Закономерности формирования полимерных пленок на основе хитозана, модифицированных серебросодержащими наночастицами

  • В. С. Виноградов Волгоградский государственный технический университет, Волгоград, Росси
  • А. С. Озерин ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России https://orcid.org/0000-0002-7447-5055
  • Ф. С. Радченко Волгоградский государственный технический университет, Волгоград, Россия https://orcid.org/0000-0001-7729-915X
  • И. А. Новаков Волгоградский государственный технический университет, Волгоград, Россия https://orcid.org/0000-0002-0980-6591
Ключевые слова: хитозан, пектин, частицы серебра, частицы иодида серебра.

Аннотация

Наука, связанная с нанотехнологиями, активно развивается, и одним из ее
перспективных направлений являются исследования по разработке антибактериальных
препаратов на базе композитов из неорганических частиц серебра и полимеров.
Представлены результаты исследования влияния концентрации растворов хитозана на
размерные характеристики серебросодержащих частиц, их распределение по поверхности
пленок хитозана и формирование структурированных пленок. Показано, что в разбавленных
растворах хитозана получаемая дисперсия частиц серебра характеризуется размером частиц
12 нм и узким распределением. Повышение концентрации хитозана до концентрации
кроссовера приводит к образованию агломератов размерами до 140 нм состоящих из малых
частиц. Наполненные частицами серебра пленки хитозана полученные из разбавленных и
концентрированных растворов хитозана характеризуются разным распределением частиц
серебра по поверхности пленки. Добавление пектина к хитозану привело к получению
структурированной пленки с равномерным распределением по поверхности частиц серебра
размером 15 нм. Структурирование поверхности пленки происходит также при получении
положительно и отрицательно заряженных наноразмерных частиц иодида серебра. При этом
соотношение Ag/I в составе частиц, полученных в растворе хитозана, сохраняется и в
процессе формирования пленки.

Литература

Guerrero, C.M., Martínez, F.B., Vidal, C.P., Streitt, C., Escrig, J., Dicastillo, C. L., Beilstein, J. (2020). Antimicrobial metal-based nanoparticles: a review on their synthesis, types and antimicrobial action. Nanotechnol, 11, 1450–1469. https://doi.org/10.3762/bjnano.11.129.

Krutyakov, Yu.A., Kudrinskiy, A.A., Olenin, A.Yu., Lisichkin, G.V. (2008). Synthesis and properties of silver nanoparticles: advances and prospects Russian Chemical Review, 77, 233–269. https://doi.org/10.1070/rc2008v077n03abeh003751.

Gong, L., Dai, H., Zhang, Sh., Lin, Y. (2016). Silver iodide-chitosan nanotag induced biocatalytic precipitation for self-enhanced ultrasensitive photocathodic immunosensor. Analytical Chemistry, 88, 5775–5782. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.6b00297.

Varlamov, V.P., Il'ina, A.V., Shagdarova, B.T., Lunkov, A.P., Mysyakina, I.S. (2020). Chitin/chitosan and its derivatives: fundamental problems and practical approaches. Biochemistry, 85, 154–176. https://doi.org/10.1134/s0006297920140084.

Rubina, M.S., Naumkin, A.V., Vasilkov, A.Yu. (2018). Chitosan-based films with silver nanoparticles prepared using metal vapor synthesis. Journal of International Scientific Publications, 12, 100–109. https://www.scientific-publications.net/en/article/1001686/.

Ambrogi, V., Donnadio, A., Pietrella, D., Latterini, L., Proietti, F.A., Marmottini, F., Padeletti, G., Kaciulis, S., Riccia, S. (2014). Chitosan films containing mesoporous sba-15 supported silver nanoparticles for wound dressing. Journal of Materials Chemistry B, 2, 6054–6063. https://doi.org/10.1039/C4TB00927D.

Vimalaa, K., Murali Mohana, Y., Samba Sivudua, K., Varaprasada, K., Ravindraa, S., Narayana Reddya, N., Padmab, Y., Sreedharc, B., Mohana Rajua, K. (2010). Fabrication of porous chitosan films impregnated with silver nanoparticles: A facile approach for superior antibacterial application. Colloids and Surfaces B Biointerfaces, 76, 248–258. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2009.10.044.

Sharma, S., Sanpui, P., Chattopadhyay, A., Ghosh, S.S. (2012). Fabrication of antibacterial silver nanoparticle–sodium alginate–chitosan composite films. Royal Society of Chemistry Advances, 2, 5837–5843. https://doi.org/10.1039/C2RA00006G.

