روشهای تولید منسوجات ضد میکروب و ارزیابی خاصیت ضد میکروبی آنها

مکانیسم عمل مواد ضد میکروب
١- انتشاری
اکثر محصولات ضد میکروب توسط مکانیسم انتشاری عمل می کنند یعنی از سطح مورد نظر حرکت کرده و داخل میکروارگانیسم شده، از فعالیت میکروارگانیسم ها ممانعت به عمل آورده و فرآیند زندگی آنها را مختل می سازند یا باعث مرگ میکروارگانیسم ها می شوند. میزان مصرف ماده ضد میکروب بسیار مهم می باشد زیرا در صورتی که مقدار آن کمتر از میزان بحرانی باشد نمی تواند میکروب را کنترل کند و در نتیجه میکروب ها خود را با محیط وفق میدهند و اگر بسیار بیشتر از مقدار بحرانی باشد به موجودات زنده دیگر آسیب می رساند. این نوع مواد ضد میکروب ناپایدار بوده زیرا به مرور زمان از سطح منسوج خارج می گردند و همچنین می توانند به باکتری مفید پوست آسیب رسانده با خاصیت نفوذی پوست را از بین ببرند و همچنین باعث حساسیت های پوستی شوند[۲و۱].
۲- غیر انتشاری یا پیوندی
این نوع مواد ضد میکروب به صورت مولکولی به منسوج متصل می شوند که باعث خصوصیات ضد میکروبی پایداری روی منسوج می شوند که در نتیجه آن، سطح منسوج به صورت ضد میکروبی فعال بوده و در هنگام تماس مستقیم با میکروارگانیسم باعث گسستن غشاء سلولی میکروارگانیسم ها و از بین رفتن آنها می شود[۲و۱].

مکانیسم فعالیت مواد ضد میکروب در منسوج
أصول فعالیت مواد ضد میکروب در منسوج به دو صورت می باشد:
۱- مکانیسم رهایش کنترل شده
اکثر منسوجات ضد میکروب توسط مکانیسم های رهایش کنترل شده عمل می کنند. در این حالت از مواد شیمیایی استفاده می شود که گونه های فعال میکروب کش به صورت مداوم تولید می شود که این عمل را می توان با استفاده از مواد سفید کننده در حین شستشو با قرار گرفتن منسوج در معرض نور مافوق بنفش بدست آورد که در این حالات پیوند کووالانس تشکیل شده با مواد ضد میکروب گسسته خواهد شد. بنابراین این روش یک منبع نامتناهی از مواد ضد میکروب دارد. روش میکروکپسوله یک روش نزدیک به این مکانیسم می باشد با این تفاوت که در روش میکروکپسوله منبع ضد میکروب متناهی می باشد. روش میکروکپسوله یک تکنیک فیزیکی شیمیایی می باشد که ترکیب ضد میکروب را می توان در یک کپسول میکرو یا نانو قرار داد و در اثر حرکت با فشار مکانیکی کپسول ها باز شده و ترکیبات فعال از آن خارج می شوند[۱].
۲- مکانیسم بلوکه کردن
با ایجاد یک فیلم یا پوشش بر روی منسوج می توان به صورت فیزیکی منسوج را در مقابل میکروب ها بلوکه کرد. اصولاً برای محافظت منسوج در مقابل کپک و پوسیدگی حاصله از رشد قارچ از این مکانیسم استفاده می شود. با سیانواتیلاسیون، استیلاسیون یا عمل کردن منسوج با پلیمر سیلیکون آلی شامل گروه های آمونیوم نوع چهارم غیر پیوندی سلولز به صورت شیمیایی تکمیل می شود که در این حالتیک سد زیستی روی پارچه به وجود می آید[۱].

