클로르헥시딘 글루코네이트와의 반응성 블렌딩을 통한 에폭시화 천연고무의 기계적 특성 및 항균성 향상

Aug 16, 2023

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 9974(2023) 이 기사 인용

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클로르헥시딘 글루코네이트(CHG)와 에폭시화 천연 고무(ENR) 혼합물은 130°C에서 2롤 밀을 사용하여 제조되었습니다. CHG는 항균 첨가제로 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10%(w/w) 농도로 첨가되었습니다. 10%(w/w) CHG를 함유한 ENR 혼합물은 최고의 인장 강도, 탄성 회복 및 쇼어 A 경도를 나타냈습니다. ENR/CHG 혼합물은 매끄러운 파단 표면을 나타냈습니다. 푸리에 변환 적외선 스펙트럼에서 새로운 피크의 출현은 CHG의 아미노 그룹이 ENR의 에폭시 그룹과 반응했음을 확인했습니다. 10% CHG를 함유한 ENR은 황색 포도상구균에 대한 억제 구역을 나타냈습니다. 제안된 혼합은 ENR의 기계적 특성, 탄성, 형태 및 항균 특성을 향상시켰습니다.

현재 재생 가능한 바이오 소재의 개발은 합성 폐기물이 환경에 미치는 영향을 줄이기 위한 중요한 돌파구입니다. 2종 이상의 폴리머를 블렌딩하는 것은 폴리머의 용도에 따라 폴리머의 물성을 향상시키는 기본적인 방법이다. 카르복시메틸 셀룰로오스1,2,3, 카르복시메틸 키토산4,5, 세균성 셀룰로오스6,7, 전분8,9,10,11,12, 젤라틴13, 키토산14, 세리신15,16, 케라틴17, 펙틴18,19,20, 다당류21, 22, 천연고무(NR)23 등이 새로운 생체재료 제조를 위해 연구되어 왔다.

NR은 태국에서 쉽게 구할 수 있고 산업계에서 널리 사용되는 폴리머입니다. ENR(Epoxyized NR)은 고무의 극성을 향상시키고 다른 폴리머와의 호환성을 촉진하는 에폭시 고리를 포함하는 NR 유도체입니다. 몇몇 연구에서는 폴리락트산의 인성을 향상시키기 위해 ENR을 사용했습니다29. ENR을 첨가하면 열가소성 전분(TPS)30의 인장 특성과 형태가 개선되는 것으로 보고되었습니다. 열가소성 엘라스토머는 고분자와 고무를 혼합하여 얻은 탄성 재료입니다. 반응성 혼합은 고분자 혼합의 특성을 향상시키는 효과적인 기술입니다. ENR 반응성 용융 혼합 기술을 사용하여 새로운 열가소성 엘라스토머가 개발되었습니다. 고무 상의 가교결합은 고무의 특성을 향상시키는 중요한 반응입니다36.

클로르헥시딘 글루코네이트(CHG)는 고무에 첨가할 수 있는 항균 첨가제입니다37. CHG는 두 개의 대칭형 4-클로로페닐 고리와 수소 결합을 통해 분자와 상호 작용할 수 있는 중앙 헥사메틸렌 사슬로 연결된 두 개의 비구아나이드 그룹으로 구성됩니다38. CHG는 그람 음성 박테리아, 그람 양성 박테리아, 미세 박테리아 및 곰팡이를 억제할 수 있습니다39. 또한 CHG는 TPS/ENR의 첨가제로 사용되어 두 폴리머의 호환성을 개선하고 경도를 높였습니다. 천연 고무의 미생물 성장은 고무 재료의 품질, 안전성 및 특성을 감소시키는 천연 고무의 수확 후 중요한 문제입니다. 천연고무에 항균제를 첨가하는 것은 소재의 항균성을 향상시키는 효과적인 방법이다. 그러나 천연고무는 밀봉된 소재가 아닙니다. 따라서 반응성 항균제는 천연고무에 일부 반응과 가교결합을 형성하여 기계적, 항균성을 향상시키는 데 사용됩니다. 항균성을 지닌 천연고무는 보관상태가 좋지 않을 때 미생물의 증식을 방지하여 의료용으로 활용이 가능합니다. 그러나 광범위한 산업 용도에서 박테리아와 곰팡이를 죽이고 기계적 특성을 향상시킬 수 있는 의료용 충전재와 ENR 혼합물에 대한 정보는 무시할 수 있습니다.

이 연구에서는 항균 특성을 지닌 새로운 ENR이 개발되었습니다. 본 연구의 목적은 항균 화합물 CHG와의 혼합 기술을 통해 ENR 특성을 향상시키는 것입니다. CHG는 높은 항균성, 내열성 및 CHG 구조의 아미노기에 의한 높은 반응성으로 인해 선택되었습니다. CHG와 ENR 사이에 발생한 반응은 ENR의 기계적 특성과 항균 특성을 향상시킬 것으로 예상되었습니다. 인장 특성, 탄성, 경도, 팽윤, 형태, 반응 및 항균 활성에 대한 CHG의 영향을 조사했습니다.