MASARYKOVA UNIVERZITA Přírodovědecká fakulta ÚSTAV FYZIKÁLNÍ ELEKTRONIKY

MASARYKOVA UNIVERZITA Přírodovědecká fakulta ÚSTAV FYZIKÁLNÍ ELEKTRONIKY

DIPLOMOVÁ PRÁCE Plazmová příprava textilií s antiroztočovou povrchovou úpravou Eva Jonášová

Vedoucí bakalářské práce: RNDr. Jozef Ráheľ, Ph.D.

2011

Na tomto místě bych ráda poděkovala vedoucímu mé diplomové práce RNDr. Jozefu Ráheľovi, Ph.D., za odborné vedení, za jeho podporu, trpělivost, cenné rady a připomínky při vypracování této práce. Dále bych chtěla poděkovat Mgr. Markétě Hudcové a Ing. Petru Nasadilovi za pomoc při testovaní připravených vzorků textilie, RNDr. Miroslavu Zahoranovi, CSc., za vyhotovení snímků rastrovacím elektronovým mikroskopem. Poděkování patří také Haně Poláškové, Andree Jonášové za pomoc při realizaci diplomové práce a rodičům za morální a finanční podporu při studiu.

Prohlašuji, že jsem svou diplomovou práci napsala samostatně a výhradně s použitím citovaných pramenů. Souhlasím se zapůjčováním práce a jejím zveřejňováním.

V Brně dne 12. 5. 2011

................... i

Abstrakt: Úkolem předložené diplomové práce bylo nalezení a příprava vhodné povrchové úpravy textilie, která by vykazovala antiroztočové vlastnosti. Existuje několik metod, jak potlačit výskyt roztočů v bytovém prostředí: přímé hubení roztočů nebo nepřímý způsob, který se zaměřuje na potlačení jednoho z článků potravního řetězce roztočů, například plísní. Tento přístup byl využit v této práci. Snahou bylo připravit textilii, která by zabránila růstu plísní na jejím povrchu. Fungicidní vlastnosti připravené textilie byly testovány prostřednictvím kultivačních testů na plísni Aspergillus repens, která zaujímá významné postavení v potravinovém řetězci roztočů. Různé typy povrchových úprav textilie byly podrobeny procesu praní ve vodních lázních. Množství stříbra navázaného na povrch připravené textilie bylo určeno metodou potenciometrické titrace. Klíčová slova: dielektrický bariérový výboj, chitosan, roztoči bytového prachu, potenciometrická titrace

Abstract: The task of this diploma thesis was to find and prepare the suitable surface treatment of textile which would show anti mite properties. There are several methods how to suppress occurrence of the house dust mites: direct extermination of the mites or the indirect way which focuses on suppressing one of the links of the food chain of mites, e. g. fungi. This approach was used in this thesis. It was an endeavour to prepare a fabric that would prevent the growth of the fungi on its surface. Fungicide properties of the prepared fabric were tested through the cultural tests on the fungi Aspergillus repens that occupies an important place in the food chain of the mites. Various types of fabric finishes have underwent the process of washing in a water bath. The amount of silver tied to the surface of the prepared fabric was determined by the method of potentiometric titration.

Keywords: dielectric barrier discharge, chitosan, house dust mites, potentiometric titration

ii

Obsah Úvod

1

I

3

Teoretická část

1 Dielektrický bariérový výboj za atmosférického tlaku 1.1 Mechanismus buzení bariérového výboje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2 Elektrodové konfigurace povrchového bariérového výboje . . . . . . . . . . . .

4 6 7

2 Chitosan 2.1 Složení a vlastnosti chitosanu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Rozpustnost chitosanu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Chitosan a záchyt iontů . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12 12 13 13

3 Roztoči bytového prachu 3.1 Alergeny . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Životní podmínky roztočů bytového prachu . . 3.3 Vztah mezi roztoči bytového prachu a plísněmi 3.4 Metody pro eliminaci roztočů . . . . . . . . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

15 16 16 17 17

4 Potenciometrické stanovení stříbra s iontově selektivní elektrodou 4.1 Potenciometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Iontově selektivní elektrody . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.3 Potenciál iontově selektivní elektrody . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.4 Metody potenciometrických měření s ISE . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5 Potenciometrická titrace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

. . . . .

20 20 20 21 23 24

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

II Experimentalní část

26

5 Způsoby opracování textilie 5.1 Plazmová úprava polypropylenové textilie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Nanášení chitosanu na polypropylenovou textilii . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Povrchová analýza vláken pomocí skenovacího elektronového mikroskopu (SEM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27 27 30

6 Testování opracované polypropylenové textilie 6.1 Kultivační testy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.2 Testování povrchových úprav textilie . . . . . . . . . 6.3 Porovnání s komerčním materiálem . . . . . . . . . 6.4 Test na zjištění vhodné koncentrace roztoku AgNO3

32 32 34 38 40

iii

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

31

6.5 6.6

Test uvolnění stříbra ze vzorků textilie po jednom vyprání . . . . . . . . . . . Test mnohočetného praní P-CH textilie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7 Stanovení Ag+ iontů potenciometrickou titrací 7.1 Jednotlivé kroky titrace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7.2 Test na rozpouštění chitosanu . . . . . . . . . . . . . . . . 7.3 Test adsorpce stříbra z vodného roztoku AgNO3 . . . . . 7.4 Test desorpce stříbra z P-CH textilie . . . . . . . . . . . . 7.5 Test vypírání stříbra z P-CH textilie po jednom vyprání . 7.6 Test mnohočetného praní P-CH textilie ve vodních lázních

. . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

. . . . . .

41 47 50 51 54 55 56 59 61

8 Diskuse

63

9 Závěr

67

Seznam použité literatury

68

iv

Úvod V současné době je celosvětovým problémem stále častější výskyt různých typů alergií. Výskyt alergického onemocnění a astmatu se vyskytuje častěji u dětí než u dospělých. Nicméně k aktivaci a rozvinutí příznaků alergického onemocnění může dojít v kterékoliv fázi života [1]. Počet alergenů v posledních letech narůstá. O tom svědčí i zvýšený výskyt alergických onemocnění. Velkým problémem jsou alergie na bytový prach a na roztoče, které Světová zdravotnická organizace (WHO) považuje za celosvětový zdravotní problém. Roztoči bytového prachu vyvolávají u citlivých jedinců nepříjemnou alergickou reakci, která se projevuje např. bronchiálním astmatem, rýmou nebo atopickým ekzémem. Příčinou jsou alergeny pocházejí především z exkrementů roztočů a v menší míře také alergeny pocházející z jejich tělesné schránky. Existují dva způsoby eliminace výskytu roztočů v bytovém prostředí. První se zaměřuje na přímé odstranění roztočů jejich hubením, například použitím akaricidů. Cílem druhého způsobu je snížení populace roztočů nabouráním optimálních životních podmínek, jakými jsou například teplota, vzdušná vlhkost, potrava. V domácnostech se roztoči vyskytují v prachu převážně v lůžkovinách, matracích, kobercích a v čalouněném nábytku. Proto se intenzivně hledají a zkoumají nové způsoby materiálových úprav těchto bytových textilií. Tématem diplomové práce je plazmová příprava textilie s antiroztočovou povrchovou úpravou. Při práci v laboratoři jsme se nezaměřili na přípravu textilie, která by měla schopnost hubit roztoče přímo, ale hledali jsme takovou povrchovou úpravu textilie, která by potlačila růst plísní, jenž jsou jedním z hlavních zdrojů potravy roztočů. Předpokládá se, že zamezením růstu plísní na textilii by došlo k nabourání životního cyklu roztočů, kterým by chyběl jeden z hlavních zdrojů obživy, a tím by došlo nepřímou cestou i k odstranění roztočů. Jedním z kladených nároků na připravenou textilii je zachování antifungálních vlastností textilie i po několika cyklech praní. Diplomová práce je členěna do dvou dílčích částí: teoretickou a experimentální část. Teoretická část obsahuje celkem 4 kapitoly. První kapitola se zabývá dielektrickým bariérovým výbojem. V této části je také popsán elektrodový systém s kapacitně asymetrickou vázanou výbojovou elektrodou, který byl použit v experimentální části ke generování povrchového bariérového výboje k opracování textilie plazmatem za atmosférického tlaku. Tématem druhé kapitoly je chitosan, který byl aplikován na aktivovanou textilii pro jeho významné adsorpční schopnosti. Kapitola 3 je věnována roztočům. Jsou zde uvedeny i dosavadní používané metody k jejich eliminaci. V poslední kapitole zahrnuté do teoretické části jsou rozebrány metody potenciometrického stanovení iontů kovů. V této kapitole je popsána metoda potenciometrické titrace, která byla použita v experimentální části diplomové práce ke stanovení množství stříbra navázaného na textilii. Experimentální část diplomové práce je tématicky rozčleněna do tří kapitol. Kapitola 5 je věnována povrchové úpravě polypropylenové textilie nerovnovážným plazmatem a následnému nanášení chitosanu na tuto textilii. Rozsáhlá kapitola 6 popisuje testování opracované textilie. Zahrnuje kultivační testy, jimiž jsme prokazovali účinnost či neúčinnost jednotlivých povrchových úprav textilie proti plísním a dále tato kapitola obsahuje testování fungicidních vlastností 1

jednotlivých povrchových úprav textilie, porovnání s komerčně vyráběnou sypkovinou StříbroAktiv a testy na odolnost proti vypírání ve vodních lázních. Poslední kapitolou experimentální části je kapitola 7, která se zabývá stanovením množství stříbra navázaného na povrchu textilie metodou potenciometrické titrace. Nedílnou součástí diplomové práce je diskuse k tématu diplomové práce, které je věnována kapitola 8. Poslední devátá kapitola hodnotí a uzavírá celou práci.

2

Část I

Teoretická část

3

Kapitola 1

Dielektrický bariérový výboj za atmosférického tlaku Dielektrický bariérový výboj (z angl. dielectric barrier discharge - DBD), někdy označovaný jako tichý výboj nebo jen bariérový výboj [2, 3], byl poprvé použit v roce 1857 Siemensem k výrobě ozónu. Od té doby našel uplatnění v řadě dalších průmyslových aplikacích jakými jsou CO2 lasery, excimerní UV lampy, plazmové displeje. Tento typ výboje je také hojně využíván při povrchových úpravách materiálů [4]. Dielektrický bariérový výboj je krátce trvající výboj, kterým je generováno nerovnovážné nízkoteplotní plazma [2]. Tento typ výboje vzniká v prostoru mezi dvěma kovovými elektrodami, mezi nimiž se nachází dielektrická bariéra. Přítomnost jedné nebo více dielektrických bariér mezi elektrodami je nejjednodušší způsob, jak vytvořit nerovnovážný výboj za atmosférického tlaku [2]. Dielektrická vrstva mezi elektrodami zkracuje dobu trvání výboje. Slouží jako sériově připojený kondenzátor, který omezuje množství náboje přeneseného mezi elektrodami, čímž omezuje proud tekoucí do systému [5]. Dielektrická bariéra dále zabraňuje přechodu výboje v jiskru nebo do oblouku [3]. Nejčastějším materiálem, který se používá jako dielektrikum, je sklo nebo křemenné sklo. Ve zvláštních případech se mohou použít keramické materiály nebo polymery [2, 4, 6, 7]. Přítomnost dielektrické bariéry neumožňuje napájení stejnosměrným proudem, proto je výboj na povrchu dielektrika generován vysokým střídavým nebo pulzním napětím. Napětí mezi elektrodami se obvykle pohybuje v rozmezí od 1 do 100 kV, frekvence se pohybuje od 50 Hz do několika MHz [2]. Bariérový výboj může vznikat v širokém rozmezí tlaků. Nejčastěji je generován při hodnotách blízkých nebo rovných hodnotám tlaku atmosférického (0,1-1 atmosféry). Podle uspořádání elektrod a dielektrické bariéry rozlišujeme tři základní typy dielektrického bariérového výboje: objemový, povrchový a koplanární bariérový výboj. Konfigurace jednotlivých aparatur pro generování dielektrického bariérového výboje je zobrazena na obrázku 1.1.

4

Obrázek 1.1: Základní uspořádání aparatur pro generování dielektrického bariérového výboje: a) objemový b) povrchový c) koplanární. Upraveno podle [8].

Objemový bariérový výboj Objemový bariérový výboj se nejčastěji generuje mezi dvěma rovinnými paralelními kovovými elektrodami nebo cylindrickými elektrodami, z nichž jedna nebo obě jsou potaženy dielektrickou vrstvou [2]. Výboj poté hoří v tenkém kanálu v celém mezielektrodovém prostoru. Mikrovýboje jsou kolmé na vlákna opracovávaného materiálu. Plazma je u tohoto typu výboje pouze v omezeném kontaktu s povrchem materiálu, je tedy potřeba delší expoziční čas [9]. Zápalné napětí je určeno především velikostí mezery mezi elektrodami, druhem použitého plynu a tlakem, při kterém výboj hoří. Množství mikrovýbojů narůstá se zvyšováním přiloženého napětí [8, 10, 5].

Povrchový bariérový výboj Systém pro generování povrchového bariérového výboje se skládá z jedné nebo více dlouhých vysokonapěťových povrchových elektrod, které jsou umístěné na povrchu dielektrické vrstvy, a z elektrody, která je umístěna na opačné straně dielektrické vrstvy. Mikrovýboje se generují v tenké vrstvě na povrchu dielektrika a jsou rovnoběžné s povrchem opracovávaného materiálu. U tohoto typu výboje jsou mikrovýboje v lepším kontaktu s povrchem materiálu a to výrazně snižuje potřebný expoziční čas [9]. Zvýšení napětí vede u tohoto typu výboje k rozšíření výbojové oblasti v prostoru nad dielektrikem [11, 8]. Zápalné napětí je u tohoto typu výboje poměrně nízké, nižší než u koplanární bariérového výboje [10]. Tento typ výboje byl použit v experimentální části k aktivaci polypropylenové textilie.

