بررسی خواص ضدباکتری و خواص جذبی ماسک‌های یکبار مصرف بر پایه استفاده از هیدروکسی آپاتیت

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی نساجی - دانشگاه یزد، یزد، ایران

2 دانشکده نساجی، دانشگاه یزد، ایران، یزد

چکیده

استفاده از ماسک صورت یک راه مناسب برای محافظت افراد در برابر بسیاری از آلاینده­ها است. برای بهبود توانایی جذب آلاینده­ها می­توان از مواد مختلف مانند هیدروکسی آپاتیت استفاده کرد نمود. از طرف دیگر، این ماده به عنوان یک ماده بسیار ارزشمند برای کاربردهای ­پزشکی شناخته شده است. هدف از این تحقیق تکمیل لایه میانی ماسک­های یکبارمصرف با انواع مختلف ماده هیدروکسی آپاتیت در غلظت­های 10 و 20 درصد و تأثیر این مواد از نظر آماری بر میزان جذب آلاینده­های موجود و فعالیت ضدباکتری آن­ها می­باشد. به منظور کمی­نمودن جذب آلاینده­ها توسط لایه­های مختلف ماسک­های یکبار مصرف، دستگاهی طراحی و میزان جذب آلاینده­ها شبیه­سازی گردید. نتایج آزمایش­ها نشان داد که نمونه­ای که لایه میانی آن حاوی هیدروکسی آپاتیت نانوساختار و نانوذرات اکسید روی است، درصد کاهش باکتری آن در برابر هر دو نوع باکتری استافیلوکوکوس آرئوس و اشرشیاکلی بیش از 99 درصد است و از این­رو این ماده می­تواند خواص ضدباکتری مطلوبی را ایجاد ­کند داشته باشد. نمونه­ای که حاوی هیدروکسی آپاتیت معمولی با غلظت %10 است بیشترین جذب مواد و همچنین بالاترین کارایی را دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating the antibacterial and absorbent properties of disposable masks based on the hydroxyapatite

نویسندگان [English]

  • Abolfazl Zare Mehrjardi 1
  • hamedeh Rahimnezhad 2
  • Sajedeh Rahimnezhad 2
1 Faculty of Textile Engineering - Yazd University, Yazd, Iran
2 Faculty of Textile, Yazd University, Iran, Yazd
چکیده [English]

The use of face mask is a good way to protect people from many pollutants. Different materials such as hydroxyapatite, can be used to improve the ability to absorb pollutants. In the other hand, this substance is known as a valuable substance for medical applications. The objective of this research is to apply various types of hydroxyapatite at concentrations of 10% and 20% to treat the middle layer of disposable masks. Subsequently, a statistical investigation will be conducted to assess the impact of this substrate on pollutant absorption and antibacterial activity. A device was assembled and utilized to simulate the absorption of pollutants, enabling the quantification of pollutant absorption by individual layers within disposable masks. The results of the tests showed that the sample with a middle layer incorporating hydroxyapatite nanostructure and zinc oxide nanoparticles demonstrated a bacterial reduction percentage exceeding 99% against both Staphylococcus aureus and Escherichia coli bacteria. The sample containing 10% ordinary hydroxyapatite exhibited the highest material absorption and, consequently, the highest efficiency.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydroxyapatite
  • disposable mask
  • antibacterial properties
  • absorption properties
  • statistical results
[1] Lyu, W., Wehby, G., “Community Use of Face Masks And COVID-19: Evidence From A Natural Experiment Of State Mandates In The US”, NO. 8, HEALTH AFFAIRS 39, 1419–1425, 2020  
 [2] Verma, S., Dhanak, M., Frankenfield, J., “Visualizing the effectiveness of face masks in obstructing respiratory jets”, 32(6), Physics of Fluids, 2020
[3] هیوه­چی ا، شراهی م، سارلی م.ا.، بروکی میلان پ، تقاضا برای ماسک­های نانوفناوری با قابلیت محافظتی برتر در جهان بعد از کرونا، علوم و فناوری نساجی،: 9، 1، 1399
[4] Hui Chua,M ., Cheng,W ., Simin Goh,S ., Kong,J ., Li,B., Lim,J.Y.C ., Mao,L ., Wang,S., Xue,K., Yang,L ., Ye,E., Zhang,K ., Davy Cheong,W.C., Hoon Tan,B., Li,Z., Hock Tan,B ., Jun Loh,X., “Face Masks in the New COVID-19 Normal: Materials, Testing, and Perspectives”, AAAS Research Volume 2020, Article ID 7286735, 1-40, 2020
 [5] Wei,W.E., Li,Z., Chiew,C.J., Yong,S.E., Toh,M.P., Lee,V.J., “Presymptomatic transmission of SARS-CoV-2 – Singapore”, vol. 69, no. 14, Morbidity and Mortality Weekly Report, pp. 411–415, 2020
 [6 [Mehrotra,P., “Medical masks are a tool that can be used to prevent the spread of respiratory infection”, Volume 323, Number 15, JAMA PATIENT PAGE, Medical masks, 2020
 
