Development of Antimicrobial Spray for Material Coating

โดย ลัดดามณี พุทธาทำ

ปี 2564

บทคัดย่อ

งานวิจัยนี้จะพัฒนาสเปรย์ต้านเชื้อจุลินทรีย์สำหรับเคลือบผิววัสดุ โดยใช้อนุภาคพอลิเมอร์ที่มีหมู่ควอเทอร์นารี แอมโมเนียม (คิวเอ) และหมู่เบนโซฟีโนน (บีพี) อยู่บนผิวอนุภาคซึ่งเตรียมด้วยกระบวนการสังเคราะห์แบบอิมัลชัน โดยอนุภาคที่เตรียมได้สามารถเคลือบบนพื้นผิวด้วยพันธะโควาเลนท์ผ่านหมู่บีพี ในขณะที่หมู่คิวเอจะแสดงสมบัติการต้านเชื้อ

ขั้นแรกสารโยกย้ายสายโซ่มหภาค (แมคโคร ซีทีเอ) ของพอลิ(2-เมทาคริโลอิลออกซี โดเดซิวไดเมทิล แอมโมเนียม คลอไรด์-4-อัลลิลออกซี-2-ไฮดรอซีเบนโซฟีโนน)-ไอโอไดด์ (พี(คิวเอซี₁₂-บีพี)-ไอ)จะถูกสังเคราะห์ด้วยโซลูชัน ไอโอดีน ทรานสเฟอร์ พอลิเมอไรเซชัน โดยมีจำนวนหน่วยซ้าของคิวเอซี12และบีพี เท่ากับ 10 และ 2 ตามลาดับ ซึ่งแมคโคร ซีทีเอ ที่ถูกสังเคราะห์ขึ้น จะถูกนำมาใช้สำหรับการเตรียมอนุภาคพอลิ(สไตรีน-บิวทิลเมทาคริเลต) [พี(เอส-บีเอ)] ด้วยเทคนิคอิมัลชัน ไอโอดีน ทรานสเฟอร์พอลิเมอไรเซชัน โดยอนุภาคที่เตรียมได้มีมวลโมเลกุล 96,000 กรัม/โมล และมีขนาดใกล้เคียงกัน(ดัชนีของการกระจายตัว; พีดีไอ เท่ากับ 0.090) มีขนาดประมาณ 101 นาโนเมตร โดยมีความเป็นประจุบวกที่ +70 มิลลิโวลต์ ซึ่งมาจากหมู่คิวเอของพี(คิวเอซี₁₂-บีพี)บนผิวอนุภาค นอกจากนี้ การตรวจวัดด้วยเทคนิคเอกซเรย์โฟโตอิเล็กตรอน สเปกโทรสโกปี ยืนยันว่าส่วนใหญ่ของสายโซ่ พี(คิวเอซี₁₂-บีพี) กระจายตัวอยู่บนผิวของอนุภาค ซึ่งอิมัลชันของอนุภาคพี(เอส-บีเอ) ที่มีพี(คิวเอซี₁₂-บีพี) สามารถเคลือบบนผ้าผ่านการกระตุ้นด้วยแสงยูวี ปราศจากการใช้สารยึดเกาะ ซึ่งมีคุณสมบัติความคงทนต่อการซักสูงโดยมีปริมาณของอนุภาคที่คงอยู่มากกว่า 80% หลังจากการซัก 10 รอบ นอกจากนี้หมู่คิวเอที่อยู่บนผ้าที่ถูกเคลือบมีฤทธิ์ต้านจุลินทรีย์ทั้ง Staphylococcus aureus และ Escherichia coli.

สเปรย์ในรูปของอิมัลชันของอนุภาคพี(เอส-บีเอ) ที่มีพี(คิวเอซี₁₂-บีพี) ที่เตรียมได้ในงานวิจัยนี้มีศักยภาพสูงในการต้านเชื้อจุลินทรีย์และเป็นประโยชน์สำหรับเทคโนโลยีการเคลือบผิวภาชนะต่าง ๆเช่นผ้า ไม้ และพลาสติก

ABSTRACT

This research developed an antimicrobial spray for material coating using polymer particles containing quaternary ammonium (QA) and benzophenone (BP) groups on their surfaces prepared by emulsion polymerization. The obtained particles could then be coated onto the substrate with a covalent bond via the BP group, whereas the QA group displayed antimicrobial properties.

First of all, the macro chain transfer agent (macro CTA) of poly (2-methacryloyloxy dodecyl dimethyl ammonium chloride- 4- allyloxy- 2- hydroxybenzophenone) – iodide (P(QAC₁₂-BP)- I) was synthesized by solution iodine transfer polymerization where their repeating units for QAC₁₂ and BP were 10 and 2, respectively. The synthesized macro CTA was then used for the preparation of poly (styrene-butyl methacrylate) [P(S-BA)] particles by emulsion iodine transfer polymerization. The obtained P(S-BA) particles with a molecular weight of 96,000 g/mol had nearly similar sizes (0.090 of polydispersity index; PDI), about 101 nm. A positive charge of +70 mV was observed due to the presence of the QA group derived from P( QAC₁₂– BP) segments on their surfaces. In addition, X- ray photoelectron spectroscopy measurement evidenced that the P(QAC₁₂-BP) chains were mainly distributed on the particle surface. The emulsion of P(S-BA) particle-containing P(QAC₁₂-BP) could be coated on fabrics via UV initiation without a binder and demonstrates high washing durability, with over 80% of particles remaining after 10 washing cycles. Moreover, with the QA group, the coated fabrics had antimicrobial properties against both Staphylococcus aureus and Escherichia coli.

Download: Development of Antimicrobial Spray for Material Coating