Koplanární bariérový výboj Koplanární bariérový výboj vzniká mezi dvojicí elektrod s opačnou polaritou, které jsou umístěné v dielektrické vrstvě blízko horní vrstvě dielektrika [2]. Průraz se vyskytuje v plynném prostředí na povrchu dielektrika ve formě tenkých kanálů, které začínají a končí na povrchu dielektrika v místě, kde je umístěná elektroda [12]. Výhoda tohoto uspořádání je ta, že při generování výboje je povrch dielektrického tělesa pokryt spojitou vrstvou plazmatu [13]. Zápalné napětí u tohoto typu výboje je poměrně vysoké. Dokonce je mnohem vyšší než u objemového bariérového výboje se srovnatelnou vzdáleností elektrod [10]. Ke generování nízkoteplotní plazmy byl vyvinut nový typ dielektrického výboje tzv. difúzní koplanární povrchový výboj DCSBD (z angl. Diffuse Coplanar Surface Barrier Discharge). Plazma, které se vytvoří na povrchu dielektrika mezi dvojicí výbojových elektrod se vyznačuje vysokou prostorovou homogenitou. Makroskopicky homogenní plazma vytvořená na povrchu opracovávaného materiálu se intenzivně zkoumá v souvislosti s povrchovými úpravami materiálů.

5

1.1

Mechanismus buzení bariérového výboje

Mnoho experimentů ukázalo, že při atmosférickém tlaku se DBD obvykle vyskytuje v tzv. filamentárním módu, při kterém má výboj podobu velkého množství výbojových kanálů tzv. filamentů [14]. Kromě filamentárního módu je znám také difúzní mód. Za určitých podmínek je možné získat homogenní difúzní výboj, kde se prostorová homogenita získá ve směru rovnoběžném s elektrodami. To umožňuje využít výboj pro homogenní povrchové úpravy za atmosférického tlaku. Mikrovýboje jsou tenká vlákna plazmatu, která můžeme pozorovat v mezielektrodovém prostoru [14]. Formování mikrovýbojů popisuje teorie streamerů. Streamery jsou místní ionizační vlny, které se obvykle pohybují ve směru od anody ke katodě (jedná se o kladný streamer). Streamery se šíří velmi rychle a pokryjí vzdálenost mezi elektrodami během několika nanosekund. Mikrovýboje se objeví vždy na jiných místech, protože v místě, kde proběhl výboj, je intenzita el. pole redukována. Pokud se změní polarita přiloženého napětí, mikrovýboje se objeví v původních místech. To, že streamery udeří do stejného místa jako předešlé streamery, je dáno paměťovým efektem, jenž souvisí s rozložením náboje na povrchu dielektrické vrstvy [15]. V této části bude vysvětlen mechanismus buzení výboje. Na začátku vzniku výboje se uplatní Townsendův mechanismus, ten je pak nahrazen mechanismem streamerovským. Přiložením vysokého napětí na výbojovou elektrodu dojde k ionizaci plynu mezi dvěma elektrodami. Prvotní elektron uvolněný z katody se pohybuje směrem k anodě a na své cestě se sráží s neutrálními atomy. Při srážce dojde k ionizaci, při níž vznikne kladný iont a uvolní se elektron. Ve směru od katody k anodě roste ve výbojové dráze lavinovitě počet iontů a elektronů. Elektronová lavina má tvar rotačního kužele s osou kolmou na katodu. Elektrony mají oproti kladným iontům větší rychlost, proto se shromažďují v čele laviny, zatímco kladné ionty zůstávají rovnoměrně rozložené v místě svého vzniku. Při pohybu elektronové laviny směrem k anodě se lavina rozšiřuje příčnou difúzí elektronů a díky prostorovému náboji elektronů [16, 17]. Jakmile elektrony dorazí na anodu, zaniknou na ní a za sebou zanechají kanál s kladným prostorovým nábojem od pomalých kladných iontů. Pole tohoto kladného prostorového náboje se přičte k původnímu elektrickému poli elektrod. V těchto místech se naruší homogenita el. pole elektrod a dojde k silné ionizaci plynu. V čele původní laviny vzniknou i excitové atomy a ionty. Ty při deexcitaci vyzařují fotony s velkou energií, které ionizují plyn v okolí hlavy streameru a vytváří se sekundární laviny. Tyto sekundární laviny se pohybují směrem k hlavě kladného streameru. Elektrony sekundární laviny kompenzují kladný náboj od primární laviny, vytváří se plazma. Směrem ke katodě se šíří kladný streamer obsahující plazmu [16].

6

Obrázek 1.2: Procesy probíhající před průrazem v plynu při atmosférickém tlaku: a) šíření elektronové laviny b) šíření kladného streameru od anody a sekundárních lavin v blízkosti čela laviny. Převzato z [16]. Když se čelo kladného streameru přiblíží ke katodě, vytvoří se mezi katodou a streamerem silné elektrické pole. Vodivost plazmatu je ještě malá, ale v okamžiku, kdy se čelo streameru dotkne katody, je elektrické pole dostatečně silné, proto dojde k lavinovitému nárůstu počtu elektronů vytržených z katody. Zárodek kanálu má již vysokou vodivost a šíří se jako zpětná vlna velkou rychlostí zpět k anodě. Za čelem této vlny se vytváří plazma s velkou vodivostí. Mezi zpětnou vlnou a anodou dojde k ionizaci. Jakmile takto vytvořený el. kanál doputuje k anodě, prudce se v něm zvýší proud, což má za následek ohřátí plynu v tomto kanále. Prudkou expanzí plynu je generována rázová vlna. Jedná se o obloukový výboj, který zkratuje obě elektrody [16]. Tato situace nastává, pokud mezi elektrodami není dielektrikum a výboj poté přejde v jiskru. Vložíme-li mezi elektrody dielektrikum, výbojka se chová jako kondenzátor, který omezuje množství přeneseného náboje a energie, takže výboj zaniká. Tato doba je kratší než doba potřebná k přechodu do jiskry a k tomuto přechodu nedojde.

1.2 1.2.1

Elektrodové konfigurace povrchového bariérového výboje Izolovaný povrchový výboj

Elektrodový systém izolovaného povrchového výboje (z angl. insulated surface discharge ISD) se skládá z výbojové elektrody a budící elektrody, které jsou od sebe oddělené keramickou deskou např. z korundu (Al2 O3 ). Výbojová elektroda je na rozdíl od klasického uspořádání elektrodového systému povrchového bariérového výboje pokryta izolační vrstvou. Díky přítomnosti této vrstvy nepřijde plazma do přímého kontaktu s povrchem elektrod, čímž se dosáhne delší životnosti výbojového systému a potlačí se eroze kovové elektrody působením plazmatu [18]. Uspořádání izolovaného povrchového výboje je zobrazeno na obrázku 1.3.

7

Obrázek 1.3: Schéma elektrodového uspořádání a) povrchového bariérového výboje b) izolovaného povrchového výboje. Upraveno podle [19]. Uspořádání elektrod u povrchového výboje a izolovaného povrchového výboje může mít různé podoby, jak je ukázáno na obrázku 1.4. První konfigurace se skládá z kovových pásků, které jsou uspořádány do tvaru hřebene. Druhá konfigurace se skládá z kovové vrstvy s kruhovými otvory. V obou případech je kovová výbojová elektroda potažena elektroizolační fólií např. ze silikonové pryskyřice [18].

Obrázek 1.4: Typy elektrodového systému povrchového výboje a) uspořádání do tvaru hřebene, b) uspořádání s kruhovými otvory. Převzato z [18]. Budící elektroda ISD umístěná na spodní straně výbojového systému stíní elektrickému poli výbojové elektrody a na spodní straně elektrodového systému se tak neobjeví parazitní výboj, jako tomu může být v případě uspořádání koplanárního bariérového výboje. Další výhodou ISD v porovnání s koplanárním uspořádáním elektrod je nižší hodnota zápalného napětí a menší amplituda intenzity elektrického pole na hranách budících vysokonapěťových elektrod. Nevýhodou tohoto elektrodového uspořádání je nepřítomnost plazmatu v oblasti nad elektricky vodivým systémem elektrod. U tohoto typu výboje je problematické přivedení vysokého napětí k výbojovému systému elektrod tak, aby nedošlo k poškození hladkého povrchu izolační vrstvy. Problém napájení výbojové elektrody byl odstraněn použitím kapacitní vazby [13]. Elektrodový systém s kapacitně vázanou výbojovou elektrodou je popsán v následující kapitole 1.2.2. Izolovaný bariérový výboj se stejně jako standardní povrchový výboj využívá při povrchové úpravě materiálů za atmosférického tlaku. Výhoda použití ISD při atmosférickému tlaku je ta, že poskytuje větší koncentraci metastabilních excitačních částic [21, 18]. Vliv na vlastnosti izolovaného povrchového výboje má izolační materiál, kterým je pokryta výbojová elektroda a samotná geometrie elektrodového systému [21].

8

1.2.2

Elektrodový systém s kapacitně vázanými výbojovými elektrodami

Na obrázku 1.5 je znázorněn elektrodový systém, který obsahuje kapacitně vázanou výbojovou elektrodu. Tento systém se skládá z dvojice dlouhých rovinných budících elektrod, které jsou umístěny buď v dielektrickém tělese nejčastěji z oxidu hlinitého, nebo se nachází na spodní straně dielektrického tělesa. K této dvojici elektrod je přidána třetí kapacitně vázaná výbojová elektroda, která je umístěná na opačné straně dielektrického tělesa a je pokryta ochranným izolačním materiálem stejně jako v případě ISD [22].

Obrázek 1.5: Elektrodové uspořádání s kapacitně vázanou výbojovou elektrodou. Upraveno podle [13]. Kapacitně vázaná výbojová elektroda je umístěna na horní ploše dielektrického tělesa takovým způsobem, aby se částečně překrývaly vnitřní části výbojových elektrod s kapacitně vázanou výbojovou elektrodou. Tloušťka dielektrické vrstvy nad budícími elektrodami je podstatně menší, než je vzdálenost mezi budícími elektrodami. Budící elektrody jsou spojeny s generátorem střídavého vysokého napětí [22]. Přítomností dielektrické vrstvy mezi budícími elektrodami a výbojovou elektrodou získá kapacitně vázaná elektroda plovoucí potenciál, jenž je dán podílem jednotlivých kapacit vůči budícím elektrodám. Střídavé elektrické pole pak vzniká mezi plovoucí elektrodou a první (případně druhou) budící elektrodou. Výboj u tohoto způsobu uspořádání elektrod je generován ve vzduchové mezeře mezi plovoucí elektrodou a budící elektrodou, jak je patrné z obrázku 1.5.

1.2.3

Elektrodový systém s kapacitně asymetricky vázanou výbojovou elektrodou

Jelikož elektrodový systém s kapacitně vázanou výbojovou elektrodou nezabezpečuje vytvoření elektrického plazmatu v oblasti nad výbojovou elektrodou, byl z tohoto důvodu navržen systém s kapacitně asymetricky vázanou výbojovou elektrodou, který tento problém odstranil. Takto navržený elektrodový systém s kapacitně asymetricky vázanou výbojovou elektrodou

9

byl použit v experimentální části diplomové práce pro povrchovou úpravu netkané polypropylenové textilie [13].

Obrázek 1.6: Uspořádání elektrodového systému s kapacitně asymetricky vázanými elektrodami. Upraveno podle [13]. Elektrodový systém se skládá z dvojic kapacitně asymetricky vázaných elektrod. Každá dvojice elektrod má rozdílný plovoucí potenciál. Uspořádání elektrodového systému s jedním párem kapacitně asymetricky vázaných elektrod je přehledně znázorněn na obrázku 1.6. Na spodní straně dielektrického tělesa je umístěna dvojice budících elektrod spojených se zdrojem střídavého vysokého napětí. Na horní stranu tohoto tělesa přiléhá dvojice kapacitně asymetricky vázaných elektrod, které jsou pokryty tenkou elektroizolační vrstvou. Tvar kapacitně asymetricky vázané elektrody byl zvolen tak, aby obsah jejího průmětu do plochy první budící elektrody byl menší než obsah jejího průmětu do plochy druhé budící elektrody. Pokud permitivita dielektrika je stejná, je kapacita C1 mezi první kapacitně asymetricky vázanou elektrodou a první budící elektrodou menší než kapacita C2 mezi touto první výbojovou elektrodou a druhou budí elektrodou. Tvar druhé kapacitně asymetricky vázané elektrody byl navržen tak, aby obsah jejího průmětu do plochy první budící elektrody byl větší než průmět do plochy druhé budící elektrody. Pokud je toto splněno, pak kapacita C3 mezi druhou kapacitně asymetricky vázanou elektrodou a první budící elektrodou je větší než kapacita C4 metricky vázaných elektrod a je-li stejná i velikost jejich průmětů, pak jsou kapacity C1 a C4 stejně velké (C1 = C4 ). Shodné jsou i hodnoty kapacit C2 a C3 (C2 = C3 ). Avšak kapacita C2 je větší než kapacita C1 (C2 > C1 ). V tomto případě můžeme použít zjednodušené schéma uvedené na obrázku 1.7 [13].

10

Obrázek 1.7: Zjednodušené schéma elektrodového systému s kapacitně asymetricky vázanou elektrodou. Upraveno podle [13]. Z obrázku 1.7 je patrné, že každá kapacitně asymetricky vázaná elektroda se nachází na odlišném plovoucím potenciálu. Rozdíl jejich plovoucích potenciálů je dán vztahem ∆U = U

C2 − C1 , C1 + C2

(1.1)

kde U je velikost budícího vysokého napětí. Mezi dvojicí kapacitně asymetricky vázaných elektrod, které jsou přiřazené stejné budící elektrodě, vzniká díky jejich rozdílné ploše jejich průmětů nenulové elektrické pole. Zároveň elektrický výboj podél kapacitně asymetricky vázané elektrody vznikne nejprve v oblasti s kapacitou vazby C1 , kde je vyšší hodnota napětí vůči kapacitně vázané budící elektrodě. Plazma se nejprve vytvoří nad částí elektrody, která je nad první budící elektrodou a teprve po zvýšení amplitudy přiloženého napětí vznikne plazma i nad částí druhé kapacitně asymetricky vázané elektrody, která je nad druhou budící elektrodou. Toto platí za předpokladu, že (C2 > C1 ) [13].

