بررسی عملکرد رس و نانورس در کاغذهای بهداشتی ازنظر ویژگی های ضدباکتریایی، فیزیکی و مکانیکی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 هیئت علمی

2 دانشگاه علوم کشتاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

سابقه و هدف: عفونت های مجاری ادراری از شایع ترین بیماری های عفونی هستند. عفونت های دستگاه ادراری توسط گروهی از میکروارگانیسم های بیماری زا نظیر باکتری های اشرشیاکولای، استافیلوکوکوس و ساپروفیتیکوس در دستگاه ادراری ایجاد میشود. زمانی که باکتریها از طریق مجرای ادرار وارد این سیستم شده و در مثانه تکثیر می شوند این عفونت بروز میکند. سالانه افراد زیادی برای درمان به درمانگاه ها و بیمارستان ها مراجعه میکنند و هزینههای زیادی صرف درمان این عفونتها میشود. پیشگیری از بروز این قبیل بیماری ها میتواند از پرداخت هزینههای بالا درمان آنها جلوگیری نماید. استفاده از کاغذهای بهداشتی نظیر دستمال توالت و نواربهداشتی با خواص ضدمیکروب میتوانند با حذف پیوسته میکروبها و ایجاد محیطی عاری از میکروب روشی مناسب برای پیشگیری از بروز این بیماریها باشد. رس بهعنوان یک ماده طبیعی با سابقه کاربرد در درمان بیماریها میتواند گزینهای مناسب برای این منظور باشد.
مواد و روشها: از آنجا که انتظار میرود رس بواسطه بار منفی خود سبب ایجاد خواص ضدمیکروبی میشود، در این پژوهش، علاوه بر رس، نانورس نیز بهعنوان یک عامل ضدمیکروب در ساختار کاغذ مورد استفاده قرار گرفت. این مواد به‌صورت یک لایه پوششی در غلظتهای 1، 3 و 4 % وزنی همراه با نشاسته کاتیونی بهعنوان عامل کمک نگهدارنده مورد استفاده قرار گرفتند. خواص ضدمیکروبی روی دو باکتری اشرشیاکولای و باسیلوس سوبتیلیس بررسی شد. خصوصیات فیزیکی، مقاومتی و همچنین ویژگی نوری (ماتی) کاغذهای تهیه شده نیز مورد بررسی قرار گرفتند.
یافتهها: نتایج نشان دادند که حضور رس و نانورس سبب بروز ممانعت در رشد هردو باکتری گرم منفی اشرشیاکولای و گرم مثبت باسیلوس سوبتیلیس شدند. در بررسی اثر ضدباکتری مشاهده شد که عملکرد نانورس در مقایسه با رس بهتر بود و با افزایش درصد مصرف این مواد خصوصیت ضدباکتری آنها خصوصا در نانورس بیشتر شد. همچنین مشاهده شد که حضور رس و نانورس میزان جذب آب کاغذهای اصلاح شده را افزایش داد و همچنین سبب افزایش مقاومت به نفوذ هوا در کاغذها شد. در بررسی خصوصیات مقاومتی نیز مشاهده شد که حضور رس و نانورس سبب بهبود شاخص مقاومت به ترکیدگی شدند درحالیکه شاخص مقاومت به پارگی تغییر قابل توجه ای نداشت.
نتیجه گیری: نتایج نشان دادند که نانورس در مقایسه با رس بخاطر ابعاد کوچکتر و درنتیجه سطح ویژه بیشتری که دارد بهعنوان یک ماده آبدوست و همچنین حاوی ویژگی ممانعتی در برابر ارگانیسمهای زنده میتواند بهعنوان ماده ای با دامنه کاربرد بالا در ایجاد خواص ضدمیکروبی در کاغذ معرفی گردد و مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluate the performance of clay and nanoclay in sanitary paper in terms of antibacterial, physical and mechanical properties

چکیده [English]

