Obtaining and Characterization of the PLA/Chitosan Foams with Antimicrobial Properties Achieved by the Emulsification Combined with the Dissolution of Chitosan by CO2 Saturation - Publikacja - MOST Wiedzy

Wyszukiwarka

Obtaining and Characterization of the PLA/Chitosan Foams with Antimicrobial Properties Achieved by the Emulsification Combined with the Dissolution of Chitosan by CO2 Saturation

Abstrakt

A new method of obtaining functional foam material has been proposed. The materials were created by mixing the poly lactic acid (PLA) solution in chloroform, chitosan (CS) dissolved in water saturated with CO2 and polyethylene glycol (PEG), and freeze-dried for removal of the solvents. The composite foams were characterized for their structural (SEM, FT-IR, density, porosity), thermal (DSC), functional (hardness, elasticity, swelling capacity, solubility), and biological (antimicrobial and cytotoxic) properties. Chitosan in the composites was a component for obtaining their foamed form with 7.4 to 22.7 times lower density compared to the neat PLA and high porosity also confirmed by the SEM. The foams had a hardness in the range of 70–440 kPa. The FT-IR analysis confirmed no new chemical bonds between the sponge ingredients. Other results showed low sorption capacity (2.5–7.2 g/g) and solubility of materials (less than 0.2%). The obtained foams had the lower Tg value and improved ability of crystallization compared to neat PLA. The addition of chitosan provides the bacteriostatic and bactericidal properties against Escherichia coli and Staphylococcus aureus. Biocompatibility studies have shown that the materials obtained are not cytotoxic to the L929 cell line.

Cytowania

  • 1 3

    CrossRef

  • 1 2

    Web of Science

  • 1 2

    Scopus

Cytuj jako

Pełna treść

pobierz publikację
pobrano 37 razy
Wersja publikacji
Accepted albo Published Version
Licencja
Creative Commons: CC-BY otwiera się w nowej karcie