[7] Li,Y., Wong,T., Chung,J., “In vivo protective performance of N95 respirator and surgical facemask”, 49(12), AMERICAN JOURNAL OF INDUSTRIAL MEDICINE, indexed in Pubmed: 17096360, 1056–1065, 2006
[8] Tcharkhtchi, A., Abbasnezhad, N., Zarbini Seydani, M., Zirak, N., Farzaneh, S., Shirinbayan, M., “An overview of filtration efficiency through the masks: Mechanisms of the aerosols penetration”, Bioactive Materials, 6(1), 106-122, 2021
[9] Wibisono, Y., Fadila, C. R., Saiful, S., Bilad, M. R., “Facile Approaches of Polymeric Face Masks Reuse and Reinforcements for Micro-Aerosol Droplets and Viruses Filtration: A Review”, 12(11), Polymers, 2020
[10] S.K,Ch., Dhumal,Sh., “Use of Nonwoven textiles in surgical mask: A perspective”, Volume 10, Number 23, , Indian Journal of Science, 10-13, 2014
[11] K. Lin, J. Chang, Structure and properties of hydroxyapatite for biomedical applications, D. Shepherd, Zinc-substituted hydroxyapatite for the inhibition of osteoporosis, Mucalo,M (EDs)., Hydroxyapatite (HAp) for Biomedical Applications (E.BOOK),2015
[12] فتحی،م، حنیفی،آ، روحانی اصفهانی،ا، ساخت، مشخصه­یابی و ارزیابی مقایسه­های زیست فعالی هیدروکسی آپاتیت نانوساختار، مواد پیشرفته در مهندسی، سال ٣٠، شمارة ٢، پاییز ١٣٩٠(استقلال)
[13] Wijesinghe, W.P.S.L., “OVERVIEW TO HYDROXYAPATITE NANOPARTICLES AND THEIR APPLICATIONS”, Vol 01, Board of Study Chemical Sciences, 29-30, 2014
 