تقسیم بندی منسوجات ضد میکروب براساس فعالیت در مقابل میکروارگانیسم ها
منسوجات ضد میکروب بر اساس فعالیتشان در مقابل میکروارگانیسم ها به دو کلاس تقسیم می شوند:
۱- فعال: در این حالت منسوج حاوی هیچ ماده فعالی نمی باشد اما یک اثر شبه ضد میکروب دارد یعنی ساختار سطح لیف از کولنی شدن میکروب ها جلوگیری می کند زیرا سطح این گونه منسوجات از چسبیدن میکروارگانیسم ها به سطح لیف ممانعت می کند (اثر ضد چسبندگی) مانند برگ نیلوفر آبی[۴و۳].


شکل ۱- برگ نیلوفر آبی (اثر ضد چسبندگی)

۲- غیر فعال: در این حالت منسوج حاوی ماده ضد میکروب بوده که بر روی سلول میکروارگانیسم تاثیر گذار می باشد[۱]. بازده منسوجات با فعالیت ضد میکروبی بر پایه اصول نفوذ می باشد یعنی مواد زیست فعال با یک سرعت متغیر خارج می شوند یا در درون لیف توسط تبادل یونی جایگزین کاتیون های میکروارگانیسم ها می شوند[۴و۳].

مکانیسم عمل منسوجات غیر فعال
منسوجات غیرفعال به دو صورت عمل می کنند:
۱- تماس: عامل ضد میکروب بر روی لیف به صورت غیر دیسپرس بوده که جهت بدست آمدن خاصیت ضد میکروب، میکروارگانیسم باید با منسوج تماس برقرار نماید.
۲- نفوذ : در این حالت عامل ضد میکروب بر روی سطح لیف یا داخل آن به صورت دیسپرس قرار گرفته است که در محیط مرطوب به سمت میکروارگانیسم ها حرکت کرده و از رشد آنها جلوگیری می کند[۵].

تقسیم بندی منسوجات ضد میکروب براساس پایداری خاصیت ضد میکروبی[۶]:
منسوجات ضد میکروب براساس پایداری خاصیت خود به دو دسته تقسیم می شوند:
۱- پایدار: این حالت بر اساس مکانیسم رهایش کنترل شده می باشد که در آن خصوصیات ضد میکروب تا پایان عمر منسوج باقی خواهد ماند که در این حالت یا عامل ضد میکروب به صورت مولکولی با منسوج پیوند برقرار کرده است یا اینکه ماده ضد میکروب در هنگام ریسندگی الیاف به آن اضافه شده است.
۲- موقت: خصوصیات ضد میکروب منسوج در اثر شستشو از بین می رود.