Słowa kluczowe

Informacje szczegółowe

Kategoria:
Publikacja w czasopiśmie
Typ:
artykuły w czasopismach
Opublikowano w:
MOLECULES nr 24, strony 1 - 17,
ISSN: 1420-3049
Język:
angielski
Rok wydania:
2019
Opis bibliograficzny:
Mania S., Partyka K., Pilch J., Augustin E., Cieślik M., Ryl J., Jinn J., Wang Y., Michałowska A., Tylingo R.: Obtaining and Characterization of the PLA/Chitosan Foams with Antimicrobial Properties Achieved by the Emulsification Combined with the Dissolution of Chitosan by CO2 Saturation// MOLECULES -Vol. 24,iss. 24 (2019), s.1-17
DOI:
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.3390/molecules24244532
Bibliografia: test
  1. Chanjuan, D.; Yonggang, L.V. Application of collagen scaffold in tissue engineering: Recent advances and new perspectives. Polymers 2016, 8, 42. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  2. Wells, C.M.; Harris, M.; Choi, L.; Murali, V.P.; Delbuque Guerra, F.; Jennings, J.A. Muli-Responsive Drug Release from Smart Polymers. J. Funct. Biomater. 2019, 10, 34. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  3. Tylingo, R.; Gorczyca, G.; Mania, S.; Szweda, P.; Milewski, S. Preparation and characterization of porous scaffolds from chitosan-collagen-gelatin composite. React. Funct. Polym. 2016, 103, 131-140. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  4. Yao, Z.-A.; Chen, F.-J.; Cui, H.-L.; Lin, T.; Guo, N.; Wu, H.-G. Efficacy of chitosan and sodium alginate scaffolds for repair of spinal cord injury in rats. Neural. Regen. Res. 2018, 13, 502-509. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  5. Gunatillake, P.A.; Adhikari, R. Biodegradable synthetic polymers for tissue engineering. Eur. Cell Mater 2003, 5, 1-16. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  6. Munirah, S.; Kim, S.H.; Ruszymah, B.H.I.; Khang, G. The use of fibrin and poly (lactic-co-glycolic acid) hybrid scaffold for articular cartilage tissue engineering: An in vivo analysis. Eur. Cell Mater. 2008, 15, 41-52. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  7. Pal, A.K.; Das, A.; Katiyar, V. Chitosan from Muga silkworms (Antheraea assamensis) and its influence on thermal degradation behavior of poly(lactic acid) based biocomposite films. J. Appl. Polym. Sci. 2016, 133, 43710. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  8. Dhar, P.; Tarafder, D.; Kumar, A.; Katiyar, V. Effect of cellulose nanocrystal polymorphs on mechanical, barrier and thermal properties of poly(lactic acid) based bionanocomposites. RSC Adv. 2015, 5, 60426-60440. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  9. Borkotoky, S.S.; Dhar, P.; Katiyar, V. Biodegradable poly (lactic acid)/cellulose nanocrystals (CNCs) composite microcellular foam: Effect of nanofillers on foam cellular morphology, thermal and wettability behavior. Int. J. Biol. Macromol. 2018, 106, 433-446. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  10. Zargar, V.; Asghari, M.; Dashti, A. A review on chitin and chitosan polymers: Structure, chemistry, solubility, derivatives, and applications. ChemBioEng Rev. 2015, 2, 1-24. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  11. Muzzarelli, R.A.A. Chitins and chitosans for the repair of wounded skin. Carbohydr. Polym. 2009, 76, 167-182. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  12. Liu, X.; Ma, L.; Mao, Z.; Gao, C. Chitosan-Based Biomaterials for Tissue Repair and Regeneration. Adv. Polym. Sci. 2011, 244, 81-128. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  13. Mania, S.; Tylingo, R.; Augustin, E.; Gucwa, K.; Szwacki, J.; Staroszczyk, H. Investigation of an elutable N-propylphosphonic acid chitosan derivative composition with a chitosan matrix prepared from carbonic acid solution. Carbohydr. Polym. 2018, 179, 196-206. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  14. Rinaudo, M. Chitin and chitosan: Properties and applications. Prog. Polym. Sci. 2006, 31, 603-632. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  15. Malinowska-Pańczyk, E.; Staroszczyk, H.; Gottfried, K.; Kołodziejska, I.; Wojtasz-Pająk, A. Antimicrobial properties of chitosan solutions, chitosan films and gelatin-chitosan films. Polimery 2015, 60, 735-740. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  16. Movaffagh, J.; Fazly Bazzaz, B.S.; Yazdi, A.T.; Sajadi-Tabassi, A.; Azizzadeh, M.; Najafi, E.; Amiri, N.; Taghanaki, H.B.; Ebrahimzadeh, M.H.; Moradi, A. Wound Healing and Antimicrobial Effects of Chitosan-hydrogel/Honey Compounds in a Rat Full-thickness Wound Model. Wounds 2019, 31, 228-235. otwiera się w nowej karcie