11

Kapitola 2

Chitosan 2.1

Složení a vlastnosti chitosanu

Chitosan je deacetylovaná forma polysacharidu chitinu. Ten se v přírodě vyskytuje jako hlavní složka exoskeletu bezobratlých živočichů (krabů, korýšů, krevet). Nachází se i v kutikule hmyzu, v buněčné stěně hub, kvasinek. Chitosan se v přírodě vyskytuje v menším množství. Je například produkován některými typy hub rodu Aspergillus a Mucor [25, 26, 27, 28]. Chitosan je definován jako lineární polysacharid, který je převážně tvořen z opakujících se 2-amino-2-deoxy-D-glukózových (D-glukosaminových) jednotek spojených β (1-4) glykosidovými vazbami [29]. Komerčně se vyrábí alkalickou N-deacetylací chitinu několika hodinovým varem s 50% hydroxidem sodným (viz obrázek 2.1), nebo enzymatickou deacetylací chitinu s použitím lysozymu, neutrální proteázy a N -deacetylasy [28, 27, 30].

Obrázek 2.1: Chemická struktura chitinu a chitosanu. Převzato z [31]. Významné strukturální parametry, které se používají pro charakterizaci chitosanu jsou: stupeň deacetylace, krystaličnost a molekulová hmotnost. Tyto parametry mají významný vliv na fyzikálně-chemické vlastnosti chitosanu [32]. Vlastnosti chitosanu jsou však výrazně ovlivněny podmínkami, za kterých je vyráběn. Tyto podmínky ovlivňují stupeň deacetylace. 12

Stupeň deacetylace reguluje množství volných aminoskupin v polymerním řetězci, které jsou k dispozici pro interakci s ionty kovů (např. Ag+ , Cu2+ , Zn2+ , . . . ). Díky aminoskupinám má chitosan kladný náboj, což mu umožňuje elektrostatické interakce s negativním nábojem molekul. Díky hydroxyskupinám má charakter velmi reaktivního polysacharidu [33]. Chitosan má kromě mnoha fyzikálně-chemických vlastností (díky reaktivním OH a NH2 skupinám) také biologické vlastnosti. Byla prokázána jeho biologická obnovitelnost, odbouratelnost, biokompatibilita a netoxičnost pro zvířata. Na rozdíl od chitinu má větší chemickou a biochemickou reaktivitu. Právě díky těmto vlastnostem je využíván v různých aplikacích, např. v medicíně, v textilním průmyslu, kosmetice, potravinářství a využívá se také při čištění odpadních vod. Chitosan má schopnost vázat se na materiály jakými jsou cholesterol, tuky, bílkoviny a kovové ionty, což umožňuje využít jej jako chelační činidlo [33, 28].

2.2

Rozpustnost chitosanu

Chitosan je polysacharid nerozpustný ve většině organických rozpouštědel při neutrálním pH a také ve vodě [34, 25]. Je však rozpustný v kyselém prostředí, jehož hodnota pH je nižší než 6,5 [29]. Takové pH je například v roztoku kyseliny octové, kyseliny mléčné a kyseliny chlorovodíkové. Výjimkou jsou kyselina sírová a kyselina fosforečná, v nichž je chitosan nerozpustný [25]. Změna rozpustnosti chitosanu souvisí se změnami pH roztoku, ve kterém je rozpouštěn. Jeho rozpustnost v kyselém prostředí je dána přítomností volných aminoskupin -NH2 vázaných na uhlík C2 molekuly D-glukosaminu [35, 30]. Primární aminoskupiny mají hodnotu pKa 6,3, proto můžeme chitosan považovat za silnou zásadu [25]. Přítomnost těchto aminoskupin ukazuje, že pH prostředí podstatně mění jeho nabitý stav a vlastnosti. Pokud je pH prostředí nízké, jsou aminoskupiny kladně nabité, chitosan se stává v kyselém prostředí vodě rozpustným kationtovým poly-elektrolytem. Ve vodném roztoku kyseliny dojde k protonaci aminoskupin (-NH2 se změní na rozpustnou formu -NH+ 3 ), čímž se vytvoří chitosanová sůl. Vzroste-li hodnota pH nad hodnotu 6, aminoskupiny jsou deprotonované a chitosan ztrácí náboj. Stává se pak ve vodě nerozpustným [29, 25].

2.3

Chitosan a záchyt iontů

Je všeobecně známo, že chitosan je schopen tvořit komplexy s některými ionty kovů. Chitosan má dvě hlavní reakční centra, která reagují s ionty kovů. Těmito centry jsou aminoskupiny a hydroxyskupiny (zejména v poloze C3 ) obsažené v hlavním chitosanovém řetězci [32, 36, 37]. Díky vysokému obsahu hydroxyskupin je polymer hydrofilní, což přispívá k chelačnímu efektu. Některé hydroxylové skupiny v těchto polymerech mohou sloužit jako dárci elektronů, proto se deprotonované hydroxylové skupiny mohou zapojit do koordinace s ionty kovů [36, 38]. Reakční centra chitosanu mohou reagovat s ionty kovů prostřednictvím různých procesů, jakými jsou například elektrostatická přitažlivost, iontová výměna a chelace. Typ interakce reakčních center s ionty kovů závisí na typu kovu, jeho složení a na pH roztoku. Tyto parametry mohou ovlivnit protonaci polymeru [32, 39]. Právě díky těmto skupinách má chitosan dobré sorpční vlastnosti, čehož se využívá k vázání těžkých kovů v neutrálním prostředí a k vázání aniontů v kyselém prostředí. Chui a jeho kolektiv v článku [40] potvrdili, že aminocukry chitinu a chitosanu vytváří hlavní vazebná místa pro ionty kovů. Atomy dusíku obsahují volné elektronové páry, které mohou vytvořit koordinační vazbu s ionty kovů. Aminoskupiny jsou tedy odpovědné za navázání kationtů kovů chelatačním mechanismem. Při nízkém pH v kyselém prostředí jsou aminové 13

skupiny snadno protonované, což má za následek výrazné zmenšení chelačních schopností chitosanu. Protonace těchto aminových skupin může způsobit elektrostatickou přitažlivost aniontových sloučenin včetně aniontů kovů. Při neutrálním pH by mělo být adsorbováno více iontů kovů [32, 38]. Sorpce kationtů kovů na chitosan obvykle nastává při pH téměř neutrálním a desorpce nastává v kyselém prostředí. Sorpce aniontů kovů probíhá elektrostatickou přitažlivostí na aminoskupiny v roztoku kyselin [32]. Při vazbě iontů kovů na chitosan není důležitý počet volných aminoskupin. Některé volné aminoskupiny jsou spojené vodíkovými vazbami (intramolekulární nebo mezimolekulární vazby), proto nejsou všechny volné aminoskupiny dostupné pro vazbu s ionty kovů [32]. Z výsledků práce [41] vyplývá, že chitosan tvoří cheláty s ionty kovů a současně dochází k uvolnění iontů vodíku. Proto je adsorpce iontů kovů na chitosan silně závislá na pH roztoku. Kladné ionty jsou vázané více na chitosan při vyšší hodnotě pH, protože amoniskupiny jsou deprotonované a elektronové páry dusíku slouží jako donor pro kladné ionty [37]. Příklad vytvoření chelačního komplexu s ionty mědi je zobrazen na obrázku 2.2.

Obrázek 2.2: Tvorba chitosanových chelátů s ionty mědi. Převzato z [38]. V experimentální části diplomové práci jsme připravili 2% roztok chitosanu, který sloužil jako adsorpční činidlo pro ionty stříbra, mědi a chemikálii benzyl benzoát. Příprava tohoto roztoku je uvedena v kapitole 5.

14

Kapitola 3

Roztoči bytového prachu Roztoči jsou mikroskopické organismy, které zoologicky patří do kmene Členovci ( lat. Arthropoda), třídy Pavoukovci (Arachnida), podtřídy Roztočovci (Acarii) a čeledi Pyroglyphidae [42, 43]. Čeleď Pyroglyphidae zahrnuje celkem 16 rodů a 46 druhů roztočů, z nichž 13 druhů se vyskytuje převážně v prachu v lidských obydlích [44]. Pro tyto roztoče se vžil název „roztoči bytového prachu” a používá se k nim zkratka HDM (z angl. House dust mite). Ostatní druhy roztočů žijí převážně v ptačích hnízdech a peří ptáků [44, 42]. Největší nebezpečí pro alergiky představují právě roztoči bytového prachu, jelikož jsou nejčastější příčinou alergií na bytový prach. Nejrozšířenější a nejrizikovější roztoče HDM zoologicky řadíme do podčeledi Dermatophagoidinae a rodu Dermatophagoides [43]. V našich klimatických podmínkách jsou nejběžnějšími druhy roztočů bytového prachu Dermatophagoides pteronyssinus a Dermatophagoides farinae [43]. Jsou to studenokrevné organismy dorůstající do velikosti až 400 µm. Dospělí jedinci se dožívají v průměru 2-5 měsíců v závislosti na tom, v jakých žijí podmínkách [42]. Za celý svůj život samičky nakladou až 80 vajíček [43].

Obrázek 3.1: Roztoč D. pteronyssinus. Převzato z [45]. Primárními stanovišti roztočů druhu D. pteronyssinus a D. farinae bývala hnízda ptáků (zejména hnízda holubů) a drobných hlodavců, avšak s rozvojem obydlí došlo k jejich rozšíření i do bytových a domovních interiérů. Dnes je můžeme nalézt téměř v každé domácnosti [46, 44]. Nejčastějšími stanovišti roztočů jsou matrace, které jim poskytují vhodné podmínky pro jejich růst, vývoj a množení. Dále je můžeme nalézt např. v kobercích, čalouněném nábytku

15

a v předmětech, ve kterých se hromadí prach: například lůžkoviny a plyšové hračky [46]. Roztoči se živí plísněmi, bakteriemi, kvasinkami, drobnými odumřelými lidskými epitelovými buňkami, vlasy a dalším biologickým odpadem [42].

3.1

Alergeny

Samotní roztoči nejsou pro člověka nebezpeční. Škodlivé jsou však alergeny pocházející převážně z jejich tělesné schránky a z jejich exkrementů, které mají charakter enzymových proteáz. Svým proteolytickým účinkem působí dráždivě a zánětlivě na lidské sliznice a tím zvyšují prostupnost sliznic pro tyto alergeny [44, 47]. Kromě alergenů v exkrementech se některé alergeny nachází i ve slinách roztočů, které se při příjmu potravy dostávají do okolního prostředí. Žlázky, jimiž roztoči přijímají vodu, obsahují bílkoviny, které se také řadí mezi alergeny. Proteiny z mrtvých těl roztočů se též uplatňují jako alergeny. Výše zmíněné alergeny hrají významnou roli v alergických onemocněních jakými jsou astma, atopický ekzém a alergická rýma [44, 48]. Alergeny roztočů dělíme do několika skupin podle jejich biochemických vlastností (molekulová hmotnost, sekvence aminokyselin). Colloff a kolektiv popsali v publikaci [49] hlavní skupiny alergenů, které se vyskytují u roztočů HDM rodu Dermatophagoides. Jsou to alergeny skupiny 1 a skupiny 2, na které reaguje více jak 80 % alergiků [48]. Alergeny skupiny 1 jsou teplotně nestabilní glykoproteiny s molekulovou hmotností 25 kDa, které patří do skupiny cysteinových proteáz. Ty se vyznačují proteázovou funkcí. Alergeny skupiny 1 jsou trávicí enzymy vázané na membrány trávicích buněk. Tyto enzymy jsou dále produkovány střevními buňkami a jsou vylučovány ve vysokých koncentracích v exkrementech. Do této skupiny patří alergeny Der p 1 (D. pteronyssinus) a Der f 1 (D. farinae). Na alergeny skupiny 1 pocházející z exkrementů roztočů reaguje 60-100 % citlivých jedinců [50, 51]. Do skupiny 2 patří alergeny Der p 2 a Der f 2. Jsou to teplotně stabilní proteiny s molekulovou hmotností 14 kDa pocházející ze samčího reprodukčního systému. Alergeny této skupiny se vyskytují v menší koncentraci než alergeny předchozí skupiny. Klinický význam této skupiny alergenů je menší v porovnání s 1. skupinou alergenů [51].

3.2

Životní podmínky roztočů bytového prachu

Roztoči bytového prachu potřebují ke svému životnímu cyklu vhodné životní podmínky. Nejlépe se jim daří ve vlhkém, teplém prostředí, proto jsou primárním útočištěm roztočů matrace postelí. Podmínky, které zde panují, jsou totiž blízké optimálním podmínkám potřebným pro jejich růst. Kromě ideálních teplotních a vlhkostních podmínek člověk v posteli ztrácí 0,5-1,0 g šupinek kůže, to poskytuje roztočům dostatečné množství potravy [52]. Několik studií dokázalo, že optimální teplota pro růst a vývoj roztočů je v rozmezí teplot 22-26 °C, nejpříznivější relativní vlhkost vzduchu se pohybuje v rozmezí 70-80 %. Právě tyto podmínky jsou udržovány v matraci lůžka a v lůžkovinách [48]. K růstu populace roztočů stačí ještě vlhkost nad 60 %. Při relativní vlhkosti vzduchu pod 50 % jsou již podmínky pro přežití nepříznivé. Pokud jsou roztoči vystaveni delší dobu nízké relativní vlhkosti, postupně jejich tělo vysychá. Ztráta vody z těla roztoče je větší než příjem vody z atmosféry a tím dochází k dehydrataci roztočů a jejich následné smrti [53, 54]. Zvýšená relativní vlhkost nad 85 % je pro populaci roztočů také nepříznivá. Růst plísní při těchto podmínkách může brzdit přežití roztočů buď přímo vzhledem k jejich fyzické přítomnosti, nebo díky produkci toxinů [53]. Teplota stejně jako relativní vlhkost vzduchu hraje důležitou roli v životním cyklu roztočů D. pterynossinus a D. farinae. Při teplotách nižších než optimální (22-26 °C) je vývoj obou 16

druhů roztočů výrazně potlačen. Optimální teplota pro vývoj D. pterynossinus je 25 °C a relativní vlhkost vzduchu 80 %, zatímco D. farinae lépe přežívá a rozmnožuje se při teplotách vyšších [55]. Roztoči jsou citliví na nedostatek vody. Více jak 70 % váhy jejich těla tvoří voda. Roztoči nejsou schopni přijímat kapalnou vodu, dokáží ji pouze absorbovat ze vzduchu. Proto potřebují prostředí s vysokou relativní vlhkostí. Ze vzduchu získávají vodu pomocí žláz umístěných na prvním páru nohou, které produkují hygroskopický solný roztok s vysokým obsahem sodíku a chloridu draselného. Malou část vody získávají roztoči z potravy. Významnější množství vody získávají z oxidace sacharidů a tuků a absorpcí přes vnější povrchu těla [50, 52].