روشهای تولید منسوجات ضد میکروب
جهت تولید منسوجات ضد میکروب می توان عملیات ضد میکروبی را بر روی پلیمر، الیاف، نخ، پارچه و پوشاک انجام داد. به طور کلی روشهای تولید منسوجات ضد میکروب به شرح ذیل می باشد:
١- تکمیل: در حالت تکمیل می توان با استفاده از فرآیندهای متفاوت مانند پد، رمق کشی، اسپری، پوشش دهی به منسوج خاصیت ضد میکروبی بخشید.
روش های تکمیلی خود نیز به صورت های مختلف انجام پذیر است:
الف- تکمیل شیمیایی: در این حالت با استفاده از مواد شیمیایی به منسوج خاصیت ضد میکروبی داده می شود که جهت بهبود خاصیت ضد میکروبی در این حالت از روش های زیر می توان استفاده کرد:
– نامحلول کردن مواد فعال درون منسوج
– تکمیل منسوج با رزین
– اصلاح شیمیایی منسوج و ایجاد پیوند کووالانس
– استفاده از پلیمرهای پیوندی، هموپلیمرها یا کوپلیمریزاسیون بر روی منسوج
– استفاده از پلیمرهای ضد میکروب در حین عملیات تکمیل
ب- تکمیل فیزیکی: از تکمیل های فیزیکی می توان به استفاده از پلاسما اشاره کرد.
ج- تکمیل فیزیکی-شیمیایی: در این روش می توان از میکروکپسول های حاوی مواد ضد میکروب جهت بخشیدن خاصیت ضد میکروبی به منسوج استفاده کرد. همچنین از دیگر روش های تکمیل فیزیکی- شیمیایی، استفاده از اشعه ماوراء بنفش می باشد[۷و۴].
۲- ریسندگی: این روش برای تولید الیاف مصنوعی ضد میکروب می باشد. در این روش از مواد ضد میکروب در طول فرآیند ریسندگی استفاده می گردد که باعث اتصال بیشتر بین الیاف و مواد ضد میکروب می گردد. جهت بدست آوردن خاصیت ضد میکروبی مناسب باید مواد ضد میکروب به سطح لیف مهاجرت کنند. روش ریسندگی به سه صورت امکان پذیر می باشد:
– استفاده از مستربچ حاوی مواد ضد میکروب
– استفاده از مواد ضد میکروب در حین ریسندگی
– استفاده از پلیمرهای ضد میکروب : این حالت فقط زمانی امکان پذیر است که پلیمر ضد میکروب قابلیت ریسیدن داشته باشد.
در مقایسه با روش تکمیل، در طول فرآیند ذوب ریسی مقادیر بیشتری از مواد ضد میکروب مورد نیاز می باشد تا آنها به صورت یکنواخت در الیاف پخش شده و به سطح لیف نفوذ کنند. راندمان در این روش به عوامل زیر بستگی دارد:
– غلظت ماده ضد میکروب در الیاف
– مقاومت حرارتی
– پایداری پیوندهای شیمیایی و فیزیکی بین الیاف و مواد ضد میکروب
– مقاومت در برابر حلال ها
– مقاومت در برابر سطح فعال ها
– توان مهاجرت از درون الیاف به سطح آن[۷].
با استفاده از ذوب ریسی محدوده وسیعی از الیاف با خاصیت ضد میکروب تولید شده اند که به شرح زیر می باشد:
۱- پلی پروپیلن دارای دمای ریسندگی نسبتاً پایینی می باشد و بنابراین جهت مخلوط کردن با مواد ضد میکروب مناسب می باشد. نام تجاری الیاف پلی پروپیلن حاوی مواد ضد میکروب Permafresh می باشد که جهت مصارف تشک و کفپوش استفاده می گردد.
٢- الیاف پلی پروپیلن حاوی مواد ضد میکروب با نام تجاری Asota AM Sanitary تولید شرکت Asota می باشد[۱۸].
٣- الیاف ضد میکروب اکریلیک با نام تجاری Amicor از شرکت Accordis
۴- الیاف ضد میکروب Amicor AB ساخت شرکت Accordis که حاوی ماده ضد میکروب تریکلوسان می باشد و در صنایع آرایشی از آن استفاده می گردد که در هنگام اولین تماس تریکلوسان آزاد شده، و در دفعات بعد ماده مورد نظر بعد از شستشو و سایش به کندی آزاد می گردد.
۵- الیاف ضد میکروب پلی اکریل با نام تجاری Biofresh از شرکت Sterling
۶- Bactekiller نام تجاری الیاف پلی استر حاوی زئولیت ها (سیلیکات های آلومینیوم) به همراه کاتیون های فلزی می باشند که توسط فرآیند ذوب ریسی تهیه شده اند.
۷- شرکت Trevira الیاف پلی استر دارای خاصیت ضد میکروبی با نام تجاری Trevira Bioactive تولید کرده است.
۸- الیاف ضد میکروب پلی استر با نام تجاری SAIWEAR Terital از شرکت Montefibre
۹- Bacterbril نام تجاری الیاف پلی استر با خاصیت ضد میکروبی می باشد که توسط شرکت Brilen به بازار عرضه شده است.
۱۰- یون نقره حاوی زئولیت ها که در ذوب ریسی وارد الیاف پلی آمید شده است باعث ایجاد الیاف ضد میکروب با نام تجاری Livefresh N Neo شده است که محصول کمپانی Kaneba می باشد.
۱۱- الیاف ضد میکروب پلی آمید با نام تجاری R-STAT محصول شرکت R-STAT
۱۲- شرکت Nylstar الیاف پلی آمید دارای خاصیت ضد میکروبی با نام تجاریMeryl Skin life تولید کرده است.
۱۳- الیاف استات با نام تجاری Silfresh حاوی ماده ضد میکروب تریکلوسان می باشد.
۱۴- الیاف مدال با نام تجاری Modalfresh حاوی ماده ضد میکروب تریکلوسان می باشد که توسط فرآیند ذوب ریسی تهیه شده است.
۱۵- الیاف پلی وینیل کلراید با نام تجاری Rhovyl ‘ s as Aantibacterial محصول شرکت Rhovyl
۱۶- شرکت Zimmer AG الیاف سلولز بازیابی را با خاصیت ضد میکروب و با نام تجاری Sea Cell Activated به بازار عرضه داشته است.
۱۷- الیاف پلی استر حاوی نمک های نقره با نام تجاری Montefibre SpA
٣- رنگرزی: یکی از روشهای تولید منسوجات ضد میکروب استفاده از مواد ضد میکروب در حین فرآیند رنگرزی می باشد. در مقایسه با روش ذوب ریسی در این روش مقدار کمتری از مواد ضد میکروب مورد نیاز می باشد و همچنین در مقایسه با روش تکمیل این روش از پایداری بیشتری برخوردار است[۷].