  17. Phaechamud, T.; Charoenteeraboon, J. Antibacterial Activity and Drug Release of Chitosan Sponge Containing Doxycycline Hyclate. AAPS PharmSciTech. 2008, 9, 829-835. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  18. Goy, R.C.; Morais, S.T.B.; Assis, O.B.G. Evaluation of the antimicrobial activity of chitosan and its quaternized derivative on E. coli and S. aureus growth. Rev. Bras. Farmacogn. 2016, 26, 122-127. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  19. Sebti, I.; Martial-Gros, A.; Carnet-Pantiez, A.; Grelier, S.; Coma, V. Chitosan polymer as bioactive coating and film against Aspergillus niger contamination. J. Food Sci. 2005, 70, 100-104. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  20. Raafat, D.; von Bargen, K.; Haas, A.; Sahl, H.G. Insights into the mode of action of chitosan as an antibacterial compound. Appl. Environmen. Microbiol. 2008, 74, 3764-3773. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  21. Pal, A.K.; Katiyar, V. Thermal degradation behaviour of nanoamphiphilic chitosan dispersed poly (lactic acid) bionanocomposite films. Int. J. Biol. Macromol. 2017, 95, 1267-1279. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  22. Haaparanta, A.M.; Järvinen, E.; Cengiz, I.F.; Ellä, V.; Kokkonen, H.T.; Kiviranta, I.; Kellomäki, M. Preparation and characterization of collagen/PLA, chitosan/PLA, and collagen/chitosan/PLA hybrid scaffolds for cartilage tissue engineering. J. Mater. Sci. Mater. Med. 2014, 25, 1129-1136. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  23. Suryani; otwiera się w nowej karcie
  24. Agusnar, H.; Wirjosentono, B.; Rihayat, T.; Salisah, Z. Synthesis and characterization of poly(lactid acid)/chitosan nanocomposites based on renewable resources as biobased-material. J. Phys. Conf. 2018, 953, 012015. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  25. Ali Raza, Z.; Anwar, F. Fabrication of poly(lactic acid) incorporated chitosan nanocomposites for enhanced functional polyester fabric. Polímeros 2018, 28, 120-124. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  26. Hijazi, N.; Le Moigne, N.; Rodier, E.; Letourneau, J.J.; Sauceau, M.; Fages, J.; Guibal, E.; Vincent, T.; Benezet, J.C. Development of nanostructured film based on PLA and chitosan nanoparticles generated by supercritical CO 2 assisted processes. In Proceedings of the ECCM16-16th European Conference on Composite Materials, Seville, Spain, 22-26 June 2014. otwiera się w nowej karcie
  27. Kazimierczak, P.; Palka, K.; Przekora, A. Development and Optimization of the Novel Fabrication Method of Highly Macroporous Chitosan/Agarose/Nanohydroxyapatite Bone Scaffold for Potential Regenerative Medicine Applications. Biomolecules 2019, 9, 434. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  28. Bryśkiewicz, A.; Zieleniewska, M.; Przyjemska, K.; Chojnacki, P.; Ryszkowska, J. Modification of flexible polyurethane foams by the addition of natural origin fillers. Polym. Degrad. Stabil. 2016, 132, 32-40. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  29. Lin, Y.; Hsieh, F.; Huff, H.E. Water-blown flexible polyurethane foam extended with biomass materials. J. Appl. Polym. Sci. 1997, 695-703. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  30. Auras, R.; Harte, B.; Selke, S. An Overview of Polylactides as Packaging Materials. Macromol. Biosci. 2004, 4, 835-864. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  31. Mathias, J.-D.; Tessier-Doyen, N.; Michaud, P. Development of a Chitosan-Based Biofoam: Application to the Processing of a Porous Ceramic Material. Int. J. Mol. Sci. 2011, 12, 1175-1186. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  32. Karageorgiou, V.; Kaplan, D. Porosity of 3D biomaterial scaffolds and osteogenesis. Biomaterials 2005, 26, 5474-5491. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  33. Gorczyca, G.; Tylingo, R.; Szweda, P.; Augustin, E.; Sadowska, M.; Milewski, S. Preparation and characterization of genipin cross-linked porous chitosan-collagen-gelatin scaffolds using chitosan-CO 2 solution. Carbohyd. Polym. 2014, 102, 901-911. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  34. Guarino, V.; Causa, F.; Ambrosio, L. Porosity and mechanical properties relationship in PCL porous scaffold. J. Appl. Biomater. 2007, 5, 149-157. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  35. Mohanty, A.K.; Misra, M.; Drzal, L.T. Natural Fibers, Biopolymers, and Biocomposites; CRC Press: Boca Raton, FL, USA, 2005; pp. 2-31. otwiera się w nowej karcie
  36. Popa, E.E.; Rapa, M.; Popa, O.; Mustatea, G.; Popa, V.I.; Mitelut, A.C.; Popa, M.E. Polylactic Acid/Cellulose Fibres Based Composites for Food Packaging Applications. Mater. Plast. 2017, 54, 673-677. otwiera się w nowej karcie
