1. Using different surface energy models to assess the interactions between antiviral coating films and phi6 model virusZdenka Peršin Fratnik, Olivija Plohl, Vanja Kokol, Lidija Fras Zemljič, 2023, original scientific article Abstract: High molecular weight chitosan (HMWCh), quaternised cellulose nanofibrils (qCNF), and their mixture showed antiviral potential in liquid phase, while this effect decreased when applied to facial masks, as studied in our recent work. To gain more insight into material antiviral activity, spin-coated thin films were prepared from each suspension (HMWCh, qCNF) and their mixture with a 1:1 ratio. To understand their mechanism of action, the interactions between these model films with various polar and nonpolar liquids and bacteriophage phi6 (in liquid phase) as a viral surrogate were studied. Surface free energy (SFE) estimates were used as a tool to evaluate the potential adhesion of different polar liquid phases to these films by contact angle measurements (CA) using the sessile drop method. The Fowkes, Owens–Wendt–Rabel–Kealble (OWRK), Wu, and van Oss–Chaudhury–Good (vOGC) mathematical models were used to estimate surface free energy and its polar and dispersive contributions, as well as the Lewis acid and Lewis base contributions. In addition, the surface tension SFT of liquids was also determined. The adhesion and cohesion forces in wetting processes were also observed. The estimated SFE of spin-coated films varied between mathematical models (26–31 mJ/m2) depending on the polarity of the solvents tested, but the correlation between models clearly indicated a significant dominance of the dispersion components that hinder wettability. The poor wettability was also supported by the fact that the cohesive forces in the liquid phase were stronger than the adhesion to the contact surface. In addition, the dispersive (hydrophobic) component dominated in the phi6 dispersion, and since this was also the case in the spin-coated films, it can be assumed that weak physical van der Waals forces (dispersion forces) and hydrophobic interactions occurred between phi6 and the polysaccharide films, resulting in the virus not being in sufficient contact with the tested material during antiviral testing of the material to be inactivated by the active coatings of the polysaccharides used. Regarding the contact killing mechanism, this is a disadvantage that can be overcome by changing the previous material surface (activation). In this way, HMWCh, qCNF, and their mixture can attach to the material surface with better adhesion, thickness, and different shape and orientation, resulting in a more dominant polar fraction of SFE and thus enabling the interactions within the polar part of phi6 dispersion.
Keywords: films, surface free energy, SFE mathematical models, phi6, wettability, spreading, interactions
Published in DKUM: 21.04.2023; Views: 282; Downloads: 16
 Full text (3,21 MB) |
2. Zelene tehnologije za dostavne sisteme funkcionalnih agensov - laktobacilov : diplomsko delo univerzitetnega študijskega programa I. stopnjeLaura Furman, 2022, undergraduate thesis Abstract: Diplomska naloga je temeljila na razvoju elektropredenih materialov kot dostavnih sistemov za laktobacile. Eksperimentalni del je vključeval pripravo polimernih formulacij polietilen oksida (PEO), PEO z laktoferinom (LF), PEO s probiotičnim sevom L. paragasseri K7 (LK7) ter PEO s kombinacijo LF in LK7. Preden smo polimerne formulacije izpostavili elektropredenju, smo jim določili pH vrednost, viskoznost, prevodnost in površinsko napetost. Polipropilenska tkanina je služila kot nosilni substrat za nanos nastalih nanovlaken iz tekočih formulacij med postopkom elektropredenja. Pogoji za optimalni nastanek nanovlaken so bili pri napetosti 40 kV in razdalji 210 mm med zgornjo in spodnjo elektrodo. Nastalim nanovlaknatim strukturam smo določili funkcionalne skupine s FT-IR spektroskopijo, elementno sestavo z rentgenskim fotoelektronskim spektrofometrom (XPS) in morfološko strukturo z vrstičnim elektronskim mikroskopom (SEM). Elektropredene vzorce smo gravimetrično ovrednotili in jim pomerili prepustnost zraka. S Tyndallovim efektom in z določanjem motnosti in optično mikroskopijo smo preverili topnost elektropredenih vzorcev. Antioksidativni učinek elektropredenih materialov smo ovrednotili z ABTS metodo. Z analizo preživetja in sproščanja smo določili delež preživelih in sproščenih probiotičnih bakterij LK7 iz elektropredenih materialov. Ugotavljali smo tudi vpliv staranja in skladiščenja elektropredenih vzorcev na preživetje in sproščanje LK7.