3.3

Vztah mezi roztoči bytového prachu a plísněmi

V prachu domácností se kromě roztočů bytového prachu vyskytují také plísně, bakterie a jiné mikroorganismy. Právě plísně hrají důležitou roli v potravním řetězci roztočů bytového prachu. V prachu je obsaženo velké množství šupinek lidské kůže a odpadních částic lidské potravy, které poskytují potravu a výživu jak plísním, tak roztočům. Přítomnost spór a mycelií plísní ve střevě roztočů prokazuje vztah mezi některými druhy plísní a roztočů. Mezi nejčastější druhy plísní patří Cladosporium, Eurotium, Aspergillus a Penicillium. Tyto plísně byly společně s roztoči považovány za hlavní zdroje alergenů vyskytujících se v prachu [46, 56]. Nicméně v publikaci [57] Hay prokázal, že Aspergillus penicilloides ve vztahu s D. pteronyssinus nepřispívá k alergii, protože alergeny těchto dvou organismů jsou odlišné [46]. Některé experimentální studie se zaměřily na zkoumání vztahu mezi roztoči bytového prachu (HDM) a plísněmi. Van de Lustgraaf v práci [58] uvedl, že plísně Aspergillus penicilloides a Eurotium (Aspergillus) repens hrají velkou roli v potravinovém řetězci roztoče D. pteronyssinus. Přítomnost těchto plísní totiž stimuluje rozvoj populace roztoče D. pteronyssinus. Další, kdo se zabýval vztahem mezi roztoči HDM a plísněmi, byli Van Bronswijk a Sinha [56], kteří podotkli, že D. pteronyssinus lépe prospívá v prostředí, ve kterém byla lidská kůže předtrávená zástupci skupiny Aspergillus glaucus, Aspergillus amstelodami. De Saint GeorgeGridelet [59] uvádí, že plíseň Aspergillus repens také zvyšuje nutriční hodnotu lidské kůže snížením obsahu tuku a přidáním vitamínů B a D [46]. Předpokládá se, že odumřelé kožní buňky jsou příliš suché, mají vysoký obsah tuku a jsou pro roztoče nestravitelné [60, 61, 52]. Xerofilní plísně, kterým se daří v prostředí s nedostatkem kapalné vody, rostou na odumřelých kožních fragmentech a dokáží absorbovat vlhkost z atmosféry. V důsledku toho se zvýší vlhkost suchých fragmentů kůže a sníží se obsah tuků. Právě tyto fragmenty jsou vhodným zdrojem potravy pro roztoče. Mnoho xerofilních plísní patří do skupiny Aspergillus glaucus a Aspergillus restrictus [60]. Nicméně Douglas a Hart [62] dospěli k závěru, že nebyly provedeny žádné experimentální studie, které by toto potvrdily. I když připouští, že malé množství plísně A. penicilloides může být zdrojem potravy pro roztoče [53].

3.4

Metody pro eliminaci roztočů

Po celá desetiletí se hledají nové metody, jak snížit počet alergenů roztočů v domácnostech. Eliminace roztočů bytového prachu se obvykle provádí několika způsoby. První se zabývá inaktivací alergenů, druhý snížením nebo odstraněním roztočů, protože i těla roztočů jsou zdrojem alergenů pro člověka.

17

Antiroztočová taktika vychází z nároků roztočů HDM na životní podmínky (teplota prostředí, relativní vlhkost vzduchu, sluneční svit, dostatek potravy, . . . ). Bylo navrženo několik metod, jak snížit počet roztočů a alergenů v bytovém prostředí. Z fyzikálních metod se používá aplikace velmi nízké teploty (ošetření kapalným dusíkem), nebo naopak velmi vysoké teploty (horká pára). Dále se jedná o snížení relativní vlhkosti vzduchu [43]. Pro odstranění alergenů a roztočů se doporučuje pravidelné praní a čištění koberců, lůžkovin a matrací. Alergeny roztočů jsou rozpustné jak v teplé, tak ve studené vodě a praním se koncentrace alergenů sníží o více jak 90 %. Praním ve studené vodě se sice odstraní většina alergenů, ale roztoči přežijí. Naopak použitím suchého čištění se zabije většina roztočů, ale nesníží se koncentrace alergenů [63, 64]. Watanabe a kol. [65] zjistili, že praním v teplé vodě při teplotě 55 °C se sníží počet alergenů Der p 1 o 97 % a Der p 2 o 91 %. McDonald a Tovey [66] zjistili, že při praní při teplotě 55 °C nepřežil žádný roztoč, zatímco při praní při teplotě 50 °C jich polovina přežila. Proto se doporučuje prát ložní prádlo nejméně jednou týdně v horké vodě při te-plotě 55 °C a více, kdy se zabije většina roztočů a odstraní se alergeny [63, 64]. Většina alergenů se hromadí v lůžku, proto se v posledních letech doporučuje jako hlavní opatření k redukci alergenů použití nepropustných povlaků matrací, přikrývek a polštářů, které se označují názvem protiroztočové bariérové povlaky. Tyto povlaky poskytují fyzickou bariéru zamezující přísun potravy roztočům a izolují uvnitř povlaku od okolního prostředí jak alergeny, tak samotné roztoče. Dříve se na trhu objevily povlaky z tkaného materiálu vázaného na membránu. Tyto povlaky byly většinou paropropustné, ale neumožnily průniku vzduchu. Ve snaze zlepšit jejich prodyšnost, se začaly vyrábět povlaky z hustě tkané textilie. Unikátnost těchto povlaků spočívá ve způsobu tkaní, kdy velikost pórů mezi vlákny textilie je dostatečně malá na to, aby dokázala blokovat alergeny uvnitř povlaku. Důležitou vlastností povlaků je jejich propustnost pro vzduch a vzdušnou vlhkost [67]. V tabulce 3.1 je uvedeno několik komerčně vyráběných druhů antiroztočových povlaků s uvedením výrobce a použitého materiálu k jejich výrobě. Název

Materiál

Výrobce/země

Pristine CottonFresh® Pulmanova ProtecSom Texaal® Cotton

polyester bavlna polypropylen bavlna bavlna

Precision Fabrics Group, Inc./USA [68] Velká Británie [69] Německo [69] ProtecSom/Francie [70] ProtecSom/Francie [70]

Allerguard

bavlna

Teijin Inc./Japonsko [71]

®

Tabulka 3.1: Druhy komerčně vyráběných protiroztočových bariérových povlaků

Dalším způsobem, jak snížit počet roztočů a alergenů v kobercích, čalouněném nábytku a lůžkovinách, je použití chemických látek: akaricidy, antimikrobiální látky, esenciální oleje. Akaricidy a antimikrobiální látky se nejčastěji používají při povrchové úpravě textilií, kdy se přidávají do tkanin a vláken v průběhu výroby matrací, polštářů, koberců. Akaricidy mohou zabít roztoče, mají však malý vliv na snížení množství alergenů [52]. Mezi nejběžnější chemické akaricidy v boji proti roztočům patří benzyl benzoát. Podle Kerstena [72] funguje jako střevní jed. Benzyl benzoát je velmi dobré rozpouštědlo tuků. Rozpouští epidermální lipidy, čímž se zvýší ztráta vody a tím dojde k dehydrataci roztočů. Po aplikaci se benzyl benzoát rozkládá na kyselinu benzoovou, která může být zodpovědná

18

za toxický účinek na trávicí systém roztočů. Benzyl benzoát je nejčastěji používaným akaricidem a laboratorní studie ukazují, že je velmi účinný a způsobuje rychlou smrt roztočů. Klinické zkoušky už tak optimistické nejsou. Nedostatek akaricidní účinnosti benzyl benzoátu byl přičítán neschopnosti pronikat hluboko do látky [43, 52]. Některé studie se zaměřily na odstranění roztočů a alergenů nepřímo použitím fungicidů. Hlavní myšlenka použití fungicidů spočívá v zabránění rozvoji plísní v prostředí, ve kterém se vyskytují roztoči. Tím by se měla snížit nutriční hodnota potravy, kterou se roztoči živí, čímž dojde nepřímo k potlačení vývoje roztočů. Studoval se například vliv antimikrobiální látky Nipaginu na odstranění roztoče D. pteronyssinus. Byly použity i další fungicidy, např. Natamycin. Výsledky studií zaměřených na použití fungicidů proti roztočům HDM byly smíšené. Předpokládá se, že fungicidy neodstraní veškeré plísně z prostředí, ale sníží jejich množství na rozumnou hranici [46, 52]. Fungicidy se také používají při povrchové úpravě textilií. Použitím správného fungicidu jako přísada do vláken se inhibuje růst plísní a v důsledku toho se potlačí i růst roztočů bytového prachu. Nejčastěji se tyto vlákna testují proti plísni Aspergillus repens, jenž představuje důležitý článek v potravním řetězci roztočů [61]. V důsledku možného rizika použití benzyl benzoátu a dalších akaricidů na lidské zdraví se hledají bezpečnější a účinnější alternativy v kontrole roztočů bytového prachu. V diplomové práci jsme se zaměřili na přípravu textilie s fungicidními vlastnostmi a následně i antiroztočovými vlastnostmi. Nejčastěji se připravená vlákna textilie s antiroztočovou úpravou testují proti plísni A. repens, proto jsme se v diplomové práci zaměřili na testování připravené textilie právě proti této plísni.

19

Kapitola 4

Potenciometrické stanovení stříbra s iontově selektivní elektrodou 4.1

Potenciometrie

Potenciometrie je elektroanalytická metoda založená na stanovování aktivity (koncentrace) iontů měřením potenciálního rozdílu článku, který se skládá z indikační a referentní elektrody. Potenciometrické metody zahrnují přímé měření koncentrace stanovovaných iontů a nepřímé měření prostřednictvím metody potenciometrické titrace. K potenciometrickému stanovení iontů se používá iontově selektivní elektroda. Její popis je uveden v kapitole 4.2.

4.2

Iontově selektivní elektrody

Iontově selektivní elektrody, označující se zkratkou ISE, se stále více používají při stanovení koncentrace iontů v oblastech jako jsou ekologie a farmacie. Aplikují se nejen ve všech oblastech analytické chemie, ale také při sledování znečistění životního prostředí. Iontově selektivní elektroda je membránovou elektrodou, která je, jak je patrné z pojmenování elektrody, citlivá pouze na určité druhy iontů. I když je membrána ovlivňována více než jedním druhem iontů, poskytuje odezvu pouze určitému druhu iontu. Z tohoto důvodu musí měřený roztok obsahovat ionty, pro něž je membrána selektivní [73, 74]. Iontově selektivní elektroda se skládá celkem ze tří částí, které souhrnně označujeme pojmem indikační elektroda. První částí je vnitřní referentní elektroda, kterou nejčastěji bývá kovový kontakt. Další část tvoří vnitřní roztok, v němž je ponořena vnitřní referentní elektroda. Poslední částí iontově selektivní elektrody je selektivní membrána. Celá tato soustava společně s externí referentní elektrodou jsou ponořeny do měřeného roztoku [73]. Schéma potenciometrického měření s iontově selektivní elektrodou je zobrazeno na obrázku 4.1.

20

Obrázek 4.1: Schéma potenciometrického měření s iontově selektivní elektrodou. Upraveno podle [75]. Nejdůležitější částí iontově selektivní elektrody je selektivní membrána, která je buď z jedné, nebo z obou stran ve styku s vodným roztokem elektrolytu. Membránu tvoří vrstva pevného elektrolytu, nebo vrstva roztoku elektrolytu v rozpouštědle, který se nemísí s vodou. Důležitá schopnost membrány je ta, že musí dokonale oddělovat zkoumaný roztok od vnitřku elektrody. V opačném případě by docházelo k nepravidelným odchylkám od kalibrační závislosti [73].

4.3

Potenciál iontově selektivní elektrody

Obsahují-li roztoky, které jsou odděleny semipermeabilní membránou, společný druh iontů (např. XZ+ ) a iontově selektivní membrána obsahuje stejné ionty, které jsou obsažené ve vnitřním i měřeném roztoku, mohou se tyto ionty vyměňovat za ionty XZ+ z roztoku v závislosti na jejich aktivitách a xZ+ v obou fázích. Ionty pak prochází z prostředí, které má větší aktivitu iontů XZ+ do prostředí s menší aktivitou iontů XZ+ , zatímco protiionty procházet nemohou. Pokud tedy aktivita iontů XZ+ v měřeném roztoku bude menší než aktivita iontů v membráně, budou ionty difundovat z membrány do měřeného roztoku. Tím dojde k separaci elektrických nábojů a těsně u membrány vznikne v roztoku přebytek kladných nábojů, který zabrání další difúzi iontů z membrány a ustaví se rovnováha. Následkem průchodu iontů přes fázové rozhraní roztoku a membrány se na tomto rozhraní na obou stranách membrány v povrchové vrstvě a v roztoku těsně u membrány vytváří elektrický potenciál. Vznik potenciálu na tomto typu elektrody se vysvětluje vytvořením membránového (Donnanův) potenciálu [74, 76, 77]. Při potenciometrickém měření s iontově selektivní elektrodou měříme elektromotorické napětí článku.

Obrázek 4.2: Schéma iontově selektivní elektrody. 21

Elektromotorické napětí tohoto článku, jenž je zobrazen na obrázku 4.2, je dáno vztahem: E = E1 + 4ϕM − E2 ,

(4.1)

kde E2 je potenciál externí referentní elektrody, 4ϕM je membránový potenciál, E1 je potenciál vnitřní referentní elektrody. Potenciál samotné ISE je dán součtem potenciálu vnitřní referentní elektrody a membránového potenciálu EISE = E1 + 4ϕM .

(4.2)

Membránový potenciál 4ϕM je dán rozdílem potenciálových rozdílů ϕVR a ϕMR na rozhraní mezi měřeným (popřípadě vnitřním) roztokem a membránou, jak je ukázáno na obrázku 4.3. 4ϕM = 4ϕVR − 4ϕMR .