تولید کنندگان مواد ضد میکروب
بعضی از تولید کنندگان مشهور مواد و محصولات ضد میکروب عبارتند از[۴]:
– مرکز تحقیقاتی تامسان محدوده ای از مواد ضد میکروب را تحت نام تجاری Ultrafresh برای صنایع نساجی و پلیمر به بازار عرضه داشته است. بیشتر محصولات Ultrafresh غیر یونی بوده و با محدوده وسیعی از بیندرها و تکمیل ها سازگار می باشند. برای داخل سازی مواد ضد میکروب درون الیاف با دمای بالا مانند پلی استر و نایلون، لازم است که از مواد معدنی ضد میکروب مانند ۱۶- Ultrafresh CA یا ۴۲ -Ultrafresh PA استفاده گردد. این مواد به عنوان مستربچ مخصوص به مخلوط پلیمر اضافه می شود. برای الیافی مانند پلی پروپیلن که در دمای پایین تری اکستروژن می شوند، امکان استفاده از مواد آلی مانند XQ-32، DM-50، Ultrafresh Nm-100 وجود دارد[۱۴].
– شرکت شیمیایی سیبا، ماده ۱۱۰ Tinosan AMرا به عنوان یک ماده ضد میکروب پایدار برای منسوجات پلی استر و پلی امید و ترکیبات آنها با پنبه، پشم یا دیگر الیاف معرفی کرده است. این ماده حاوی ماده ضد میکروب ۴،۴،۲ تری کلرو-٢- هیدروکسیل- دی پنیل اتر می باشد که مانند یک رنگ دیسپرس بدون رنگ عمل می کند و هنگامی که به حمام رنگ اضافه می شود می تواند با سرعت رمق کشی بسیار بالا روی الیاف پلی استر و پلی آمید جذب شود[۱۵].
کلاریانت مجموعه ای از مواد با نام Sanitized را برای تکمیل الیاف طبیعی و مصنوعی به بازار عرضه داشته است. این مواد برای جلوگیری از رشد باکتری و قارچ بسیار موثر می باشند و برای تکمیل جوراب های زنانه و لباس های چسبان استفاده می گردند. مواد تکمیلی Actiguard از این شرکت جهت تکمیل فرش برای مبارزه با باکتری، گرد و غبار و قارچ و کپک مورد استفاده قرار می گیرند[۱۶].
– محصولات با نام تجاری Avecia ‘s Puristal با ماده ضد میکروب ۲۰ Reputex تکمیل شده است که این ماده بر پایه پلی (هگزا متیلن) بیگوانید هیدروکلرید می باشد و این ماده دارای سمیت بسیار پایین برای پستانداران می باشد و فعالیت ضد میکروبی آن بسیار گسترده می باشد. پلی (هگزا متیلن) بیگوانید هیدروکلرید برای منسوجات سلولزی، پنبه ای و مخلوط این الیاف با پلی استر و نایلون مناسب می باشد.
– پلی هگزا متیلن بیگوانید به عنوان یک پلیمر ضد میکروب جهت تکمیل منسوجات توسط شرکت های Daiwa و Avecia تولید می شود[۱۷].