FT-IR spektroskopija je nakazovala vključitev laktoferina in laktobacilov v strukturi elektropredenih materialov. Z rentgensko fotoelektronsko spektrometrijo (XPS) smo ugotovili, da je v elementarni sestavi površine pri vseh elektropredenih vzorcih opaziti predvsem prisotnost deležev elementa kisika, ogljika in fosforja ter majhne vrednosti elementa kalija. V primerjavi z nosilnim substratom se je pri vseh elektropredenih vzorcih atomski delež kisika povečal, kar nakazuje na uspešno vključitev LF in LB v elektropredene vzorce. Iz SEM posnetkov predvidevamo, da se LK7 zaradi svoje velikosti ni ujel v nastala nanovlakna, temveč je ostal med mrežami nanovlaken. Izhodne učinkovine laktoferin (LF) in laktobacili (LB) izkazujejo 100 % antioksidativno inhibicijo. Med elektropredenimi vzorci izkazuje najvišjo vrednost IEt (%) vzorec, ki ima vključeni obe učinkovini (PEO/LF/LB) in po 60. minutah doseže vrednost 69 %. Z analizo preživetja in sproščanja smo ugotovili, da so se laktobacili iz elektropredenih vzorcev sprostili takoj ob stiku z raztopino fosfatnega pufra. Delež preživelih in sproščenih bakterij je bil največji pri sveže analiziranih vzorcih v primerjavi s 3-dni staranimi vzorci. Prav tako pogoji shranjevanja (temperatura in vlaga) niso prispevali k izboljšanju preživetju laktobacilov.
Rezultati preživetja in sproščanja probiotičnega seva L. paragasseri K7 nakazujejo, da so v diplomskem delu razviti elektropredeni materili primerni kot dostavni sistem s takojšnjim učinkovitim delovanjem. Kot takšni dostavni sistemi bi lahko potencialno izkazovali uporabno vrednost na področju medinskih pripomočkov kot ženski tamponi za zdravljenje vaginalnih vnetij, obloge za celjenje ran ali kot terapevtske blazinice za dojenje, namenjene zdravljenju vnetih in poškodovanih prsnih bradavic.
Keywords: elektropredenje, laktoferin, laktobacili, dostavni sistem, nanovlakna
Published in DKUM: 28.10.2022; Views: 520; Downloads: 82
Full text (3,40 MB) |
3. Razvoj in karakterizacija nanovlaken s kapsuliranimi probiotiki : magistrsko deloŠpela Slapničar, 2021, master's thesis Abstract: Probiotiki so živi mikroorganizmi, ki so koristni za gostitelja za preprečevanje rasti potencialno škodljivih bakterij ter za izboljšanje imunskega odziva. Razvoj nanovlaken s kapsuliranimi probiotiki je razmeroma nov postopek, saj nanovlakna predstavljajo nov in učinkovit dostavni sistem za probiotike.