(4.3)

Obrázek 4.3: Membránový potenciál ISE Pokud jsou v měřeném i ve vnitřním roztoku (ISE je s nimi v kontaktu) stejné ionty, jejichž aktivitu stanovujeme, a v měřeném ani ve vnitřním roztoku iontově selektivní elektrody není jiný ion, který by ovlivňoval membránový potenciál, vypočítá se membránový potenciál 4ϕM ze vztahu: 4ϕM =

RT a1 ln , zF a2

(4.4)

kde R je plynová konstanta, T je teplota, F je Faradayova konstanta, z je nábojové číslo analyzovaného iontu, a1, a2 jsou aktivity iontu v měřeném roztoku a ve vnitřním roztoku. Tato rovnice je totožná s Nernstovou rovnicí pro potenciál koncentračního článku bez převodu. Potenciál iontově selektivní elektrody je dán vztahem: RT lna1 . (4.5) zF Potenciálový rozdíl 4ϕM nelze měřit přímo. Měřit lze pouze potenciálový rozdíl v elektrochemickém článku, který je tvořen dvěma elektrodami (poločlánky). Proto se iontově selektivní materiál musí zabudovat do elektrody, jejíž potenciál potom měříme proti referentní elektrodě [74]. V ideálním případě si iontově selektivní membrána vyměňuje s roztokem pouze jeden druh iontů. Reálné membrány mohou do určité míry interagovat i s jinými ionty Bm a membránový potenciál je pak definován vztahem (Nikolského-Eisenmanova rovnice) E = konst. +

Em = K ±

  X z 0, 059 log axZ + kx,B .(aBm ) m . z

(4.6)

Měření s ISE musí být prováděna pouze ve vhodných roztocích, proto je potřeba vzorek, 22

který není dostatečně rozpustný ve vodě nebo v jiných polárních rozpouštědlech rozložit. Potenciálový rozdíl v článku obsahující ISE ovlivňuje nejen aktivita měřené složky, ale také pH, iontová síla a teplota. Proto se musí tyto faktory během měření udržovat na konstantní hodnotě [74, 73].

4.4 4.4.1

Metody potenciometrických měření s ISE Přímá potenciometrie

Při přímé potenciometrii se stanovuje koncentrace iontů pomocí kalibrační křivky, proto je nutné před samotným měřením systém zkalibrovat pomocí roztoků o známé koncentraci iontů (tzv. kalibrační roztoky). Složení kalibračních a měřených roztoků by mělo být co nejvíce podobné zejména v hodnotách pH, iontové síle a v přítomnosti interferentů. Pokud má být stanovení koncentrace iontů metodou přímé potenciometrie provedeno s přijatelnou správností, měly by se zajistit stejné podmínky měření [74, 73]. Jak již bylo řečeno, u přímé potenciometrie se využívá kalibrační závislosti. Nejprve se připraví sada kalibračních roztoků, u kterých se proměří napětí článku. Ze získaných hodnot se sestrojí graf závislosti elektrodového potenciálu kalibračních roztoků na koncentraci (obrázek 4.4). Tuto závislost znázorňuje kalibrační křivka.

Obrázek 4.4: Graf závislosti potenciálu na koncentraci. Převzato z [78]. Poté se proměří neznámý měřený vzorek a z hodnoty napětí se určí odpovídající koncentrace stanovované látky z kalibrační křivky. Průběh kalibrační křivky není lineární. Při vyšších a zejména při nižších koncentracích vzhledem k lineární části křivky dochází k zakřivení kalibrační křivky [74]. Při velkých koncentracích je zakřivení kalibrační křivky způsobeno nasycením aktivních míst v membráně, tedy blokováním výměnných míst [79, 73]. Při nízkých koncentracích je zakřivení křivky dáno rozpustností membrány, otravou stanovovanými ionty nebo adsorpcí sledované složky v membráně. Může se stát, že koncentrace analyzovaného roztoku je velmi nízká. V tomto případě elektroda na změny koncentrace vůbec nereaguje, proto je žádoucí, aby koncentrace sledovaného iontu v roztoku ležela v lineární části kalibrační křivky [74].

23

4.4.2

Nepřímá potenciometrie - Přídavkové techniky

Pro stanovení koncentrace iontů pomocí ISE se dále používají přídavkové techniky. Při těchto metodách se stanovuje celková koncentrace iontů, i když je jejich značná část vázána v komplexech. Koncentrace sledovaného iontu v roztoku se určí z rozdílu potenciálů před a po přidání standardního roztoku ke vzorku [73, 74]. Existuje několik metod přídavkových technik : Metoda známého přídavku Metoda známého snížení aktivity Metody přídavku vzorku Metody snižování aktivity přídavkem vzorku Potenciometrická titrace Podrobný popis těchto metod je vysvětlen v [73, 74]. O potenciometrické titraci je pojednáno v následující kapitole.

4.5

Potenciometrická titrace

Potenciometrická titrace je založena na sledování změny potenciálu na indikační elektrodě, která je vložena do měřeného roztoku, v závislosti na objemu přidávaného titračního činidla. Změna potenciálu je dána měnící se koncentrací stanovovaného druhu iontů v roztoku. Potenciál indikační elektrody se během titrace mění a největší změna potenciálu je v okolí ekvivalenčního bodu (bodu titrace). V tomto bodě je titrovaná látka a činidlo ve stechiometrickém poměru. Ze spotřeby odměrného činidla, které se přidává do měřeného roztoku, se v bodě ekvivalence stanoví množství analyzované látky v roztoku [80, 81]. Změna potenciálu na indikační elektrodě se nedá měřit přímo. Potenciál indikační elektrody lze měřit tehdy, spojí-li se indikační elektroda se srovnávací elektrodou v článek a my pak měříme elektromotorickou sílu za bezproudového stavu [80]. Při potenciometrické titraci se nabíjí indikační elektroda ponořená do roztoku na určitý potenciál, který je závislý na koncentraci stanovovaných iontů. V průběhu titrace, kdy v roztoku ubývá analyzovaných iontů, se potenciál indikační elektrody stává negativnější. To znamená: čím více se blížíme ekvivalenčnímu bodu, ale i čím rychleji klesá koncentrace iontů, tím rychleji je potenciál indikační elektrody negativní. V ekvivalenčním bodě, kdy ionty z roztoku téměř zmizely, se objeví potenciálový skok, který vymezí dosažení bodu ekvivalence [80]. Pokud se ISE používá pro titraci, musí elektroda reagovat na titrační činidlo a na titrovanou látku. Pokud jsou titrační činidlo i titrovaná látka elektroinaktivní, musí se přidat do roztoku elektrometrický indikátor, na který již ISE reaguje a který se účastní chemického mechanismu titrace [74, 73]. Pokud známe přesnou koncentraci titračního roztoku, můžeme na základě stechiometrie reakce vypočítat množství nebo koncentraci stanovované složky. Grafickým znázorněním závislosti napětí na objemu přidaného odměrného roztoku je titrační křivka. Průběh titrační křivky má vždy esovitý tvar se strmým poklesem napětí v okolí bodu ekvivalence. Bod ekvivalence se určí z křivky druhé derivace titrační křivky. Tento bod je totožný s inflexním bodem titrační křivky a druhá derivace tohoto bodu je rovna nule [73, 74]. Potenciometrická titrace poskytuje na rozdíl od přímé potenciometrie reálnější a přesnější výsledky, ovšem za cenu vyšší spotřeby chemikálií a větší časové náročnosti. Při titračních

24

stanoveních se odečítá pouze objem spotřebovaného titrantu v koncovém bodě titrace, což přináší velkou výhodu [74]. Potenciometrická titrace byla využita v experimentální části diplomové práce ke stanovení množství stříbra navázaného na vzorkách textilie.

25

Část II Experimentalní část

Úkolem experimentální části diplomové práce byla příprava textilie s takovou povrchovou úpravou, která by vykazovala fungicidní účinek proti plísni Aspergillus repens. Opracování textilie spočívalo v aktivaci funkčních skupin na povrchu textilie nízkoteplotním plazmatem generovaným za atmosférického tlaku (viz kapitola 5.1). Na plazmatem modifikovaný povrch textilií byla nanesena vrstva chitosanu (viz kapitola 5.2), která je často využívána v textilním průmyslu pro své adsorpční vlastnosti. Následně byly na takto připravených textiliích testovány zvolené roztoky s ionty kovů (Ag a Cu) a komerční chemikálie benzyl benzoát (viz kapitola 6). V kapitole 6.3 jsme v rámci experimentu testovali certifikovanou sypkovinu StříbroAktiv se zakomponovaným stříbrem ve tkanině. Cílem diplomové práce bylo prokázání fungicidních vlastností povrchové úpravy textilie na přítomnost plísně Aspergillus repens, což bylo prokazováno kultivačními testy (viz níže kapitola 6.1). Kvalita ošetření textilie byla zkoumána vzhledem k odolnosti stříbra proti vypírání v různých typech vodních lázních (kapitola 6.5, 6.6). Kapitola 7 se zabývá stanovením množství iontů stříbra potenciometrickou titrací na textilii, která obsahovala vrstvu chitosanu. Tato kapitola zahrnuje časovou závislost adsorpce stříbra na chitosanu (kapitola 7.3), stanovení množství stříbra na textilii s různými typy povrchových úprav (kapitola 7.4) a stanovení množství stříbra, které zůstalo navázáno na textilii po vyprání v různých typech vypírací lázně (7.5, 7.6). Vybrané vzorky textilie s různými typy povrchových úprav byly podrobeny povrchové analýze pomocí skenovacího elektronového mikroskopu (SEM). Opracování textilie, její povrchové úpravy a stanovení množství stříbra potenciometrickou titrací probíhaly v plazmochemické laboratoři Ústavu fyzikální elektroniky Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně. Kultivační testy byly provedeny v Textilním zkušebním ústavu v Brně. SEM fotografie byly vyhotoveny na Univerzitě Komenského v Bratislavě, Fakulta matematiky, fyziky a informatiky.

26

Kapitola 5

Způsoby opracování textilie 5.1

Plazmová úprava polypropylenové textilie

Plazmová úprava spočívá v aktivaci funkčních skupin opracováním povrchu textilie plazmatem. Při použití plazmové úpravy dojde působením aktivních částic (elektrony, ionty, excitační metastabilní částice) k narušení polymerního řetězce na povrchu textilie a tím se zvýší povrchová hustota volných radikálů. Na takto aktivovaný povrch se následně lépe vážou funkční skupiny chemikálií. Plazmové úpravy byly provedeny na polypropylenové (PP) netkané textilii typu spunbond, (plošná hmotnost 50 g/m2 , výrobce firma PEGAS NONWOVENS s.r.o., Znojmo). Aby se zlepšily hydrofilní vlastnosti jinak nesmáčivého polypropylenu a aby došlo k lepšímu navazování funkčních skupin chemikálií a iontů kovů z roztoků na povrch textilie, byl povrch aktivován pomocí dielektrického povrchového barierového výboje za atmosférického tlaku.

Obrázek 5.1: Zařízení pro kontinuální opracovávaní textilie CONTI-1: 1 - elektroda, 2 - horní přítlačná elektroda, 3 - textilie, 4 - generátor napětí, 5 - chladič, 6 - frekvenční měnič, 7 čerpadlo a zásobník oleje pro elektrodu , 8 - čerpadlo a zásobník vody pro přítlačnou elektrodu, 9 - pohon textilie, 10 - navíjecí váleček, 11 - vodící váleček, 12 - odsavač plynů, 13 vysokonapěťový transformátor Pro kontinuální opracování textilie jsme použili aparaturu pojmenovanou CONTI-1, která je zobrazena na obrázku 5.1. Základem této aparatury je hliníkový rám, ve kterém je umístěn 27

elektrodový systém s kapacitně asymetricky vázanými výbojovými elektrodami. Tento systém je zobrazen na obrázku 5.2. Výbojový systém se skládá z dielektrického tělesa o rozměrech 230 mm x 95 mm obsahující 96% Al2 O3 . Na spodní straně tohoto tělesa jsou umístěny dvě obdélníkové stříbrné budící elektrody o rozměrech 104 x 79 mm, viz obrázek 5.2a). Vzdálenost mezi budícími elektrodami je 6 mm. Na horní straně dielektrického tělesa je umístěno 8 párů rovnoběžných, vodivě spojených, kapacitně asymetricky vázaných elektrod, které k sobě přiléhají „zipovým způsobem”, jak je patrné z obrázku 5.2b). Vzdálenost mezi elektrodami je 3,7 mm. Každá elektroda je dlouhá 200,3 mm. Šířka elektrody na širším konci je 1,3 mm a na užším konci 1 mm. Tyto elektrody jsou překryty elektroizolační vrstvou ESL 9505-CH. Na obrázku 5.3 je zobrazen výboj generovaný mezi dvojicemi kapacitně asymetricky vázanými elektrodami.

a)

b) Obrázek 5.2: a) umístění odbélníkových budících elektrod na spodní straně dielektrického tělesa b) elektrodový systém s kapacitně asymetricky vázanými elektrodami

Obrázek 5.3: Detail generování povrchového bariérového výboje mezi dvojicemi kapacitně asymetricky vázanými elektrodami Cívka s PP textilií byla odvíjena pomocí asynchronního elektromotoru SPL52 firmy LENZE, který byl napájen a řízen jednofázovým frekvenčním měničem ALTIVAR 31 od firmy Tele28

mecanique. Pomocí tohoto zařízení se dala měnit rychlost odvíjení textilie, přičemž doba opracování v plazmatu je definována nastavením rychlosti odvíjení textilie. Při vyšší rychlosti by textilie nemusela být dobře smáčitelná a mohlo by dojít k odstranění iontů z výbojového prostoru. V průběhu generování výboje vznikalo velké množství tepla, proto bylo potřeba elektrodu chladit, aby nedošlo k jejímu přehřátí a k průrazu. Elektroda byla na spodní straně chlazená elektroizolačním olejem MIDEL 7131, který byl poháněn čerpadlem, čímž olej neustále cirkuloval v systému a ochlazoval elektrodu. V důsledku hydrodynamického tlaku v chladícím oleji docházelo ke konvexnímu prohnutí (vydutí směrem nahoru) elektrody na straně, jež byla v kontaktu s textilií. Lepší kontakt textilie s elektrodou a lepší opracování textilie plazmatem bylo zajištěno přidanou chladící dielektrickou elektrodou, která sloužila zároveň jako horní přítlak. Proto je tato elektroda označována jako přítlačná elektroda. Tato elektroda ochlazovaná vodou byla umístěna na textilii, jejíž povrch byl v kontaktu s výbojovou elektrodou podle schématu na obrázku 5.4. Voda vnitřkem elektrody cirkulovala díky čerpadlu. Směr nasávání kapaliny ve vodním čerpadle byl zvolen tak, aby v chladící dielektrické elektrodě vznikl podtlak, čímž docházelo k mírnému konkávnímu prohnutí (prohnutí směrem dolů) na straně elektrody, která byla v kontaktu s textilií. Další úlohou přítlačné elektrody bylo zajištění vzniku objemového hoření bariérového výboje. Z důvodu odvodu ozonu vznikajícího při výboji při atmosférickém tlaku byl nad elektrodový systém umístěn odsavač. Rychlost odvíjení textilie byla nastavena na 20 rpm. Každé místo textilie bylo v kontaktu s plazmatem po dobu 12 s. Elektrodový systém byl napájen sinusovým napětím o frekvenci 12,9 kHz vysokonapěťového generátoru LIFETECH VF 700 při výkonu 220 W.

