Fabrication of surface modified PVA-Silica electrospun mat and its antibacterial activity

Abstract

졸-겔 방법에 따라 폴리비닐알코올과 실리카 간의 가교를 이룬 용액을 전기방사를 통해 매트 형태로 제조하고 실란의 종류에 따라 표면을 개질 하여 항균성 표면에 응용하였다. 친수성 매트의 표면은 실란의 알킬기의 도입에 따라 소수성으로 개질되었으며, 더불어 4차 아민을 지닌 실란이 처리된 표면에서는 질소의 양성 전하를 확인 할 수 있었다. 그람 음성인 대장균, 그람 양성인 황색포도상구균과 매트와의 표면 접촉, 시간 그리고 반복 실험을 진행 함으로써 항균성과 내구성을 확인하였다. 이와 같이 제조된 4차 아민-폴리비닐알코올/실리카 전기방사 매트는 150분 동안 균과의 접촉 에서 99.9%이상의 우수한 항균성을 확인하였으며, 반복실험에서도 99%이상의 성능을 유지하는 것을 확인 할 수 있었다

The fabrication of surface modified antibacterial electrospun mat is a promising material for enhanced antibacterial performance. In this study, PVA-Silica (P-S) electrospun mat was fabricated via sol-gel electrospinning and quaternary ammonium silane (QAS) and octadecyltrimethoxy silane (ODS) were applied for the modification of electrospun mat. The chemical bonding and surface elements that fabricated material was represented through analysis of the EDS and IR, and properties of the modified surface was able to be confirmed by contact angle measurements via water droplets. The surface of ODS modified electrospun mat showed hydrophobic characteristics and QAS modified P-S represented not only hydrophobic property but also positive charge. The antibacterial performance was evaluated using the kinetic test method. Interestingly, the contact time after 150min, gram-negative (E. coli) and gram-positive bacteria (S. aureus) were shown to be killed by charge-charge interaction with the surface of QAS-P-S electrospun mat. Moreover, the mat maintained the antibacterial performance of more than 99% during recycling. It is expected to be applicable in various fields using antibacterial activity of high-durability, such as membrane, filter, and medical device.