Eksperimentalni del je zajemal pripravo in karakterizacijo posameznih raztopin polimerov (PEO, NaALG) ter izbiro ustrezne koncentracije probiotika (svežega in liofiliziranega), ki smo ga nato dodali v polimerno raztopino (NaAlg:PEO v volumskem razmerju 1:1, oznaka PA). Za določitev optimalnih parametrov elektropredenja smo raztopinam PEO, PA, PA z inulinom (PAI), PA z liofiliziranim probiotikom (PAP), PA z inulinom in liofiliziranim probiotikom (PAIP) ter PA z inulinom in svežim probiotikom (PAIPs) izmerili prevodnost, viskoznost, pH ter površinsko napetost. Raztopine PAI, PAIP in PAIPs vsebujejo inulin, ki deluje kot prebiotik in smo ga dodali, da izboljša preživelost probiotika Lactobacillus paragasseri K7.
Učinkovitost formiranih nanovlaken smo preverili z vrstičnim elektronskim mikroskopom (SEM), ujetje probiotika v nanovlakna pa smo dokazovali s Fourierjevo infrardečo (FT-IR) ter rentgensko fotoelektronsko spektroskopijo (XPS). Antioksidativen potencial vgrajenega probiotika v nanovlaknih smo preverjali z indirektno metodo določanja z ABTS radikalom ((2,2'-azino-bis(3-etilbenzotiazolin-6-sulfonska kislina)). Efektivnost učinkovanja sproščenega probiotika v različnih časovnih intervalih smo spremljali z metodo sproščanja probiotika, z metodo cone inhibicije pa smo preverili protimikrobno učinkovitost.
Ugotovili smo, da se pri dodatku 3*1010 liofiliziranega probiotika L. paragasseri K7 v 20 ml polimerne raztopine, nanovlakna niso formirala, zaradi visoke prevodnosti. Dokazali smo, da se z nižanjem pH zniža tudi viskoznost polimerne raztopine z liofiliziranimi probiotikom L. paragasseri K7. Pri dodatku svežega probiotika v polimerno raztopino NaALG:PEO ter inulina (PAIPs) se nanovlakna niso formirala. Pri ostalih polimernih raztopinah so se nanovlakna tvorila, najdebelejša pri raztopini PAIP (0,8-1,6 µm), najtanjša pri PA (0,1-0,3 µm).
Rezultati so pokazali, da kompozitni material PAP, PAIP, PAIPs ni antioksidativen. Liofiliziran probiotik L. paragasseri K7 sam po sebi je antioksidativen, saj je njegova IEt kar 100,0 %.
Pri analizi sproščanja probiotika se je najbolje izkazal napreden material PAP z liofiliziranim probiotikom, vsi trije analizirani kompozitni materiali (PAP, PAIP, PAIPs) so v kratkem času sprostili ves ujet probiotik. Za raztopino PAIPs smo naredili še preizkus inhibicije rasti testnih bakterij (Escherichia coli ter Staphylococcus aureus), vendar nismo zaznali cone inhibicije.
Iz rezultatov lahko sklepamo, da je bil razvoj nanovlaken uspešen. Uporaba nanovlaken s kapsuliranim probiotikom je bolj primerna za medicinske materiale s krajšim zahtevanim časovnim sproščanjem, do 24 ur. Izdelani produkti bi bili primerni za zdravljenje ran, tampone ter kot dostavni sistem v prehrani – zagotovi enostaven vnos polprodukta v končni izdelek.