Obrázek 5.4: Schématický nákres prohnutí elektrod a PP textilie během procesu opracovávání Parametry, které charakterizují výboj jsou: napětí a proud. K měření vysokofrekvenčního napětí na výbojové elektrodě byly použity dvě vysokonapěťové sondy TEKTRONIX P6015A s dělícím poměrem 1:100. K měření elektrického proudu byla použita proudová sonda Pearson current monitor Model 4100 (1:1, 35 MHz, 10 ns), tzv. komparátor parazitního proudu, obsahující VN vakuový laditelný kondenzátor COMET CUBA- 250 Al (5-250 pF, 15/9 kV). Zapojením tohoto prvku do obvodu se z celkového proudu odečetl tzv. kapacitní (posuvný) proud a my jsme pak snímali pouze výbojový proud. Tyto tři sondy byly připojeny k osciloskopu LeCroy WaveRunner 6100A (2 GHz Bandwidth, 10 GS/s), na jehož obrazovce jsme sledovali časový průběh napětí a proudu. Více informací o provedení měření v [83]. Časový vývoj proudu a napětí povrchového bariérového výboje během procesu opracovávání textilie je ukázán na obrázku 5.5. Z obrázku je patrné, že výboj hořel v tzv. filamentárním módu, kdy se v každé půlperiodě vyskytovalo velké množství proudových pulzů.

29

Obrázek 5.5: Časový průběh proudu a napětí filamentárního výboje

5.2

Nanášení chitosanu na polypropylenovou textilii

Netkaná polypropylenová textilie opracovaná v plazmatu byla následně ponořena do 2% roztoku chitosanu. Tento roztok vznikl rozpuštěním 20,02 g práškového chitosanu (střední molekulová hmotnost, SIGMA-ALDRICH) v 1 dm3 2% vodného roztoku kyseliny octové (HNO3 , p.a., Fluka). Směs byla míchána při pokojové teplotě, dokud se chitosan v kyselině octové úplně nerozpustil. Aby bylo docíleno homogenního nanesení chitosanu na povrch textilie, byla textilie v tomto roztoku ponechána po dobu jedné hodiny v termostatu značky Memert při teplotě 60 °C. Poté textilie usychala při pokojové teplotě. Abychom odstranili nežádoucí slabě navázaný chitosan a zbytky kyseliny octové, promývali jsme textilii v deionizované vodě a nechali jsme ji opět uschnout při pokojové teplotě. Z takto připravené textilie byly nastříhány kruhové vzorky o průměru 55 mm. Vážením na analytických laboratorních vahách Denver Instrument SI-234A (citlivost vah 0,0001 g) bylo zjištěno, že na každém kruhovém vzorku textilie bylo naneseno průměrně (24,217±0,005) mg chitosanu. Hmotnost polypropylenového vzorku bez povrchové úpravy byla (107±3) mg. Na obrázku 5.6 jsou snímky polypropylenové textilie s vrstvou chitosanu a referenční PP textilie pořízené skenovacím elektronovým mikroskopem. Z obrázku 5.6a) je patrné vytvoření tenkého filmu chitosanu mezi jednotlivými vlákny textilie.

30

a)

b)

Obrázek 5.6: Snímky z SEM: a) textilie s vrstvou chitosanu b) referenční netkaná polypropylenová textilie V dalším textu budeme rozlišovat tři druhy textilií. Textilie opracovaná pouze plazmatem bude označena jako P textilie. Textilii s plazmatickou povrchovou úpravou a vrstvou chitosanu budeme označovat jako P-CH textilie a textilii bez předchozí plazmatické úpravy ošetřenou pouze chitosanem nazveme CH textilie.

5.3

Povrchová analýza vláken pomocí skenovacího elektronového mikroskopu (SEM)

Vybrané vzorky textilie s různými povrchovými úpravami byly podrobeny povrchové analýze pomocí skenovacího elektronového mikroskopu. Tato metoda sloužila pro zkoumání struktur textilních vláken. K povrchové analýze vzorků byl použit skenovací elektronový mikroskop VEGA II SBH (TESCAN, Brno, Česká republika). Urychlovací napětí primárního svazku bylo 30 kV. Rozlišení bylo nastaveno na hodnotu 2 nm. Jelikož jsou samotné vzorky textilií elektricky nevodivé, musely být pomocí magnetronové naprašovačky pokoveny vrstvou zlata, aby bylo možné provést elektronové měření a snímání povrchu. Výsledkem analýzy jsou černobílé snímky zachycující vlákna textilie s navázanými chemikáliemi, či ionty kovů dle provedeného ošetření tkaniny. Zvětšení, při kterém byly snímky pořízeny, je uvedeno u příslušného snímku. Obrázky vyhotovených analýz vybraných povrchových úprav budou uvedeny v rámci výsledků k jednotlivým povrchovým úpravám v následujících kapitolách.

31

Kapitola 6

Testování opracované polypropylenové textilie První část této kapitoly zahrnuje problematiku kultivačních testů, včetně jejich přípravy a vyhodnocení z hlediska inhibice růstu plísně na povrchu dané testované textilie. Předmětem kultivačního testování je i komerčně dostupná sypkovina s výrobcem certifikovanou úpravou StříbroAktiv a vyhodnocení jejich fungicidních vlastností. Předmětem této kapitoly je i testování ošetřených textilií na několikačetném vypírání v různých typech vodních lázní. Důvodem je posouzení, zda si tato ošetřená textilie dokáže zachovat alespoň část získaných fungicidních vlastností za těchto podmínek, kterým je každá používaná tkanina vystavena v běžné domácnosti.

6.1

Kultivační testy

Jak již bylo uvedeno, velkým problémem je přítomnost roztočů a jejich alergenů v lůžkovinách a matracích citlivých jedinců (alergiků). Jelikož jejich hlavní složkou potravy jsou plísně, zaměříme se na omezení růstu plísní v lůžkovinách nalezením vhodné povrchové úpravy textilie. Cílem kultivačních testů bylo vyhodnocení fungicidních vlastností různých povrchových úprav vzorků textilie, tj. inhibice růstu testované plísně na povrchu dané textilie. Kultivační testy probíhaly ve spolupráci s Textilním zkušebním ústavem v Brně (TZU, Brno).

6.1.1

Plíseň Aspergillus repens

Ke kultivačním testům byla zvolena kultura plísně Aspergillus repens (CCM F505), která se nejčastěji používá k hodnocení protiroztočových vlastností textilií. Kultura plísně byla získána z České sbírky mikroorganismů Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně.

6.1.2

Kultivační médium

Pro kultivaci plísně Aspergillus repens bylo použito kultivační médium CELOSE Y.G.C Agar (Yeast extract Glucose Chloramphenicol). Toto živné médium je standardní půda, která je běžně používána ke kultivaci kvasinek a plísní. Obsahuje chloramfenikol, což je termostabilní antibiotikum, které inhibuje růst kontaminační bakteriální flóry. Jednotlivé složky agaru a jejich gramáž jsou uvedeny v tabulce 6.1. Konečné pH agaru: (6,6 ± 0,2) při teplotě 25 °C.

32

g/dm3 destilované vody 5,0 20,0 0,1 15,0

Složky agaru Kvasničný výtažek Glukóza Chloramfenikol Agar

Tabulka 6.1: Složení agaru CELOSE Y.G.C

Kultivační médium bylo připraveno smícháním 40,1 g práškového média CELOSE Y.G.C Agaru s 1 dm3 destilované vody. Po rozmíchání a úplném rozpuštění se médium autoklávovalo 20 minut při teplotě 121 °C a následně se sušilo 15 minut. Po částečném zchladnutí se asepticky rozlilo do sterilních plastových Petriho misek o průměru 85 mm do výšky 5 mm, ve kterých médium vychladlo a ztuhlo. Takto připravené médium sloužilo ke kultivaci plísně.

6.1.3

Kultivace plísně

Pro přípravu očkovací suspenze byla použita sedmidenní kultura plísně Aspergillus repens. Sterilní očkovací kličkou byla odebrána kultura této plísně, která byla následně uvolněna do 5 ml destilované vody. Po vortexování na přístroji Yellowline TTS2 byla takto připravená suspenze spór napipetována automatickou pipetou do připravených sterilních plastových Petriho misek s agarem. Do každé Petriho misky byl pipetován objem 0,1 ml suspenze spór. Po rozetření kultury sterilní plastovou hokejkou po celém povrchu Petriho misky se na agarové plotny vkládaly předem připravené kruhové vzorky PP textilie s různými povrchovými úpravami takovým způsobem, aby textilie přilnula k agaru celou svou plochou, protože jen tak je zaručena všesměrná difúze testované látky do agaru. Kultivace testované plísně probíhala v termostatu J.P.SELECTA, s.a. při teplotě 25 °C po dobu 7 dní. Aby se zamezilo stékání zkondenzovaných par z víčka misky na kulturu, byly Petriho misky do termostatu vkládány dnem vzhůru. Rozlévání kultivačního média do Petriho misek, očkování kultury A. repens a následné vkládání vzorků textilie probíhalo ve flow boxu ADS LAMINAIRE (model OPTIMALE 12), který umožňuje práci v čistém prostředí, zamezuje kontaminaci vzorků a současně poskytuje ochranu pracovníka před mikrobiální kontaminací.

6.1.4

Způsoby vyhodnocení kultivace

Po sedmidenní kultivaci plísně A. repens jsme na Petriho miskách z nárůstu plísně na vzorkách vyhodnocovali antifungální1 vlastnosti vzorků textilie s různými povrchovými úpravami. Při vyhodnocování kultivačních testů jsme vycházeli z normy ČSN EN 14119 Zkoušení textilií - hodnocení působení mikroskopických hub [82]. Kritéria vyhodnocování byla upravena pro potřeby diplomové práce. Růst plísně jsme hodnotili pouze vizuálně přes víčko Petriho misky, posuzovali jsme růst plísně na vzorku textilie a pod ním. Během kultivace difundovaly složky z ošetřené textilie do okolního agaru a účinnost testované textilie se projevila vytvořením inhibiční zóny kolem vzorku, kterou jsme, pokud se vytvořila, odečítali. Způsoby vyhodnocení růstu plísně Aspergillus repens na vzorku textilie jsou: 1

Antifungální - působící proti plísním

33

• Růst plísně zcela potlačen - stupeň hodnocení A: Výskyt plísně pouze na agaru. Vytvoření inhibiční zóny kolem vzorku není podmínkou. Důležité je, aby plíseň nerostla na povrchu vzorku ani pod ním. • Růst plísně částečně potlačen - stupeň hodnocení B: Patrný úbytek kolonií plísně na vzorku v porovnání s množstvím kolonií vyrostlých na agaru. Kolonie nemusí být patrné na celém vzorku. Stačí, aby byla touto plísní zasažená pouze část vzorku, např. okraje vzorku. • Růst plísně na celém povrchu vzorku - stupeň hodnocení C: Růst plísně je patrný po celém povrchu vzorku. Možný výskyt plísně pod vzorkem. Při hledání vhodné povrchové úpravy textilie s fungicidními vlastnostmi bylo cílem při vyhodnocování kultivačních testů dosáhnout stupně hodnocení A, kdy byl potlačen růst plísně na povrchu textilie.

6.2

Testování povrchových úprav textilie

Na netkanou polypropylenovou textilii opracovanou plazmatem a chitosanem jsme nanášeli vybrané ionty kovů. Pro předpokládané antifungální vlastnosti bylo zvoleno stříbro a měď. Testovali jsme také fungicidní účinek benzyl benzoátu, který se běžně používá k hubení roztočů.

6.2.1

Povrchová úprava s ionty stříbra

Ionty stříbra byly na vzorky textilie opracované plazmatem a nanesenou vrstvou chitosanu (P-CH textilie) nanášeny z vodného roztoku dusičnanu stříbrného AgNO3 o koncentraci 0,05 M. V testu na zjištění vhodné koncentrace tohoto roztoku (více o testu v kapitole 6.4) jsme nejprve použili roztok AgNO3 o různých koncentracích, abychom zjistili, jaká hodnota koncentrace je postačující k inaktivaci růstu plísně. Proces povrchové úpravy P-CH textilie s ionty stříbra byl proveden z vodného roztoku AgNO3 o koncentraci 0,05 M, který vznikl rozpuštěním 2,12 g práškového AgNO3 ve 250 ml deionizované vody. Do tohoto roztoku, který byl připraven v Erlenmayerových baňkách o objemu 250 ml, byly vloženy vzorky opracované P-CH textilie. Pro srovnání byl do druhé Erlenmayerovy baňky připraven stejný roztok AgNO3 , do kterého byly dány vzorky opracované pouze v plazmatu (P textilie). Proces nanášení iontů stříbra z roztoku AgNO3 probíhal po dobu 24 hodin za stálého míchání na elektromagnetické míchačce VARIOMAG POLY. Rychlost míchání byla nastavena na hodnotu 300 rpm. K ochraně vzorků (uzavřených v Erlenmayerově baňce) před denním světlem byla použita aluminiová fólie, aby se zabránilo redukci Ag+ iontů na kovové stříbro. Po 24 hodinách byly vzorky z roztoku vyjmuty a usušeny bez přítomnosti světla při pokojové teplotě.