Background and objectives: Urinary tract infections are one of most common infectious diseases. Urinary tract infections are caused by a group of pathogenic microorganisms such as bacteria Escherichia coli, Staphylococcus and Saprophiticus in the urinary tract. The infection occurs when bacteria enter the system through the urinary tract and reproduce in the bladder. A lot of people come annually for its treatment to clinics and hospitals and too much money is spent to treat these infections. Prevention of incidence of such diseases can avoid paying the high cost of treatment. Use of sanitary paper like toilet paper and sanitary napkins with antimicrobial properties can be a good way to prevent the occurrence these diseases through a continuous removal of germs and create an environment free from germs. Clay as a natural material with a history of use in the treatment of diseases can be a good option for this purpose.
Materials and methods: As expected clay because of its negative charge causes to create the antimicrobial properties, in this study, in addition to clay, nanoclay as an antimicrobial agent used in the paper structure. These materials used to form a cover layer in concentrations of 1, 3 and 4 % wt. along with starch as a retention aid. Antimicrobial properties were examined on two Escherichia coli and Bacillus subtilis bacteria. Physical and mechanical properties, as well as optical characteristics (opacity) of the prepared papers, were evaluated.
Results: The results showed that the presence of clay and nanoclay could lead to inhibition the growth of both Gram-negative of Escherichia coli and gram-positive of Bacillus subtilis bacteria. At reviews, the antibacterial effect was observed that the performance was better nanoclay compared with clay, and with the increasing the percentage use of these materials, its antibacterial properties increased, especially in nanoclay. It was also observed that the presence of clay and nanoclay increase amount of water absorption of modified paper, as well as caused increased resistance to air in the paper. In the review of the strength properties also observed that the presence of clay and nanoclay improved burst index, while tear index did not change significantly.
Conclusion: The results showed that nanoclay compared with clay because of its smaller dimensions and thus more specific surface area as a hydrophilic material and also containing inhibition properties against living organisms can be introduced as a material with a high application domain in creating antimicrobial properties in the paper and used.

کلیدواژه‌ها [English]