روشهای ارزیابی خاصیت ضد میکروبی منسوجات
استانداردهای مختلفی جهت ارزیابی خاصیت ضد میکروبی منسوجات استفاده می گردد که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد:
۱- استاندارد ISO
۲- استاندارد AATCC
۳- استاندارد JIS
۴- استاندارد SN
۵- استاندارد ASTM
۶- استاندارد DIN
یک تقسیم بندی کلی براساس نوع ارزیابی کاهش جمعیت میکروارگانیسم به دو حالت می باشد[۸]:
۱- روش کمی: در روش کمی، تعداد باکتری زنده بعد از زمان تماس مناسب شمارش می گردد. روش کمی خود به دو صورت انجام می گردد. در حالت اول مقدار کمی از محیط کشت مایع برای پوشاندن نمونه استفاده می گردد (۱۰۰ Static AATCC)
در حالیکه در حالت دوم نمونه در مقدار زیادی از محیط کشت مایع غوطه ور می باشد (Dynamic Shake Flask).
۲- روش کیفی: در روش کیفی، نمونه تکمیل به همراه نمونه شاهد بر روی محیط کشت آگار که با محلول میکروب مورد نظر تلقیح شده است قرار داده می شود. اگر فعالیت ضد میکروبی وجود داشته باشد بعد از مدت زمان یکسان یک منطقه بازدارنده در اطراف نمونه تکمیلی دیده می شود در صورتی که برای نمونه شاهد در سراسر منطقه رشد میکروب مشاهده می گردد.
روشهای مختلفی جهت ارزیابی خاصیت ضد میکروبی وجود دارد که از آن جمله می توان به موارد زیر اشاره کرد [۴و۹ و۱۱و۱۳]:
١- تست نفوذ آگار
۲- تست سوسپانسیون یا تست مبارزه
۳- تست خاکسپاری
۴- تست محفظه مرطوب
۵- تست هوای نامساعد و گندیدگی
۶- تست دینامیکی بالن در حال حرکت
۷- تست اتمسفر اشباع
۸- تست شمارش میکروب
۹- تست خطوط موازی

تست نفوذ آگار بر پایه ناحیه بازدارنده [۱۲]
در روش هاله یا ناحیه بازدارنده تکه ای کوچکی از منسوج تکمیل شده بر روی ظرف آگار که از قبل با میکروارگانیسم مورد نظر تلقیح و کشت شده قرار می گیرد همچنین تکه ای کوچک از منسوج خام به عنوان شاهد در ظرف آگار قرار می گیرد، اگر ماده ضد میکروب موثر باشد یک ناحیه ای در اطراف منسوج تشکیل خواهد شد. ناحیه بازدارنده نواحی در اطراف جسم تکمیل شده می باشد که ماده ضد میکروب از داخل آن به قسمت های اطرافش حرکت و نفوذ کرده و میکروارگانیسم های اطراف خود را از بین برده است یا اینکه از رشد آنها جلوگیری بعمل آورده است. زمانی که ناحیه بازدارنده بوجود آید نشان می دهد که ضد میکروب پایدار نمی باشد. اندازه ناحیه بازدارنده به راندمان ماده ضد میکروب و همچنین به سرعت نفوذ ماده بستگی دارد.


