévních náhrad 1,2. Dlouhodobá
more » ... ,2. Dlouhodobá aplikace umělého materiálu do živých tkání však vyžaduje účinnou povrchovou sterilizaci, která zabra-ňuje rozvoji pooperačních komplikací, způsobených zejména bakteriální kontaminací a tvorbou biofilmů. V minulých letech byla publikována řada studií, za-měřených na vývoj antibakteriálních povlaků, zejména na bázi stříbra, které inhibují tvorbu biofilmů 3-5. Různými technikami bylo úspěšně zabráněno proliferaci biofilmů, např. omezením mikrobiální adheze nebo usmrcením mi-kroorganismů v těsném kontaktu s pevným povrchem. Perspektivní techniky zahrnují funkcionalizaci povrchu materiálů pomocí Ag (cit. 3), Au (cit. 6), kvartérních amoni-ových skupin 7 nebo chitosanu 8. V této práci je popsán jednoduchý dvoustupňový po-stup tvorby Ag nanostruktur rovnoměrně distribuovaných na povrchu PI fólie. Dvoustupňová příprava je založena na naprašování tenkých vrstvev Ag, které se po tepelném namáhání přemění na stříbrné nanoostrůvky. Následné studium složení a struktury povrchu PI a PI s deponova-ným Ag bylo uskutečněno pomocí rentgenové fotoelektro-nové spektroskopie (XPS) a mikroskopie atomárních sil (AFM). Transformace spojitých Ag vrstev do nespojitých nanoostrůvků byla studována měřením elektrické plošné rezistance. Antibakteriální účinky vytvořených nanostruk-tur byly testovány pomocí environmentálních bakteriálních kmenů Escherichia coli (E. coli) a Staphylococcus epider-midis (S. epidermidis). Experimentální část Použité materiály K experimentům byla použita polyimidová fólie (Kapton® HN, Goodfellow Ltd., UK, tloušťka 50 m, hustota 1,42 g cm-3 , použitelnost dle výrobce do 310 °C). Na fólie bylo v naprašovacím zařízení Balzers SCD 050 deponováno stříbro. Depozice kovu byla provedena z Ag terčíku o čistotě 99,99 % (Goodfellow Ltd., UK). Parametry depozice byly nastaveny na hodnoty: DC Ar plasma, čistota plynu 99,995 %, průtok plynu 0,3 l s-1 , tlak 5 Pa, proud 20 mA, vzdálenost elektrod 50 mm a časy depozic 10-500 s. Teplotní namáhání probíhalo ihned po depozici v termostatu Binder ve vzduchu, při teplotě 250 °C a po dobu 1 h. Vyžíhané vzorky byly ochlazeny na labora-torní teplotu a uchovávány za standardních laboratorních podmínek. Analytické metody Ke studiu povrchové morfologie a drsnosti povrchu PI a PI naprášeného různými tloušťkami Ag byla použita metoda AFM s využitím přístroje VEECO CP II pracují-cím v poklepovém modu (angl. tapping). Vzorky byly charakterizovány před a po teplotním namáhání. Drsnost povrchu je charakterizována střední hodnotou drsnosti (R a), která reprezentuje aritmetické průměry odchylek souřadnice Z od jejich střední hodnoty. Efektivní tloušťka vrstev deponovaných vzorků byla stanovena pomocí vrypu na mikroskopickém skle (deponované současně s PI vzorky) a jeho následným ske-nováním pomocí AFM (VEECO CP II) s použitím křemí-kové sondy CONT20A-CP (konstanta pružnosti 0,9 N m-1). Atomové koncentrace stříbra Ag(3d), kyslíku O(1s), uhlíku C(1s), dusíku N(1s) a křemíku Si(1s) ve vzorcích deponovaných a vyžíhaných byly určovány metodou XPS na spektrometru Omicron Nanotechnology ESCAProbeP. Rentgenové záření bylo monochromatické s energií 1486,7 eV. Měření probíhala s krokem 0,05 eV. Spektra byla vyhodnocena programem CasaXPS. Plošná rezistance (R s) Ag nanostruktur před a po te-pelném namáhání byla studována standardní dvoubodovou metodou s použitím pikoampermetru KEITHLEY 487. Pro tento účel byly na vzorky opatřené Ag vrstvou dodatečně deponovány dva Ag kontakty o tloušťce cca 50 nm vyme-zující měřenou plochu.
fatcat:kcdc4p2wmbhchoj3t5tnwezggq