Lu, S., Gao, W., Gu, H.Y. (2008). Construction, application and biosafety of silver nanocrystalline chitosan wound dressing. Burns, 34, 623–628. https://doi.org/10.1016/j.burns.2007.08.020.

Bose, D., Chatterjee, S. (2015). Antibacterial activity of green synthesized silver nanoparticles using Vasaka (Justicia adhatoda L.) leaf extract. Indian Journal Microbiolodgy, 55(2), 163–167. https://doi.org/10.1007/s12088-015-0512-1.

Shen, X.L., Wu, J.M., Chen, Y., Zha, G. (2010). Antimicrobial and physical properties of sweet potato starch films incorporated with potassium sorbate or chitosan. Food Hydrocoll, 24, 285–290. https://doi.org/10.1007/s12088-017-0670-4.

Velmurugan, P., Lydroose, M., Lee, S.M., Cho, M., Park, J.H., Balachandar, V., Oh, B.T. (2014). Synthesis of silver and gold nanoparticles using cashew nut shell liquid and its antibacterial activity against fish pathogens. Indian Journal Microbiolodgy, 54(2), 196–202. https://doi.org/10.1007/s12088-013-0437-5.

Cooper, A., Oldinski, R., Ma, H., Bryers, J.D., Zhang, M. (2013). Chitosan-based nanofibrous membranes for antibacterial filter applications. Carbohydrate Polymer, 92, 254–259. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2012.08.114.

Demchenko, V, Riabov, S, Sinelnikov, S, Radchenko, O, Kobylinskyi, S, Rybalchenko, N. (2020). Novel approach to synthesis of silver nanoparticles in interpolyelectrolyte complexes based on pectin, chitosan, starch and their derivatives. Carbohydr Polymer, 15, 242, 116431. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.116431.

Kulikouskaya, V, Zhdanko, T, Hileuskaya, K, Kraskouski, A, Zhura, A, Skorohod, H, Butkevich, V, Pal, K, Tratsyak, S, Agabekov, V. (2021). Physicochemical aspects of design of ultrathin films based on chitosan, pectin, and their silver nanocomposites with antiadhesive and bactericidal potential. J Biomed Mater Res A, 110(1), 217–228. https://doi.org/10.1002/jbm.a.37278.

Akalin, G.O., Oztuna Taner, O., Taner, T. (2022). The preparation, characterization and antibacterial properties of chitosan/pectin silver nanoparticle films. Polymer Bulletin, 79, 3495–3512 https://doi.org/10.1007/s00289-021-03667-0.

Sharma, Sh., Sanpui, P., Chattopadhyay, A., Ghosh, S.S. (2012). Fabrication of antibacterial silver nanoparticle–sodium alginate–chitosan composite films. RSC Advances, 2, 5837–5843. https://doi.org/10.1039/C2RA00006G.

Hileuskaya, K.S., Mashkina, M.E., Kraskouskia, A.N., Kabanava, V.S., Stepanova, E.A., Kuzminski, I.I., Kulikouskaya, V.I., Agabekova, V.E. (2021). Hydrothermal Synthesis and Properties of Chitosan–Silver Nanocomposites. Russian Journal of Inorganic Chemistry, 66(8), 1128–1134. https://doi.org/10.1134/s0036023621080064.

Sigaeva, N.N., Vil'danova, R.R., Ivanov, S.P., Sultanbaev A.V. (2020). Synthesis and properties of chitosan- and pectin-based hydrogels. Colloid Journal, 82(3). 311-323. https://doi.org/10.1134/S1061933X20030114.

Muhidinov, Z., Fishman, M.L., Avloev, Kh.Kh., Norova, M.T., Abubakr, A., Nasriddinov, S., Khalikov, D.Kh. (2010). Effect of Temperature on the Intrinsic Viscosity and Conformation of Different Pectins. Polymer Science Series A, 52(12), 1257–1263. https://doi.org/10.1134/S0965545X10120035.

Masuelli, MA. (2011). Viscometric study of pectin. Effect of temperature on the hydrodynamic properties. Int J Biol Macromol, 48(2), 286-91. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2010.11.014.

Novakov, I.A., Radchenko, F.S., Ozerin, A. S., Rybakova, E.V., Radchenko, S.S. (2011). Formation of polymer-colloid complexes of aluminoxane particles with poly(acrylic acid) and its copolymers with acrylamide. Colloid & Polymer Science, 289(11). 1197–1203. https://doi.org/10.1007/s00396-011-2446-4.