Keywords: probiotiki, elektropredenje, nanovlakna, Lactobacillus paragasseri K7, antioksidativnost, inhibicija rasti testnih bakterij
Published in DKUM: 22.09.2021; Views: 1086; Downloads: 198
Full text (3,27 MB) |
4. Priprava nanoceluloznih materialov z integriranimi srebrovimi nanodelci za kontrolirano protimikrobno aktivnost : bilateralni projekt Slovenija - Republika SrbijaVanja Kokol, Jovan Nedeljković, Vera Vivod, Zdenka Peršin Fratnik, Vesna Lazić, 2020, final research report Keywords: tekstilni materiali, funkcionalno gradientni materiali, barierne membrane, bioaktivne membrane, protimikrobne lastnosti
Published in DKUM: 27.05.2020; Views: 974; Downloads: 38
Full text (393,33 KB) |
5. Organsko-anorganske prevleke za kontrolirano integriranje Mg-implantatov z okoljskim tkivom : bilateralni projekt Slovenija - NemčijaVanja Kokol, Bérengère J C Luthringer, Vera Vivod, Zdenka Peršin Fratnik, Reneé Unbehau, 2020, final research report Keywords: tkivno inženirstvo, polimeri, ortopedski materiali, protimikrobne lastnosti
Published in DKUM: 27.05.2020; Views: 930; Downloads: 27
Full text (425,14 KB) |
6. Funkcionalna oblačila za paraplegike : zaključno poročilo o rezultatih bilateralnega projekta z naslovom:Lidija Fras Zemljič, Ana Kramer, Zdenka Peršin Fratnik, Andreja Rudolf, Olivija Plohl, 2020, final research report Keywords: tekstilni materiali, konstruiranje in modeliranje, paraplegiki, osebe s posebnimi potrebami
Published in DKUM: 20.05.2020; Views: 989; Downloads: 60
Full text (367,89 KB) |
7. Eko-kreativni spominki z značilnostmi Savinjske doline : končno poročilo projektaZdenka Peršin Fratnik, Sonja Šterman, Tina Tomažič, Nataša Dolejši, Monika Kuharič, Mergime Rexhaj, Nik Bračič, Blaž Kocbek, Ana Ambrož, Nina Lozinšek, Benjamin Borojević, Nika Tomšič, Žan Žnidar, Aleksandra Krivec, 2019, final research report Keywords: tekstilna tehnologija, tekstilni materiali, tekstilni izdelki, študentski projekti
Published in DKUM: 05.08.2019; Views: 1762; Downloads: 88
Full text (764,60 KB) |
8. Unikatni izdelki z zgodbo Pomurja : končno poročilo projektaZdenka Peršin Fratnik, Sonja Šterman, Katja Udir Mišič, Tina Tomažič, Silva Bohnec, Medea Brečko, Nastja Belak, Maja Dimoska, Hana Pohajda, Jasna Štampfer, Maja Pučko, Katja Nemec, Miran Fekonja, Anja Stajnko, 2018, final research report Keywords: tekstilna tehnologija, tekstilni materiali, tekstilni izdelki
Published in DKUM: 29.05.2019; Views: 1329; Downloads: 50
Full text (294,92 KB) |
9. Razvoj in analiza hidrofobnih premazov na aluminijevi zlitini : magistrsko deloSandi Skrbinšek, 2019, master's thesis Abstract: Magistersko delo prikazuje študijo narave silikonskih premazov na aluminijeve zlitine. Ker so se silikoni v preteklosti že dokazali kot cenovno ugodno in uspešno hidrofobno sredstvo smo jih uporabili kot osnovo za premaz na aluminijevo zlitino. Za osnovna nanosa smo uporabili silikon brez dodatka zamreževalca ter polidimetilsiloksan z dodanim zamreževalcem. Izkazalo se je, da sama polimerna nanosa na aluminijevi zlitini že dajeta hidrofobni značaj. Hidrofobnost silikonskih nanosov smo želeli izboljšati, da bi se približali superhidrofobnemu »lotosovemu efektu«. Študijo smo nadaljevali s funkcionalizacijo površine polimernih nanosov. Za funkcionalizacijo smo si pripravili in karakterizirali raztopino SiO2 nanodelcev. Nanodelce smo v različni kombinacijah z heksametildisilazanom, polidimetilsiloksanom in silikonom nanašali z »layer by layer« (plast po plast) nanosi. Opazovali smo stične kote posameznih rezultatov vzorcev. Najbolj perspektiven izmed nanos je bil nanos silikona, kot osnovni premaz, katerega smo funkcionalizirali s SiO2 nanodelci na katere smo dodali plast heksametildisilazana. Z brušenjem površine zlitine, pred posameznimi nanosi smo stični kot še povečali in se približali »lotosovemu efektu«. Pripravljene premaze na zlitinah smo tudi testirali za korozijsko obstojnost. Vzorci so bili 30 dni izpostavljeni 5 % raztopini NaCl. Tukaj je bil najpreskpaktivnješi vzores tudi nanos silikona na brušeno aluminijevo zlitino z dodanimi nanosi SiO2 nanodelcev in heksametildisilazanom kot zaključni sloj. Čeprav je stični kot drastično upadel za 63 %, je ostal edini vzorec, kjer je po korozijskem testu površina ostala gladka (čeprav je površina malo potemnela). Na določenih prespektivnih vzorcih smo opravili tudi SEM analizo.