  • sanitary paper
  • clay
  • nanoclay
  • antibacterial
  • Physical and mechanical properties
1. Afra, E., Mohammadnejad, S., and Saraeyan, A. 2016. Cellulose nanofibils as coating
material and its effects on paper properties. Progress in Organic Coatings 101: 455–460.
2. Aliabadi, M., Dastjerdi, R., and Kabiri, K. 2013. Htcc-modified nanoclay for tissue
engineering applications: a synergistic cell growth and antibacterial efficiency. BioMed
Research International, vol. 2013, Article ID 749240, 7 pages, 2013.
doi:10.1155/2013/749240.
3. Ashley, R.H., Matthew, R., Gillian, A.H., and Elsie, E.G. 2013. Clays and tetracyclines:
composite formulation and Antibacterial properties. XV International Clay Conf.
4. Carja, G., Kameshima, Y., Nakajima, A., Dranca, C., and Okada, K. 2011. Nanosized silver–
anionic clay matrix as nanostructured ensembles with antimicrobial activity. International
Journal of Antimicrobial Agents. 34: 6, 534.
5. Elder, J. 2008. Urologic Disorders in Infants and Children. Behrman, R., Kliegman, R., and
Jenson, H. Nelson Text Book of Pediatrics. 18 th ed. Sunders, 2223-2226.
6. Freedman, AL. 2005. Urologic Diseases in North America Project: Trends in Resource
Utilization for Urinary Tract Infections in Children. Journal of Urology, 173: 949-954.
7. Giannelis, E.P. 1996. Polymer layered silicate nanocomposites. Advanced Materials 8: 29–
35.
8. Hagiopol, C., and Johnston, J.W. 2011. Chemistry of Modern Papermaking. CRC Press,
ISBN: 9781439856468, 300.
9. Hebeish, A., Hashem, M., Abd El-Hady, M.M., and Sharaf, S. 2013. Development of CMC
hydrogels loaded with silver nano-particles for medical applications. Carbohydrate
Polymers 92: 407– 413.
10. Hsu, S.H., Wang, M.C., and Lin, J.J. 2012. Biocompatibility and antimicrobial evaluation of
montmorillonite/chitosan nanocomposites. Applied Clay Science. Volume 56, Pages 53–62.
11. Hui, S.H. 2005. Coating-paper composition and method for the paperation thereof.
http://www.google.com/patents/WO2005103377A1?cl=en
12. Karenlampi, P.P. 1996. The effect of pulp fiber properties on the tearing work of
paper. Tappi journal (USA).
13. Kubacka, A., Diez, M.S., Rojo, D., Bargiela, R., Ciordia, S., Zapico, I., Albar, J.P., Barbas,
C., Vitor, A.P., Santos, M., Ferna´ndez-Garcı´a, M., and Ferrer, M. 2014. Understanding the
antimicrobial mechanism of TiO2-based nanocomposite films in a pathogenic bacterium.
Scientific reports, 4: 4134. DOI: 10.1038/srep04134
14. Lafi, S.A., and Al-Dulaimy, M.R. 2011. Antibacterial Effect of some Mineral Clays in Vitro.
Egypt. Acad. J. biolog. Sci., 3(1): 75- 81.
15. Lama, G., Russo, M., De Rosa, E., Mansi, L., Piscitelli, A., Luongo, I., and Salsano, M.E.
2000. Primary vesicoureteric reflux and renal damage in the first year of life. Pediatric
Nephrology, 15(3-4): 205-210.
16. Lok, C., Ho, C., Chen, R., He, Q., Yu, W., Sun, H., Tam, P., Chiu, J. and Che, C. 2007.
Silver nanoparticles: partial oxidation and antibacterial activities. JBIC Journal of
Biological Inorganic Chemistry, 12:527–534. Doi: 10.1007/s00775-007-0208-z.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17353996.
17. Manges, A.R., Tabor, H., Tellis, P., Vincent, C., and Tellier, P.P. 2008. Endemic and
Epidemic Lineages of Escherichia coli that Cause Urinary Tract Infections. Emerging
Infectious Diseases, 14(10): 1575-1583.
18. Narchin, P., and Afra, E. 2014. Characteristics, operation mechanism and applications of
clay. Quarterly Journal of scientific- promotional of nanoworld (35), (In Persian)
19. Nesse, W.D., and Schulze, D.J. 2004. Sheet silicates. In: Neese WD, ed. Introduction to
Mineralogy. USA: Oxford University Press; 235-260.
20. Niyas Ahamed, M.I., and Sastry. 2011. An in vivo study on the wound healing activity of
cellulose- chitosan composite incorporated with silver nanoparticles in albino rats.
International Journal of Research in Ayurveda and Pharmacy, 2(4): 1203 -1209.
21. Pramanik, S., Bharali, P., Konwar, B.K., and Karak, N. 2014. Antimicrobial hyperbranched
poly (ester amide)/polyaniline nanofiber modified montmorillonite nanocomposites.
Materials Science and Engineering: C. Volume 35, Pages 61–69.
22. Samyn, P., Schoukens, G., Kiekens, P., Mast, P., Abbeele, H.V., Stanssens, D., and Vonck,
L. 2010. Thermal resistance of organic nanoparticle coatings for hydrophobicity and water
repellence of paper subestrates. AUTEX Research Journal, 10(4).
23. Shirazi, P. 2016. Repeated urinary infections in women. Www.
http://jamejamonline.ir/sara/1814571112568277911
24. Sharifi, N., and Taghavinia, N. 2009. Silver nano-islands on glass fibers using heat
segregation method. Materials Chemistry and Physics. 113: 63–66.
25. Sherwood, L.G., John, G.B., and Neil, R.B. 2004. Infectious Diseases. Third edition, USA,
Lippincott Williams and wilkins.
26. Uday, K., Niranjan, K., and Manabendra, M. 2010. Vegetable oil based highly branched
polyester/clay silver nanocomposites as antimicrobial surface coating materials. Journal of
Progress in Organic Coatings, 68: 265-273 ps.
27. Wang, X., Du, Y., Yang, J., Wang, X., Shi, X., and Hu, Y. 2006. Preparation,
characterization and antimicrobial activity of chitosan/layered silicate nanocomposites.
Polymer, 47(19): 6738–6744.