[14] Phatai, P., Futalan.C.M., Kamonwannasit,S., Khemthong,P., “Structural characterization and antibacterial activity of hydroxyapatite synthesized via sol-gel method using glutinous rice as a template”, 89, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 764–775, 2019
[15] Turon, P., del Valle, L.j., Carlos,A., Puiggalí, J., “Biodegradable and Biocompatible Systems Based on Hydroxyapatite Nanoparticles”, 7(1), 60, Applied Sciences, 2017
[16] Abeywardana,L., Sandaruwan,Ch., Dahanayake,D.“Zinc-Doped Hydroxyapatite−Urea Nanoseed Coating as an Efficient Macro−Micro Plant Nutrient Delivery Agent”, ACS Agricultural Science & Technology, 2021
[17] Oliveira, C., de Oliveira, A. L. M., Chantelle, L., Landers, R., Medina-Carrasco, S., Del Mar Orta, M., … Fonseca, M. G., “Zinc (II) modified hydroxyapatites for tetracycline removal: Zn (II) doping or ZnO deposition and their influence in the adsorption”, Polyhedron, Journal Pre-proofs, 2020 
[18] زارع ا، رحیم­نژاد ح، رحیم­نژاد س، مروری بر روش­های ضدمیکروبی و ضدویروسی ماسک­های جراحی، علوم و فناوری نساجی، 9، 4، 1399
 [19] ولایی.ا، سالم.ا، کاربردهاى نوین هیدروکسی آپاتیت و استفاده از آن به عنوان جاذب درفرآیند تصفیه پساب­هاى صنعتى، فرایند نو،7، 40، 91
[20] شهبازی، ن، رامیار، م، حافظی،م ، ملاحسینی،ح ، استفاده از نانو الیاف پلی اکریلونیتریل و ذرات نانوساختار هیدروکسی هاپاتیت برای بالا بردن راندمان فیلتراسیون ماسک تنفسی، یازدهمین همایش سراسری بهداشت و ایمنی کار، 1398
[­21] Monmaturapoj, N., Sri-on, A., Klinsukhon, W., Boonnak, K., Prahsarn, C., “Antiviral activity of multifunctional composite based on TiO2 -modified hydroxyapatite”, Materials Science and Engineering: C, 92, 96–102, 2018
[22] El-Hamshary, H., El-Naggar, M.E., El-Faham, A., Abu-Saied, M.A., Ahmed, M.K., Al-Sahly, M., Preparation and Characterization of Nanofibrous Scaffolds of Ag/Vanadate Hydroxyapatite Encapsulated into Polycaprolactone: Morphology, Mechanical, and In Vitro Cells Adhesion, 13, Polymers, 2021
[23] Hui, Kh.Ch., Kamal, N.A., Sambudi, N.S., Bilad, M.R., “Magnetic Hydroxyapatite for Batch Adsorption of Heavy Metals”, 287, E3S Web of Conferences, 2021
[24] زارع ا، نمیرانیان ر، ملاحسینی ح، رحیم­نژاد ح، رحیم­نژاد س، تأثیر سیکل­ شستشو بر کارایی ماسک­های پارچه­ای تکمیل­شده با هیدروکسی آپاتیت، علوم و فناوری نساجی، 11، 3(43)، 1401
[25] Zare A., Application of β-CD to control the release of ZnO nanoparticles on the silk fabric surface along with citric acid as eco-friendly cross-linker, Progress in Color, Colorants and Coatings, 16, 2023.
[26] A. Verbiˇc, M. Gorjanc, B. Simonˇciˇc, Zinc Oxide for Functional Textile Coatings: Recent Advances, Coatings, 9, 1-26, 2019.
[27] A. Amani, M. Montazer, M. Mahmoudirad, Synthesis of applicable hydrogel corn silk/ZnO nanocomposites on polyester fabric with antimicrobial properties and low cytotoxicity, International Journal of Biological Macromolecules, 123, 1079-1090, 2019.
 [28] S.Kathirvelua, L. D’Souza, B Dhurai, UV protection finishing of textiles using ZnO nanoparticles, Indian Journal of Fibre & Textile Research, 34,  267-273,2009.
 [29] A. Salama, Chitosan/silk fibroin/zinc oxide nanocomposite as a sustainable and antimicrobial biomaterial, Cellulose chemistry and technology, 52, 903907, 2018.
[30] S. Majumder, U.R. Dahiya, S. Yadav, P. Sharma, D. Ghosh, G.K. Rao , V. Rawat, G. Kumar, A. Kumar, Ch.M. Srivastava, Zinc Oxide Nanoparticles Functionalized on Hydrogel Grafted Silk Fibroin Fabrics as Efficient Composite Dressing, Biomolecules, 10, 710-723,2020.
[31] M.T. Noman, N. Amor, M. Petru, A. Mahmood, P. Kejzlar, Photocatalytic Behaviour of Zinc Oxide Nanostructures onSurface Activation of Polymeric Fibres, Polymers, 13, 1227-1244, 2021.
[32] M. Mazarji, Gh. Nabi Bidhendi, N. M. Mahmoodi, Mathematical modelling of an annular photocatalytic reactor for methylene blue degradation under UV light irradiation using rGO-ZnO hybrid, Progress in Color, Colorants and Coatings, 4, 85-94, 2011
[33] A. Yadav, V. Prasad, A.A. Kathe, S. Raj, D. Yadav, C. Sundaramoorthy, N. Vigneshwaran, Functional finishing in cotton fabrics using zinc oxide nanoparticles, Bulletin Materials Science, 29, 641-645,2006.