Keywords: Polidimetilsiloksan, silikon, premazi, aluminijeve zlitine, SiO2 nanodelci, heksametildisilazan.
Published in DKUM: 07.05.2019; Views: 1147; Downloads: 132
Full text (2,81 MB) |
10. Razvoj naprednih medicinskih tekstilij z uporabo izbranih polifenolov in polisaharidovGabrijela Petek, 2018, master's thesis Abstract: Trend razvoja medicinskih tekstilnih materialov za zdravljenje in celjenje ran, temelji na uporabi materialov, ki so pripravljeni na osnovi naravnih učinkovin z bioaktivnimi lastnostmi. Tradicionalno oskrbo ran je zamenjala uporaba sodobnih oblog, med katerimi je v zadnjem času zlasti privlačna priprava nanovlaknastih materialov. V magistrski nalogi smo se osredotočili na pripravo naprednih medicinskih tekstilij na osnovi hitozana, ki smo jih izdelali s postopkom elektropredenja. Tako izdelane tekstilije so zaradi velike gostote por, velikega razmerja med specifično površino in volumnom, visoke prepustnosti ter majhnega premera vlaken, primerna za sproščanje učinkovin. V našem primeru smo uporabili učinkovini katehin in resveratrol, ki s svojim antioksidativnim značajem ugodno vplivata na celjenje ran. Tekoče formulacije smo pripravili po postopku ionotropnega geliranja, ter tako izbrano učinkovino ujeli v hitozanske nanodelce. Karakterizacija pripravljenih disperzij hitozanskih nanodelcev z ujetimi polifenoli je potekala na podlagi določevanja velikosti delcev (DLS) ter vrednotenja antioksidativne in protimikrobne učinkovitosti. Iz pripravljenih tekočih formulacij smo s postopkom elektropredenja pripravili kompozitne vzorce medicinskih tekstilij, pri čemer je bilo potrebno postopek elektropredenja optimizirati s strani predilne raztopine ter parametrov predenja. Z uporabo Fourier transformirane infrardeče spektroskopije (FTIR), vrstične elektronske spektroskopije (SEM) in rentgenske fotoelektronske spektroskopije (XPS) smo pripravljene materiale okarakterizirali z fizikalno-kemijskega vidika ter ovrednotili učinek antioksidativnosti in protimikrobnosti. Na koncu smo izvedli analizo in vitro sproščanja učinkovin. Dokazali smo, da so tako pripravljeni kompozitni materiali multifunkcionalni z vidika bioaktivnosti, saj izkazujejo protimikrobne in antioksidativne lastnosti. Hkrati omogočajo tudi kontrolirano sproščanje učinkovin, s čimer izkazujejo potencial za uporabo v medicinskih aplikacijah, predvsem na področju zdravljenja in celjenja ran.
Keywords: medicinske tekstilije, hitozan, katehin, resveratrol, elektropredenje, nanovlakna, DLS, FTIR, SEM, XPS, antioksidativnost, protimikrobno testiranje, in vitro sproščanje
Published in DKUM: 05.07.2018; Views: 1231; Downloads: 166
Full text (5,49 MB) |