Silver, S. (2003). Bacterial silver resistance: molecular biology and uses and misuses of silver compounds. FEMS Microbiology Reviews, 27. 341–353. https://doi.org/10.1016/s0168-6445(03)00047-0.

Zhang, L., Zhang, H. (2022). Silver Halide-Based Nanomaterials in Biomedical Applications and Biosensing Diagnostics. Nanoscale Research Letters, 17. 114–123. https://doi.org/10.1186/s11671-022-03752-x.

George, P.P. (2021). A mini review on preparation, characterization, and applications of silver iodide nanoparticles. Asian Journal of Pharmaceutical and Clinical Research, 15. 11–17. https://doi.org/10.22159/ajpcr.2022.v15i2.43054.

Bazunova M.V., Salikhov R.B., Teregulov T.B., Mullagaliev I.N., Salikhov T.R., Safargalin I.N., Ostaltsova A.D. (2024). Nanocomposite thin-film materials based on polysaccharides and silver iodide nanoparticles for use in sensor devices. Russian Journal of Applied Chemistry, 97(4). 347–353. https://doi.org/10.31857/S0044461824040091.

Bazunova, M.V., Chernova, V.V., Kulish, E.I. (2024). Stabilization of silver iodide sol particles by acetate and N-succinyl of chitosan. Russian Journal of Physical Chemistry B, 18(5), 1382–1388 https://doi.org/10.1134/S1990793124700945.

Bahari, A., Esmail, S.I., Alattar, A.M. (2025). Investigate optical and structural properties with molecular behavior of AgI and silver oxide nanoparticles prepared by green synthesis from the Acacia Senegal plant and achieving biocompatibility. J. Opt. 54, 1261–1268. https://doi.org/10.1007/s12596-024-01810-4.

Schneider, C.A., Rasband, W.S., Eliceiri, K.W. (2012). NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nature Methods, 9. 671–675. https://doi.org/10.1038/nmeth.2089.

Popova, E.V., Domnina, N.S., Zorin, I.M., Lezov, A.A., Novikova, I.I., Krasnobaeva, I.L. (2023). Nanostructured form of chitosan: method of production and biological activity. Russian Nanotechnology, 18(3), 368-376. https://doi.org/10.56304/S1992722323020103.

Vinogradov, V.S., Ozerin, A.S., Radchenko, P.S., Novakov, I.A. (2026). Pseudomatrix synthesis characteristics of nanoscale silver iodide particles in the presence of chitosan. Iran Polym J, 35, 539–549. https://doi.org/10.1007/s13726-025-01544-5.

Papisov, I.M., Vorobyov, A.Yu., Papisova, A.I., Ostaeva, G.Yu., Isaeva, I.Yu., Polyakova, E.V. (2016). Nanocomposite forming on the cathode in electrochemical reduction of copper ions from a polymer solution. Doklady Chemistry, 468(2). 183–186. https://doi.org/10.1134/S0012500816060033.

Długosz, O., Banach, M. (2019). Continuous production of silver nanoparticles and process control. Journal of Cluster Science, 30. 541–552. https://doi.org/10.1007/s10876-019-01505-y.

Kulikouskaya, V., Zhdanko, T., Hileuskaya, K., Kraskouski, A., Zhura, A., Skorohod, H., Butkevich, V., Pal, K., Tratsyak, S., Agabekov, V. (2022). Physicochemical aspects of design of ultrathin films based on chitosan, pectin, and their silver nanocomposites with antiadhesive and bactericidal potential. J Biomed Mater Res A, 110(1). 217–228. https://doi.org/10.1002/jbm.a.37278.

Khina, A.G., Krutyakov, Y.A. (2021). Similarities and Differences in the Mechanism of Antibacterial Action of Silver Ions and Nanoparticles. Applied Biochemistry and Microbiology, 57(6). 683-693. https://doi.org/10.1134/S0003683821060053.

Dong, Y., Zhu, H., Shen, Y., Zhang, W., Zhang, L. (2019). Antibacterial activity of silver nanoparticles of different particle size against Vibrio Natriegens. PLoS ONE, 14(9). e0222322. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0222322.

Опубликован
2026-06-17
Как цитировать
Виноградов, В. С., Озерин, А. С., Радченко, Ф. С., & Новаков, И. А. (2026). Закономерности формирования полимерных пленок на основе хитозана, модифицированных серебросодержащими наночастицами. Химическая безопасность, 10(1), CHS26109. https://doi.org/10.25514/CHS.2026.1.26109
Раздел
Материалы с новыми функциональными свойствами