image: RUDN University biologist studied the aggressive impact of environmental factors (water, salts, and ozone) on ultrathin nanofibers of biopolymers. The results will help choosing suitable bioplastic depending on the use; for example, for medical implants, biodegradable packaging or filters for water cleaning. view more
Credit: RUDN University
Le biologiste de RUDN University a étudié comment les facteurs environnementaux agressifs: eau, solutions salines, ozone agissent sur les nanofibres ultrafines de biopolymères. Les résultats vous aideront à sélectionner le bon type de bioplastique en fonction du domaine d'utilisation par exemple, pour les implants médicaux, les emballages biodégradables ou les filtres pour le traitement de l'eau. Les résultats sont publiés dans la revue Polymers.
Les bioplastiques sont une alternative au plastique conventionnel. Ils sont obtenus à partir de déchets végétaux et agro-alimentaires. Leur composition sûre leur permet d'être utilisés comme filtres pour les gaz et les liquides, "éponges" pour nettoyer les réservoirs, implants médicaux. Selon le domaine d'utilisation, les bioplastiques sont exposés à différents facteurs environnementaux dont lumière, eau, température, environnement interne des organismes. On ne sait toujours pas comment l'environnement extérieur affecte la nanostructure des produits bioplastiques. Le biologiste de RUDN University a découvert comment l'environnement affecte les nanofibres de deux plastiques organiques : le polylactide et le polyhydroxybutyrate.
« Nous avons pu fabriquer des fibres ultrafines à partir de deux polyesters biodégradables. Les deux sont d'origine naturelle : le polylactide est produit à partir de matières végétales et le polyhydroxybutyrate est synthétisé par plusieurs types de bactéries. Mais notre tâche principale n'était pas d'obtenir des fibres, mais de déterminer si leurs propriétés sont préservées sous l'influence de facteurs environnementaux agressifs ", Candidat en sciences biologiques Alexander Vecher, directeur adjoint du Centre de nanotechnologie de RUDN University.
Les biologistes ont fabriqué six types de fibres à partir de poudre de polylactide et de granules de polyhydroxybutyrate par électrofilage. La solution de polymère a été placée dans un champ électrostatique à haute tension, qui a "tiré" la solution en jets minces. Après refroidissement, ils se sont transformés en fibres. Six types de fibres finies différaient par la teneur en polymères dans la composition polylactide pur et polyhydroxybutyrate et leurs mélanges dans différents rapports.
Des biologistes de RUDN University ont étudié comment l'eau, l'environnement physiologique , l'environnement interne du corps et l'ozone agissent sur les nanofibres obtenues. Il s'est avéré que l'absorption de vapeur d'eau dépend de la structure du polymère. Plus la proportion de polylactide est élevée, plus les fibres absorbent d'eau : jusqu'à 1% du poids de l'échantillon. Pour simuler l'environnement interne d'un organisme vivant, une solution de sels de phosphate de potassium et de sodium a été utilisée. Pendant 21 jours, les fibres de polylactide en solution ont perdu plus de 50% de leur masse et les échantillons à forte teneur en polyhydroxybutyrate moins de 15%. De plus, les polymères à haute teneur en polylactides absorbaient plus rapidement les molécules d'ozone lorsqu'ils étaient traités avec un flux de ce gaz et, à la suite d'une oxydation aussi intense, ils étaient détruits. L'ozone le plus rapide a pénétré dans les fibres avec un rapport de deux polymères 50:50.
« Nous avons montré que les nanofibres biodégradables, qui ont une structure plus cristalline, sont plus résistantes à la dégradation par l'eau et l'ozone. Il s'agit maintenant de tester la résistance de ces matériaux aux rayonnements ultraviolets et aux micro-organismes afin de déterminer les domaines d'application optimaux pour chaque type de fibre", Candidat en sciences biologiques Alexander Vecher, directeur adjoint du Centre scientifique et pédagogique " Nanotechnologie " de RUDN University..
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Journal
Polymers