Ανάπτυξη και χαρακτηρισμός υμενίων αντιμικροβιακών παραγόντων με την τεχνική της ηλεκτροινοποίησης
Creators: name: Μπαρμπάνη, Ελένη Σωτηρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Ηλεκτροινοποίηση
Αντιμικροβιακή δράση
Αιθέρια Έλαια
Electrospinning
Αntimicrobial action
Εssential oils

description: Η τεχνική της ηλεκτροϊνοποίησης έχει προσελκύσει το ενδιαφέρον πολλών ερευνητών για την ενθυλάκωση πτητικών, βιοδραστικών ενώσεων όπως τα αιθέρια έλαια με σκοπό την ενίσχυση και τη διατήρηση της δραστικότητας τους, μέσω παραγωγής ινών με διάμετρο νανοκλίμακας, υψηλής αναλογίας επιφάνειας προς όγκο και μοναδικές φυσικοχημικές, μηχανικές ιδιότητες. Η απλότητα, η αποτελεσματικότητα, το χαμηλό κόστος της μεθόδου και η απουσία κατεργασίας σε υψηλές θερμοκρασίες αποτελούν σημαντικά πλεονεκτήματα σε σύγκριση με συμβατικές μεθόδους οι οποίες θα οδηγούσαν σε αποσύνθεση των αιθέριων ελαίων. Το αιθέριο έλαιο ρίγανης είναι το έλαιο που εξάγεται από τα φύλλα της ρίγανης Origanum vulgare και διαθέτει εξαιρετικές αντιμυκητιασικές, αντιοξειδωτικές και αντιβακτηριακές ιδιότητες ευρέος φάσματος. Η παρούσα μελέτη περιγράφει μία μέθοδο ενός σταδίου για την ανάπτυξη αντιμικροβιακών υμενίων με την τεχνική της ηλεκτροϊνοποίησης μέσω της ενσωμάτωσης του ριγανελαίου σε ένα ημισυνθετικό πολυμερές την οξική κυτταρίνη, για εφαρμογές παρατεταμένης αντιμικροβιακής δράσης σε ιατρικές, εργαστηριακές επιφάνειες. Διάφοροι παράγοντες όπως η συγκέντρωση του πολυμερούς, η συγκέντρωση του ριγανελαίου, η εφαρμοζόμενη τάση δυναμικού, ο ρυθμός τροφοδοσίας και το ιξώδες του διαλύματος προς ηλεκτροϊνοποίηση διερευνήθηκαν, και η μορφολογία του ινώδους πλέγματος των παραχθεισών υμενίων χαρακτηρίστηκε μέσω της απεικόνισης SEM με σκοπό την εύρεση των βέλτιστων συνθηκών που οδηγούσαν σε ομοιόμορφες σε σχήμα και μήκος ίνες δίχως σφαιρίδια. Τα υμένια που παράχθηκαν με τις βέλτιστες συνθήκες είχαν λευκό χρώμα, χαρακτηριστική οσμή ρίγανης ενώ οι μέσες διάμετροι των ινών κυμαίνονταν μεταξύ 633 ± 4 nm. Οι φυσικοχημικές τους ιδιότητες διερευνήθηκαν με τη χρήση τεχνικών όπως FTIR, DSC, GC-MS οι οποίες επιβεβαίωσαν την επιτυχή ενσωμάτωση του ριγανελαίου στα υμένια και την υδροφοβική τους φύση, ενώ η μέθοδος DSC χρησιμοποιήθηκε επίσης για την εκτίμηση της θερμοκρασίας τήξης, των σημείων κρυστάλλωσης και της υαλώδους μετάπτωσης των υμενίων αποδεικνύοντας τις εξαιρετικές τους θερμικές ιδιότητες. Παράλληλα μελετήθηκε το ποσοστό διαλυτότητάς τους στο νερό και το ποσοστό περιεκτικότητάς τους σε υγρασία, τα οποία κρίθηκαν αρκετά χαμηλά και στις δύο περιπτώσεις, γεγονός που ευνοεί την εφαρμογή τους για παρατεταμένη αντιμικροβιακή δράση σε επιφάνειες. Τέλος, τα υμένια που παρασκευάστηκαν υποβλήθηκαν σε αντιμικροβιακές δοκιμές σε διάφορες επιφάνειες που επιμολύνθηκαν με τέσσερα είδη βακτηρίων και η αποτελεσματικότητα τους ως μελλοντικά υποψήφια αντιβακτηριδιακά υλικά επίστρωσης επιφανειών αξιολογήθηκε.
description: The electrospinning technique has attracted the interest of many researchers for the encapsulation of volatile, bioactive compounds such as essential oils in order to strengthen and maintain their activity, through the production of fibers with nanoscale diameter, high surface-to-volume ratio and unique physicochemical, mechanical properties. The simplicity, the efficiency, the low cost of the method and the absence of high temperature treatment are significant advantages compared to conventional methods which would lead to decomposition of essential oils. Oregano essential oil is the oil extracted from the leaves of the oregano plant Origanum vulgare and has excellent antifungal, antioxidant and antibacterial properties of a wide range. The present study describes a one-step method for the development of antimicrobial films by the technique of electrospinning through the incorporation of oregano oil into a semi-synthetic polymer of cellulose acetate, for applications of prolonged antimicrobial activity on medical, laboratory surfaces. Various factors such as the polymer concentration, the concentration of oregano oil, the applied voltage, the flow rate and the viscosity of the solution to be electrospinned were investigated, and the morphology of the fibrous lattice of the produced films was characterized by SEM imaging in order to find the optimal conditions leading to uniform in shape and length fibers without beads. The films produced under the optimum conditions were white in color, had a characteristic oregano odor and the average fiber diameters ranged between 633 ± 4 nm. Their physicochemical properties were investigated using techniques such as FTIR, DSC, GC-MS which confirmed the successful incorporation of oregano oil in the films and their hydrophobic nature, while DSC method was also used to estimate the melting temperature, crystallization points and glass transition of the films demonstrating their excellent thermal properties. At the same time, their water solubility rate and moisture content were studied, which were found to be quite low in both cases, favoring their application for prolonged antimicrobial activity on surfaces. Finally, the prepared films were subjected to antimicrobial tests on different surfaces contaminated with four bacterial species and their effectiveness as future candidate antibacterial surface coating candidates was evaluated.