شکل ۲. ناحیه بازدارنده [۱۲]

تست شمارش میکروب [۱۲]
در این روش یک محیط تلقیحی شامل محیط رشد که حاوی میکروارگانیسم مورد نظر می باشد تهیه می گردد و تعداد میکروارگانیسم های موجود در آن شمارش می گردد. این محیط تلقیحی بر روی نمونه تکمیل شده و نمونه شاهد جهت تلقیح میکروارگانیسم درون دو نمونه اضافه می گردد. بعد از مدت زمانی که زمان کشت نامیده می شود دو نمونه شستشو می گردد و میزان میکروارگانیسم درون آنها شمارش می گردد. روش شمارش یک روش کمی می باشد یعنی می توان میزان موثر بودن ماده ضد میکروب در مقابل میکروارگانیسم ها را اندازه گیری نمود. این روش را می توان برای مواد ضد میکروب معدنی نیز بکار برد زیرا این مواد به اطراف به سرعت نفوذ نمی کند یا اثر تماسی دارند. این روش اطلاعات زمانی را در اختیار قرار می دهد یعنی یک ماده ضد میکروب با چه سرعتی اثر می کند.


شکل ۳- تست شمارش میکروب [۱۲]

منابع
[۱]Deepti Gupta; Antimicrobial treatments for textiles; Review Article; Indian Journal of Fiber & Textile Research, vol 32, June 2007, pp. 254-263.
[۲]Leila Elizabeth Bonin; Durable and Reusable Antimicrobial Textiles; A Thesis for the degree of Master of Science in The School of Human Ecology: B.S. University of Louisiana at Lafayette: December 2008
[۳]Hipler U-C, Elsner P (eds): Biofunctional Textiles and the skin. Curr Probl Dermatol. Basel, Karger, 2006, vol 33, pp 42-50
[۴]Dr T Ramachandran, K Rajendrakumar, R Rajendran; Antimicrobial Textiles-an overview: IE (I) Journal. TX, Vol 84, February 2004:PP 42-47.
[۵] New Multifunctional Textiles: Antimicrobial Treatments: Intelligent Textile Structures. Application, Production & Testing; International Workshop 12-13/5/2005. Thessaloniki, Greece Amphitheater of Thessaloniki Technology Park.
[۶]Antimicrobial Finishing Methodologies: www.fiber2 fashion. com
[۷]E. Heine, H.G. Knops, K. Schaefer, P. Vangeyte, and M. Moeller: Springer Series inmaterials science: 97 Multifunctional Barriers for Flexible Structure Textile, Leather and Paper: Editors: S. Duquesne, C. Magniez, and G. Camino: Part I MonoFunctional Barrier Effects – Review: Chapter 2 Antimicrobial Functionalisation of Textile Materials: PP 23-38.
[۸]G. Salvio: A New Polyester Fiber With Antibacterial Activity
[۹]Linda Teufel and Bernhard Redl: Improved methods for the investigation of the interaction between textiles and microorganisms; Lenzinger Berichte, 85(2006), 54-60.
[۱۰]Roy M Broughton, Jr., Dave Worley, Jimmy Mills, Lew Slaten, Christine Sunderma (Auburn). Steve Michielsen (GA. Tech), Gang Sun (UC DAVIS): Textiles Having the Ability to Deliver Reactive Chemical Species: C98-A17 Page 1
[۱۱]D Gopalakrishnan & R K Aswini: Antimicrobial Finishes
[۱۲]www.specialchem4polymers.com
[۱۳]www.fibre2fashion.com
[۱۴]www.ultra-fresh.com.au
[۱۵]www.ciba.com
[۱۶]www.clariant.com
[۱۷]www.archchemicals.com
[۱۸]www.asota.com

ممکن است شما دوست داشته باشید
ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

*

code