Antimikrobiální nanovlákenná membrána pro filtraci vody

0540233 - ÚH 2021 RIV CZ cze L - Prototyp, funkční vzorek
Peer, Petra - Zelenková, Jana - Filip, Petr - Sedlaříková, J. - Janalíková, M. - Pleva, P.
Antimikrobiální nanovlákenná membrána pro filtraci vody.
[
Antibacterial nanofibrous membrane with antifouling ability.]
Interní kód: LTC19034-V1 ; 2021
Technické parametry: Funkční vzorek sestává z podkladové netkané textilie (viskózová vlákna) a nanovlákenné vrstvy (poly(vinylidenfluorid)–co–hexafluoropropylen/ monoacylglycerol 12 (PVDF-HFP/MAG 12)). Nejprve je PVDF-HFP rozpuštěn v dimetylformamidu (DMF) o koncentraci 23 hm. %, do kterého jsou přidána 2 hm. % antibakteriálního činidla MAG 12. Koncentrace DMF tedy tvoří 75 hm. %. Účinná složka MAG 12 je připravena smícháním kyseliny laurové a glycidolu. Jedná se o chemicky stabilní, biologicky rozložitelnou a zdravotně nezávadnou látku, jež vykazuje emulzifikační a antibakteriální vlastnosti zejména vůči plísním a Gram pozitivním bakteriím. Z tohoto PVDF-HFP/MAG 12 roztoku je připravena nanovlákenná vrstva pomocí elektrostatického zvlákňování na laboratorním přístroji při těchto optimálních podmínkách: elektrické napětí 18 kV, pracovní vzdálenost 10 cm, a environmetální podmínky: teplota 23 °C, vlhkost 43 %. Účinná látka nemění vzhled nanovláken, která zůstávají kruhového průřezu s příčným průměrem 460 ± 170 nm a průměrnou velikostí mezivlákenných pórů 1,15 µm. Modifikovaná vlákenná vrstva vykazuje zvýšenou smáčivost (kontaktní úhel = 23°) ve srovnání s čistou PVDF-HFP nanovlákennou vrstvou, pro kterou je kontaktní úhel roven 127°. Zvýšená hydrofilita vrstvy zaručuje výrazně větší permeabilitu během filtrace, vodní permeační tok modifikovaných vzorků je přibližně 6x větší než u nemodifikovaných, výsledky měření jsou zobrazeny na obrázku č. 1. Modifikovaná nanovlákenná vrstva vykazuje též schopnost odolávat tvorbě biofilmu, a to jak v případě E. coli, tak také S. aureus (viz obrázek č. 2), navíc v případě S. aureus významně zabraňuje růstu bakterií na povrchu. Z dalších měření je patrné, že účinná látka se uvolňuje do filtrátu jen minimálně.
Ekonomické parametry: Navrhované řešení filtrační membrány zaručuje zvýšenou permeabilitu během filtrace a odolnost vůči tvorbě biofilmu. Tím je prodloužena životnost funkčního produktu při vyšším výkonu. Nedochází k přímému prodeji vzorku.
Grant CEP: GA MŠMT(CZ) LTC19034
Institucionální podpora: RVO:67985874
Klíčová slova: poly(vinylidenfluorid) – co – hexaflouropropylen * monoacylglycerol * nanofibrous membrane * antibacterial activity * filtration properties
Obor OECD: Composites (including laminates, reinforced plastics, cermets, combined natural and synthetic fibre fabrics

V rámci projektu byl vyvinut funkční vzorek nanovlákenné antifouligové membrány s antibakteriálními vlastnostmi pro filtraci znečištěné vody. Filtr obsahuje modifikovanou nanovlákennou membránu vytvořenou pomocí elektrostatického zvlákňování, která vykazuje vysokou smáčivost, permeační tok, antibakteriální účinnost a antifoulingové vlastnosti. Funkční vzorek byl vytvořen na základě vzájemné spolupráce Ústavu pro hydrodynamiku AV ČR, v. v. i. a Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně a je umístěn v Ústavu pro hydrodynamiku AV ČR, v. v. i.

The functional sample of a nanofibrous antifouling membrane with antibacterial properties for the filtration of contaminated water was developed. The filter containing a modified nanofibrous membrane prepared by electrostatic spinning, exhibits high wettability, permeation flux, antibacterial activity and antifouling properties. Proof of concept was created on the basis of mutual cooperation of the Institute of Hydrodynamics of the CAS, v. v. i. and Tomas Bata University in Zlín and is archived at the Institute for Hydrodynamics of the CAS, v. v. i.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0317915