6.2.2

Povrchová úprava s ionty mědi

Podobně jako stříbro také měď vykazuje antimikrobiální účinky a dokáže inaktivovat růst bakterií, plísní a virů. Zdrojem měďnatých iontů se pro účely tohoto experimentu staly: • Trihydrát dusičnanu měďnatého: Cu(NO3 )2 .3H2 O (p.a., Lachema)

34

• Pentahydrát síranu měďnatého: CuSO4 .5H2 O (puriss. p.a., ACS, ≥99 %, (RT), Fluka) K povrchové úpravě byl opět použit roztok o koncentraci 0,05 M: • Koncentrace 0,05 M roztoku trihydrátu dusičnanu měďnatého Cu(NO3 )2 .3H2 O byla připravena rozpuštěním 30,2 g Cu(NO3 )2 .3H2 O ve 250 ml deionizované vody. • Roztok pentahydrátu síranu měďnatého CuSO4 .5H2 O o koncentraci 0,05 M vznikl rozpuštěním 3,12 g CuSO4 .5H2 O ve 250 ml deionizované vody. Výše uvedené roztoky byly opět připraveny do plastových Erlenmayerových baněk. Do každého roztoku byly vloženy vzorky P-CH textilie. Z důvodu srovnání povrchových úprav byly použity i vzorky P textilie. Pro adsorpci mědi z roztoků byly zajištěny stejné podmínky jako u nanášení stříbrných iontů (stejná doba i rychlost míchání). Po uplynutí stanovené doby byly vzorky usušeny při pokojové teplotě.

6.2.3

Povrchová úprava s benzyl benzoátem

Benzyl benzoát (C6 H5 COOCH2 C6 H5 , ≥ 99%, Sigma Aldrich) je bezbarvá olejovitá kapalina nerozpustná ve studené vodě, která se běžně používá v boji proti roztočům bytového prachu (viz 3.4). Z tohoto důvodu jsme chtěli zjistit, zda tato chemikálie navázaná na povrch textilie vykazuje antifungální účinky na růst plísně Aspergillus repens, čímž by mohl být narušen potravinový řetězec roztočů. Do Erlenmayerovy baňky jsme připravili 1% roztok benzyl benzoátu smícháním 1 ml benzyl benzoátu s 99 ml isopropylenu. Do takto připraveného 1% roztoku benzyl benzoátu jsme vkládali kruhové vzorky P-CH textilie. Do druhé Erlenmayerovy baňky s 1% roztokem benzyl benzoátu byly pro srovnání vloženy také vzorky P textilie. Vzorky textilie byly v roztoku opět ponechány za stejných podmínek jako u předcházejících úpravách. Po uplynutí 24 hodin byly vzorky textilie usušeny při pokojové teplotě. Vzorky P-CH textilie a pro srovnání vzorky P textilie povrchově ošetřené stříbrem, mědí a benzyl benzoátem byly podrobeny kultivačním testům plísně A. repens. Pro průkaznost výsledků byly od každého typu povrchové úpravy použity na kultivační testy 2 vzorky P-CH textilie a 2 vzorky P textilie. Výsledky a vyhodnocení vlastností povrchových úprav P-CH textilie a P textilie po kultivačních testech jsou uvedeny v následujícím textu.

6.2.4

Hodnocení screeningových testů povrchových úprav textilie

Po vyjmutí vzorků z 0,05 M roztoku AgNO3 byla na povrchu vzorků pozorovatelná barevná změna povrchu. Přítomností světla došlo k oxidaci stříbra a vzniku oxidu stříbrného (Ag2 O) na povrchu textilie. To se projevilo hnědým zbarvením textilie, viz obrázek 6.1. U vzorků s mědí a benzyl benzoátem nebyla patrná žádná barevná změna textilie po ošetření v jednotlivých roztocích.

35

Obrázek 6.1: Zbarvení vzorku P-CH textilie po ošetření v 0,05 M roztoku AgNO3 Po 7denní kultivaci plísně A. repens jsme na Petriho miskách posuzovali, zda jednotlivé typy povrchových úprav polypropylenové textilie dokáží inhibovat růst testované plísně na těchto vzorkách. Na Petriho miskách jsme hodnotili růst A. repens a odečítali jsme inhibiční zónu, pokud se vytvořila. Výsledky kultivačních testů jsou shrnuty v níže uvedených tabulkách 6.2 a 6.3.

Druh textilie

P-CH textilie

Povrchová úprava textilie

Inhibiční zóna [mm]

Stupeň hodnocení

Popis růstu testované plísně na textilii

bez povrchové úpravy

0

C

růst na celém povrchu

0,05 M AgNO3

9, 4±0, 6

A

růst zcela potlačen

0,05 M Cu(NO3 )2 .3H2 O

0

B

růst částečně potlačen

0,05 M CuSO4 .5H2 O

0

C

růst na celém povrchu

1% benzyl benzoát

0

B

růst částečně potlačen

Tabulka 6.2: Vyhodnocení kultivačních testů povrchových úprav P-CH textilie

Druh textilie

P textilie

Povrchová úprava textilie

Inhibiční zóna [mm]

Stupeň hodnocení

Popis růstu testované plísně na textilii

0,05M AgNO3

0

B

růst částečně potlačen

0,05 M Cu(NO3 )2 .3H2 O

0

C

růst na celém povrchu

0,05 M CuSO4 .5H2 O

0 0

C

růst na celém povrchu

B

růst částečně potlačen

1% benzyl benzoát

Tabulka 6.3: Vyhodnocení kultivačních testů povrchových úprav P textilie

Pro srovnání jsme testovali i polypropylenovou textilii bez žádné povrchové úpravy. Při kultivačních testech se inhibiční zóna nevytvořila, nárůst plísně byl patrný na celém povrchu vzorku. Stupeň hodnocení byl C. 36

Shrnutí vyhodnocení kultivačních testů: Neopracovaná PP textilie ani textilie s nanesenou vrstvou chitosanu nevykazuje fungicidní efekt, jak je patrné z obrázků 6.2. Vzorky byly hustě porostlé plísní A. repens. Námi připravená textilie s vrstvou chitosanu nevykazuje fungicidní2 vlastnosti.

a)

b)

Obrázek 6.2: Kultivační testy A. repens na: a) P-CH textilii b) na neopracované P textilii Inhibiční zóna se vytvořila pouze kolem vzorku textilie s plazmovou úpravou, jehož povrch byl modifikován chitosanem a na jehož povrch byly adsorbovány ionty stříbra z roztoku AgNO3 o koncentraci 0,05 M. Takto připravený vzorek textilie vykazuje fungicidní efekt proti plísni A. repens. Na obrázku 6.3a) je fotografie P-CH textilie, na jejímž povrchu plíseň A. repens neroste, došlo k vytvoření zřetelné inhibiční zóny kolem vzorku textilie, která prokazuje fungicidní vlastnosti povrchové úpravy P-CH textilie s ionty stříbra. Pro srovnání je na obrázku 6.3b) zobrazena kultivace plísně na P textilii s ionty stříbra. Je patrné, že na vzorku s chitosanem (P-CH textilie) je větší množství naadsorbovaného stříbra a vykazuje tedy lepší fungicidní vlastnosti než P textilie se stříbrem bez chitosanu.

a)

b)

Obrázek 6.3: Kultivační testy A. repens na textiliích: a) P-CH textilie, b) P textilie; vzorky textilií jsou ošetřené v 0,05M roztoku AgNO3

Na základě výsledků z tabulek 6.2 a 6.3 vyplývá, že ostatní použité chemikálie a ionty kovů se „v boji proti růstu plísně” neosvědčily. Jak na vzorku P-CH textilie, tak na vzorku P textilie, na kterých byly navázány ionty mědi Cu+ 2 z vodného roztoku Cu(NO3 )2 .3H2 O a z vodného roztoku CuSO4 .5H2 O, na testovaném vzorku textilie vyrostly po sedmidenní kultivaci žluté kolonie plísně A. repens. Koncentrace mědnatých iontů v textilii nebyla dostatečná k tomu, aby potlačila růst plísně. Inhibiční zóna se kolem vzorku nevytvořila, testovaná plíseň není citlivá k iontům mědi o koncentraci 0,05 M. 2

Fungicidní - ničící plísně

37

Vzorky netkané polypropylenové P-CH textilie a P textilie, jejichž povrchy byly modifikovány vodným roztokem benzyl benzoátu, nevykazují fungicidní efekt. Mají pouze fungistatický efekt 3 . Na vzorkách textilií vyrostlo v porovnání s vyrostlou kulturou kolem vzorku na agaru menší množství drobnějších kolonií. Benzyl benzoát, který je nejpoužívanější chemikálií v boji proti roztočům bytového prachu, zcela nepotlačuje růst kolonií plísně A. repens na textilii. Jelikož ani roztoky s ionty mědi ani benzyl benzoát nedokáží dostatečně inhibovat růst plísně na textilii, pro další experimenty byl používán pouze roztok AgNO3 , který potvrdil své fungicidní vlastnosti. Lepší fungicidní účinky vykazovala P-CH textilie, proto byly v následujících experimentech používány pouze vzorky P-CH textilie s navázanými ionty stříbra.

6.3 6.3.1

Porovnání s komerčním materiálem Testování sypkoviny StříbroAktiv

Z důvodu výskytu roztočů především v matracích a lůžkovinách vyvinula firma Seba T (Tanvald, Česká republika) sypkovinu se speciální certifikovanou úpravou StříbroAktiv. Sypkovina určená pro péřové náplně přikrývek a polštářů obsahuje aktivní stříbro ve tkanině, které by mělo působit proti roztočům, bakteriím a plísním. Z tohoto důvodu jsme chtěli ověřit fungicidní účinky této sypkoviny proti plísni Aspergillus repens. Sypkovina na rozdíl od netkané polypropylenové textilie nebyla opracována žádným výše uvedeným způsobem. Chtěli jsme pouze otestovat antimikrobiální vlastnosti tohoto materiálu deklarované výrobcem. Kruhové vzorky sypkoviny o průměru 55 mm byly podrobeny kultivačním testům. Na kultivační medium s plísňovou kulturou se vkládaly vzorky rubovou i lícovou stranou, abychom zjistili, která strana vykazuje lepší fungicidní vlastnosti. Výsledky kultivačních testů jsou uvedeny v následujícím textu.

6.3.2

Výsledky

U sypkoviny StříbroAktiv jsme testovali zvlášť rubovou i lícovou stranu. Fungicidní efekt však nevykazovala žádná strana sypkoviny. Obě dvě strany sypkoviny byly hustě porostlé testovanou plísní, jak je patrné z obrázku 6.4. Koncentrace stříbra ve tkanině sypkoviny StříbroAktiv patrně není dostatečná k tomu, aby zabránila růstu mikroorganismů. Výsledky kultivačních testů sypkoviny StříbroAktiv jsou shrnuty do tabulky 6.4. Námi připravená P-CH textilie s ionty stříbra vykazovala lepší fungicidní účinek než sypkovina StříbroAktiv.

3

Fungistatický- potlačující až zastavující růst plísní

38

a)

b)

Obrázek 6.4: Kultivační testy plísně A. repens: a) na rubové straně b) na lícové straně sypkoviny StříbroAktiv

Materiál

Inhibiční zóna [mm]

Stupeň hodnocení

Popis růstu testované plísně na textilii

Sypkovina StříbroAktiv-rub

0

C

růst na celém povrchu

Sypkovina StříbroAktiv-líc

0

C

růst na celém povrchu

Tabulka 6.4: Vyhodnocení kultivačních testů na sypkovině StříbroAktiv

Na obrázku 6.5 je SEM snímek, na kterém je zřetelná struktura vláken sypkoviny StříbroAktiv s navázaným stříbrem. Na první pohled je také patrné hustší uspořádání vláken v porovnání s uspořádáním vláken u netkané polypropylenové textilie.

Obrázek 6.5: Snímek z SEM: Sypkovina StříbroAktiv

39

6.4 6.4.1

Test na zjištění vhodné koncentrace roztoku AgNO3 Postup testu

Před testem vypírání textilie ve vodní lázni jsme chtěli zjistit, jaké minimální množství stříbra navázané na P-CH textilii již dokáže inhibovat růst testované plísně A. repens na vzorkách. Pro účely tohoto experimentu byly zvoleny koncentrace roztoku AgNO3 : 0,01 M, 0,05 M a 0,1 M. Vzorky P-CH textilie byly v roztocích AgNO3 o stanovených koncentracích ponechány 1 hodinu a 24 hodin za stálého míchání na elektromagnetické míchačce při rychlosti 300 rpm a bez přístupu světla. Po usušení vzorků při pokojové teplotě probíhaly na takto připravených vzorkách kultivační testy. Na základě vyhodnocení kultivačních testů byla zvolena vhodná koncentrace roztoku AgNO3 pro adsorpci stříbra na textilii. Výsledky kultivačních testů jsou uvedeny v následujícím textu.

6.4.2

Výsledky

Výsledky kultivačních testů pro zjištění vhodné koncentrace roztoku AgNO3 pro P-CH textilii jsou uvedeny v tabulce 6.5. Z tabulky je patrné, že účinky proti plísni vykazuje P-CH textilie, která byla ošetřena v roztoku AgNO3 o koncentracích 0,05 M a 0,1 M. Fungicidního efektu dosahovaly jak vzorky, které byly v roztoku ponechány 1 hodinu, tak i 24 hodin. Textilie, která byla ošetřena v 0,01 M roztoku AgNO3 , se jevila jako neúčinná. Kolonie plísně se objevily na okrajích vzorků, neboť koncentrace stříbra nebyla dostatečná na úplnou inhibici.

Koncentrace AgNO3 / doba nanášení [M/h]

Inhibiční zóna [mm]

Stupeň hodnocení

Popis růstu testované plísně na textilii

0,1 M / 1 h

9±2

A

růst zcela potlačen

0,1 M / 24 h

9±1

A

růst zcela potlačen

0,05 M / 1 h

6±4

A

růst zcela potlačen

0,05 M / 24 h

5±2

A

růst zcela potlačen

0,01 M / 1 h

0

B

růst částečně potlačen

0,01 M / 24 h

0

B

růst částečně potlačen

Tabulka 6.5: Výsledky kultivačních testů P-CH textilie s ionty stříbra nanášených z roztoků AgNO3 o různých koncentracích

Výsledkem těchto testů byla volba vhodného roztoku AgNO3 . Pro následující test na vypírání stříbra ze vzorků textilie byl zvolen roztok o koncentraci 0,05 M a 24 hodinové nanášení. Domnívali jsme se, že 24 hodin by byla dostatečně dlouhá doba, během které by se na vzorky navázalo dostatečné množství stříbra vykazující fungicidní účinek a po vypírání by i přesto zůstalo na textilii navázané dostatečné množství stříbra a textilie by tak stále vykazovala fungicidní vlastnosti. Jelikož se v níže uvedeném testu tato koncentrace roztoku projevila jako neúčinná, přistoupili jsme také k použití roztoku o koncentraci 0,1 M.

