Biopolymer nanofibers containing gold nanoparticles - optimization of spinning conditions and initial physicochemical characteristics of the obtained materials

Nanowłókna polimerowe w ostatnim czasie cieszą się dużym i nadal rosnącym zainteresowaniem. W obszarze medycyny na szczególną uwagę zasługują biopolimerowe włókna, które w nieskomplikowany sposób można otrzymać metodą elektroprzędzenia. Jest to technika stosunkowo prosta, nie wymaga złożonych procedur przygotowania roztworów, a jednocześnie daje wiele możliwości pozyskania włókien zbudowanych z jednego lub kilku różnych polimerów (sztucznych lub naturalnych). Dzięki temu, że materiały te łatwo da się modyfikować na przykład przez dodanie nanocząstek złota czy ekstraktów roślinnych, posiadają one duży potencjał, aby wykorzystać je jako opatrunki antybakteryjne. Biopolimery, takie jak chitozan, cechują się biokompatybilnością i brakiem toksyczności oraz są biodegradowalne, co czyni je dobrymi kandydatami do zastosowań biomedycznych. W postaci elektroprzędzonych nanowłókien mogą zostać użyte w inżynierii tkankowej lub jako układy kontrolowanego dostarczania leków. Celem tej pracy było otrzymanie włókien o różnym składzie złożonych z kompozycji chitozanu (CSM), poli(alkoholu winylowego) (PVA), ekstraktu z róży damasceńskiej (RD) oraz nanocząstek złota, które syntezowano przy udziale wodnego ekstraktu z róży damasceńskiej (Au@RD NPs), zgodnie z zasadami Zielonej Chemii. Charakterystyka mikroskopowa TEM pokazała, że w większości przypadków uzyskano jednolite włókna bez wyraźnych defektów. Otrzymane maty okazały się mieć hydrofilowy charakter i były umiarkowanie zwilżalne, co wstępnie pozwala kwalifikować je do wykorzystania w postaci opatrunków. Wstępne badania aktywności przeciwdrobnoustrojowej in vitro ujawniły, że elektroprzędzone nanowłókna CSM/PVA z dodatkiem ekstraktu różanego mają silne działanie przeciwgrzybicze względem grzyba z gatunku Sporobolomyces species.

Polymers nanofibers are recently an object of great and growing interest. In the field of medicine, biopolymer fibers deserve special attention, they can be easily obtained by electrospinning. It is a relatively simple technique, does not require complex solutions preparation procedures, and at the same time gives many possibilities of obtaining fibers made of one or several different polymers (artificial or natural). Due to the fact that these materials can be easily modified, for example by adding gold nanoparticles or plant extracts, they have great potential to be used as antibacterial dressings. Biopolymers such as chitosan are biocompatible, non-toxic and biodegradable. This fact makes them good candidates for biomedical applications. In the form of electrospun nanofibers, they can be used in tissue engineering or as drug delivery systems. The aim of this study was to obtain fibers with different compositions of chitosan (CSM), poly (vinyl alcohol) (PVA), damask rose extract (RD) and gold nanoparticles, which were synthesized with the use of an aqueous extract of damask rose (Au@RD NPs), in accordance with the principles of Green Chemistry. The microscopic characteristics TEM showed that in most cases homogeneous fibers with no obvious defects were obtained. The obtained mats turned out to be hydrophilic in nature and were moderately wettable, which initially allows them to be use as dressings. Preliminary in vitro antimicrobial activity studies revealed that CSM / PVA electrospun nanofibers with the addition of rose extract have a strong antifungal activity against the fungus Sporobolomyces species.