  37. Daver, F.; Marcian Lee, K.P.; Brandt, M.; Shanks, R. Cork-PLA composite filaments for fused deposition modelling. Compos. Sci. Technol. 2018, 168, 230-237. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  38. Chieng, B.; Ibrahim, N.; Yunus, W.; Hussein, M. Poly(lactic acid)/Poly(ethylene glycol) Polymer Nanocomposites: Effects of Graphene Nanoplatelets. Polymers 2013, 6, 93-104. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  39. Khairuddin; Pramono, E.; Utomo, S.B.; Wulandari, V.; Zahrotul, W.A.; Clegg, F. FTIR studies on the effect of concentration of polyethylene glycol on polimerization of Shellac. J. Phys.: Conf. Ser. 2016, 776, 012053. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  40. Tigh, R.S.; Karakecili, A. In vitro characterization of chitosan scaffolds: Influence of composition and deacethylation degree. J. Mater. Sci. Mater. Med. 2007, 18, 1665-1674. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  41. Dimida, S.; Demitri, C.; De Benedicti, V.M.; Scalera, F.; Gervaso, F.; Sannino, A. Genipin-cross-linked chitosan-based hydrogels: Reaction kinetics and structure-related characteristics. J. Appl. Polym. Sci. 2015, 132, 42256. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  42. Xiang, Q.; Ren, Y.; Wang, X. New advances in the biodegradation of Poly(lactic) acid. Int. Biodeter. Biodegr. 2017, 117, 215-223. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  43. Carrasco, F.; Pagès, P.; Gámez-Pérez, J.; Santana, O.O.; Maspoch, M.L. Processing of poly(lactic acid): Characterization of chemical structure, thermal stability and mechanical properties. Polym. Degrad. Stabil. 2010, 95, 116-125. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  44. Mohapatra, A.K.; Mohanty, S.; Nayak, S.K. Effect of PEG on PLA/PEG Blend and Its Nanocomposites: A Study of Thermo-Mechanical and Morphological Characterization. Polym. Compos. 2013, 35, 283-293. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  45. Bijarimi, M.; Ahmad, S.; Rasid, R.; Khushairi, M.A.; Zakir, M. Poly (lactic acid)/Poly (ethylene glycol) blends: Mechanical, thermal and morphological properties. AIP Conf. Proc. 2016, 1727, 020002. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  46. Sungsanit, K.; Kao, N.; Bhattacharya, S.N. Properties of linear poly(lactic acid)/polyethylene glycol blends. Polym. Eng. Sci. 2011, 52, 108-116. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  47. Noootsuwan, N.; Wattanathana, W.; Jongrungruangchok, S.; Veranitisagul, C.; Koonsaeng, N.; Laobuthee, A. Development of novel hybrid materials from polylactic acid and nano-silver coated carbon black with distinct antimicrobial and electrical properties. J. Polym. Res. 2018, 25, 90. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  48. Damian, L.; Paţchia, S. Method for Testing the Antimicrobial Character of the Materials and Their Fitting to the Scope. Bull. Transylv. Univ. Braşov. 2014, 7, 37-44. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  49. Rapacz-Kmita, A.; Pierchała, M.K.; Tomas-Trybuś, A.; Szaraniec, B.; Karwot, J. The wettability, mechanical and antimicrobial properties of polylactide/montmorillonite nanocomposite films. Acta Bioeng. Biomech. 2017, 19, 25-33. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  50. Turalija, M.; Bischof, S.; Budimir, A.; Gaan, S. Antimicrobial PLA films from environment. Friendly additives. Compos. Part B-Eng. 2016, 102, 94-99. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  51. Pariente, J.L.; Kim, B.S.; Atala, A. In vitro biocompatibility assessment ofnaturally derived and synthetic biomaterials using normal human urothelial cells. J. Biomed. Mater. Res. 2001, 55, 33-39. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  52. Zhang, R.Y.; Ma, P.X. Poly(α-hydroxyl acids)/hydroxyapatite porous composites for bone-tissue engineering. I. Preparation and morphology. J. Biomed. Mater. Res. 1999, 44, 446-455. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  53. Hoyer, B.; Bernhardt, A.; Heinemann, S.; Stachel, I.; Meyer, M.; Gelinsky, M. Biomimetically mineralized salmon collagen scaffolds for application in bone tissue engineering. Biomacromolecules 2012, 13, 1059-1066. [CrossRef] otwiera się w nowej karcie
  54. Bi, L.; Cao, Z.; Hu, Y.; Song, Y.; Yu, L.; Yang, B.; Mu, J.; Huang, Z.; Han, Y. Effects of different cross-linking conditions on the properties of genipin-cross-linked chitosan/collagen scaffolds for cartilage tissue engineering. J. Mater. Sci. Mater. Med. 2011, 22, 51-62. [CrossRef] [PubMed] otwiera się w nowej karcie
  55. Sample Availability: Samples of the PLA/CS/PEG foams are available from the authors. © 2019 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). otwiera się w nowej karcie
Źródła finansowania:
  • fundusz strategiczny proofreading
Weryfikacja:
Politechnika Gdańska

wyświetlono 207 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Meta Tagi