40

6.5

Test uvolnění stříbra ze vzorků textilie po jednom vyprání

Dalším úkolem experimentální části diplomové práce bylo zjištění, zda bude P-CH textilie i po vyprání ve vodní lázni vykazovat fungicidní vlastnosti proti plísni A. repens. Uvolňování stříbra ze vzorků jsme testovali v různých typech vodních lázní a při různých teplotách. Pracovali jsme se dvěma různě ošetřenými P-CH textiliemi: • P-CH textilie s adsorbovanými ionty stříbra z roztoku AgNO3 o koncentraci 0,05 M • P-CH textilie neutralizovaná v NH3 a s adsorbovanými ionty stříbra z roztoku AgNO3 o koncentraci 0,1 M

6.5.1

Ošetření P-CH textilie v 0,05 M roztoku AgNO3

6.5.1.1

Postup praní

Na základě předchozích úvah o volbě vhodné úpravy textilie byly pro test vypírání stříbra ze vzorků použity pouze vzorky P-CH textilie. V experimentu na zjištění koncentrace se ukázalo, že na textilii, která byla ošetřena v 0,05 M roztoku AgNO3 , se naadsorbuje dostatečné množství stříbra, které je účinné proti testované plísni. Proto na tento test byla zvolena právě koncentrace roztoku AgNO3 0,05 M. Vzorky textilie byly v 0,05 M roztoku AgNO3 ponechány 24 hodin, při pokojové teplotě a za stálého míchání při rychlosti 300 rpm. Po uschnutí jsme 4 sady vzorků textilii podrobili procesu praní ve 4 typech vodních lázní. • 1. sada vzorků byla praná po dobu 10 minut ve studené lázni při teplotě 22 °C. • 2., 3. a 4. sada vzorků byly podrobeny praní v ultrazvukové čističce BANDELIN SONOREX DIGITEC při teplotě 60 °C: –

2. sada vzorků textilie byla praná 10 minut

–

3. sada vzorků textilie byla praná 30 minut

–

4. sada vzorků textilie se prala po dobu 30 minut s přídavkem 1 g pracího prášku Bonux.

Vypírací lázeň obsahovala 100 ml deionizované vody. Po praní byly vzorky usušeny při pokojové teplotě bez přístupu světla a následně byly použity pro kultivační testování, ve kterém jsme opět hodnotili fungicidní účinek povrchové úpravy připravené textilie.

6.5.1.2

Výsledky

Po sedmidenní kultivaci plísní jsme hodnotili účinek stříbra ve vypraných vzorkách textilie, který se projevil na růstu kolonií při opětovných kultivačních testech plísně. Souhrnné výsledky jsou shrnuty do tabulky 6.6.

41

Způsob praní

Inhibiční zóna [mm]

Stupeň hodnocení

Popis růstu testované plísně na textilii

Bez vypírání

6±2

A

růst zcela potlačen

Studená lázeň, 10 min., 22 °C

0

B

růst částečně potlačen

Ultrazvuk. lázeň, 10 min., 60 °C

0

B

růst částečně potlačen

Ultrazvuk. lázeň, 30 min., 60 °C

0

C

růst na celém povrchu

Ultrazvuk. lázeň, 30 min., 60 °C, prací prášek Bonux

0

A

růst zcela potlačen

Tabulka 6.6: Výsledky kultivačních testů P-CH textilie ošetřené v 0,05 M roztoku AgNO3

Z tabulky je patrné, že vzorky textilie, které nebyly podrobeny praní, vykazují největší antimikrobiální efekt vůči plísním. Důvodem těchto antimikrobiálních vlastností jsou přítomné ionty stříbra, které nebyly vyplaveny do vodní lázně. U vzorků textilií vypraných v ultrazvukové čističce s přídavkem pracího prášku se sice inhibiční zóna kolem vzorku nevytvořila, ale růst na vzorku byl zcela potlačen, proto tyto vzorky můžeme považovat za účinné. Vzorky, které byly podrobeny vypírání ve vodní lázni při teplotách 22 °C a 60 °C po dobu 10 minut, vykazovaly částečné potlačení růstu plísně. U vzorků praných 30 minut v ultrazvukové lázni při teplotě 60 °C byly tyto antimikrobiální vlastnosti potlačeny z důvodu vyplavení iontů stříbra do vodní lázně.

6.5.2 6.5.2.1

P-CH textilie neutralizovaná v NH3 , ošetřená v 0,1 M roztoku AgNO3 Postup vypírání

Protože se koncentrace 0,05 M roztoku AgNO3 neosvědčila, testovali jsme také vzorky textilie ošetřené v 0,1 M roztoku AgNO3 . Při vypírání textilie ošetřené v 0,05 M roztoku AgNO3 jsme si všimli, že se chitosan ve vypírací lázni rozpouštěl (zbarvení vypírací lázně do žluta). Rozpouštění chitosanu bylo zřejmě způsobeno díky zbytkům kyseliny octové. Společně s desorpcí stříbra tak docházelo k uvolňování chitosanu z polypropylenové textilie. Proto jsme neutralizovali vzorky P-CH textilie amoniakem (NH3 , p.a.). Pro test s praní jsme připravili tři sady vzorků P-CH textilie s různou posloupností nanášení jednotlivých složek na povrch textilie: P-CH textilie označená jako chitosan-čpavek-stříbro První sada vzorků P-CH textilie byla před samotným ošetřením v roztoku AgNO3 proplachována (místo v deionizované vodě) ve 20% roztoku čpavku, následně ve vodě do té doby, dokud pH vodní lázně nebylo neutrální. Teprve po uschnutí byla textilie ponořena do 0,1 M roztoku AgNO3 . Vzorky byly v roztoku AgNO3 ponechány 24 hodin za stálého míchání na elektromagnetické míchačce při rychlosti 300 rpm a bez přístupu světla. Po uplynutí stanovené doby byly vzorky usušeny při pokojové teplotě bez přístupu světla. Takto připravená sada vzorků bude v následujícím textu označována jako chitosan-čpavek-stříbro.

42

P-CH textilie označená jako chitosan-voda-stříbro-čpavek Druhá sada vzorků P-CH textilie byla vyprána nejprve v deionizované vodě a po uschnutí při pokojové teplotě bez přístupu světla byla dána do 0,1 M roztoku AgNO3 na 24 hodin. Vzorky byly během procesu nanášení promíchávány na elektromagnetické míchačce při rychlosti 300 rpm. Po uschnutí při pokojové teplotě byly vzorky vyprány ve 20% roztoku čpavku, následně ve vodě a znovu byly usušeny. Takto připravená sada vzorků bude v následujícím textu označována jako chitosan-voda-stříbro-čpavek. P-CH textilie označená jako chitosan-voda-stříbro Třetí sada vzorků P-CH textilie byla vyprána v deionizované vodě a poté byla ponořena do 0,1 M roztoku AgNO3 na dobu 24 hodin. Během procesu nanášení bylo opět zaručeno promíchávání roztoku. Po uplynutí stanovené doby byly vzorky usušeny při pokojové teplotě bez přístupu světla. Takto připravená sada vzorků bude v následujícím textu označována jako chitosan-voda-stříbro. Tyto tři sady P-CH textilií s různou posloupností povrchových úprav jsme podrobili praní v různých typech vodních lázní: • Studená lázeň o teplotě 22 °C. Vzorky byly při vypírání ve studené lázni míchány na elektromagnetické míchačce při rychlosti 300 rpm • Teplá lázeň o teplotě 60 °C • Teplá lázeň o teplotě 60 °C, přídavek 1 g pracího prášku značky Bonux • Ultrazvuková lázeň o teplotě 60 °C Doba praní těchto tří sad vzorků textilií v jednotlivých typech vodních lázní byla nastavena na 30 minut při objemu vypírací lázně 100 ml deionizované vody. Každá sada vzorků byla praná pouze jedenkrát. 6.5.2.2

Výsledky

Při přípravě P-CH textilie s označením chitosan-čpavek-stříbro byla P-CH textilie proplachována místo v deionizované vodě ve 20% roztoku amoniaku NH3 . Při tomto proplachování reaguje kyselina octová (navázaná na chitosanu) s amoniakem podle rovnice: CH3 COOH + NH3 → CH3 COONH4 .

(6.1)

Při této reakci vznikne octan amonný CH3 COONH4 , který je dobře rozpustný ve vodě. Po promytí textilie v roztoku amoniaku byla v dalším kroku textilie proplachována v deionizované vodě tak dlouho, dokud pH nebylo neutrální. Při přípravě P-CH textilie s označením chitosan-voda-stříbro-čpavek došlo na vzorkách textilií ošetřených v roztoku AgNO3 k navázání iontů stříbra na textilii. Tyto ionty stříbra se na vzduchu srážely jako tmavě hnědý oxid stříbrný Ag2 O. Při proplachování vzorků v amoniaku je Ag2 O rozpustný v nadbytku amoniaku a vzniká komplex [Ag(NH3 )2 ]+ . Reakce je popsána rovnicí: Ag2 O + 4NH3 + H2 O → 2 [Ag(NH3 )2 ]+ + 2OH− .

43

(6.2)

Při vkládání vzorků do vodní lázně s pracím práškem došlo ke zbarvení vodní lázně i vzorků. Zbarvení vodní lázně, do které byly vloženy vzorky chitosan-voda-stříbro a chitosan-čpavek-stříbro, bylo šedočerné. U lázně se vzorky textilie chitosan-voda-stříbročpavek byla lázeň zbarvená do světle modré barvy. Zbarvení bylo způsobeno pracím práškem. Vybarvení vzorků po praní ve vodní lázni s pracím práškem je zobrazeno na obrázku 6.6.

a)

b)

c)

Obrázek 6.6: Zbarvení vzorků po vyprání v teplé lázni s pracím práškem při teplotě 60 °C po dobu 30 minut: a) chitosan-voda-stříbro, b) chitosan-voda-stříbro-čpavek c) chitosan-čpavek-stříbro Jak už bylo zmíněno, při předchozím vypírání jsme si všimli, že se během praní chitosan ve vodní lázni rozpouštěl, proto jsme museli kontrolovat pH lázně jak před, tak i po vyprání. Zkoumali jsme pH studené lázně, do které bylo dáno 5 vzorků P-CH textilie s povrchovou úpravou chitosan-čpavek a chitosan-voda, na kterých nebylo ještě navázané stříbro. Hodnoty pH byly stanoveny Orion ROSS kombinovanou pH elektrodou. Objem vodní lázně byl 100 ml a vzorky v ní byly po dobu 30 minut. Hodnota pH vodní lázně bez vzorků P-CH textilie s povrchovou úpravou chitosan-čpavek byla 5,6 a po vyndání vzorků byla hodnota pH 6,5. Hodnota pH vypírací lázně bez vzorků P-CH textilie s povrchovou úpravou chitosan-voda byla 5,8 a po vyndání vzorků klesla hodnota pH z 5,8 na 5,2. Při praní vzorků v jednotlivých typech vodních lázní jsme kontrolovali pH vodní lázně prostřednictvím pH indikátorů (papírkové lakmusové proužky). pH vodní lázně u sady vzorků chitosan-čpavek-stříbro a chitosan-voda-stříbro-čpavek byly před i po praní stejné. Při vypírání ve studené lázni při 22 °C, v teplé lázni při 60 °C a v ultrazvukové lázni bez pracího prášku byla hodnota pH vypírací lázně neutrální. pH ultrazvukové lázně s pracím práškem bylo stanoveno jako silně zásadité, dosahovalo hodnoty 12. Při vypírání sady vzorků chitosan-voda-stříbro hodnota pH ve všech vypíracích lázních poklesla. Hodnota pH všech vypíracích lázní, kromě ultrazvukové lázně s pracím práškem, klesla z hodnoty pH 7 před praním na hodnotu pH 6 po vyprání. Hodnota pH vodní lázně s pracím práškem klesla z hodnoty pH 12 na hodnotu pH 11. Pokles pH vypírací lázně se vzorky chitosan-voda-stříbro je zřejmě způsobeno rozpouštěním chitosanu ve vodě. Výsledky kultivačních testů na vzorkách P-CH textilií, které prošly výše popsanými druhy vodních lázní, jsou uvedeny v následujících tabulkách 6.7, 6.8 a 6.9.

44

Způsob vypírání

Inhibiční zóna [mm]

Stupeň hodnocení

Popis růstu testované plísně na textilii

Bez vypírání

12 ± 0

A

růst zcela potlačen

Studená lázeň, 30 min, 22,5 °C

0

A

růst zcela potlačen

Teplá lázeň, 30 min, 60 °C

0

A

růst zcela potlačen

Ultrazvuk. lázeň, 30 min, 60 °C

0

A

růst zcela potlačen

Teplá lázeň, 30 min, 60 °C, prací prášek Bonux

6±1

A

růst zcela potlačen

Tabulka 6.7: Výsledky kultivačních testů na P-CH textilii s označením chitosan-voda-stříbro

Způsob vypírání

Inhibiční zóna [mm]

Stupeň hodnocení

Popis růstu testované plísně na textilii

Bez vypírání

10 ± 4

A

růst zcela potlačen

Studená lázeň, 30 min, 22,5 °C

0

A

růst zcela potlačen

Teplá lázeň, 30 min, 60 °C

0

A

růst zcela potlačen

Ultrazvuk. lázeň, 30 min, 60 °C

0

A

růst zcela potlačen

Teplá lázeň, 30 min, 60 °C, prací prášek Bonux

8±1

A

růst zcela potlačen

Tabulka 6.8: Výsledky kultivačních testů P-CH textilie s označením chitosan-čpavek-stříbro

Způsob vypírání

Inhibiční zóna [mm]

Stupeň hodnocení

Popis růstu testované plísně na textilii

Bez vypírání

0

C

růst na celém povrchu

Studená lázeň, 30 min, 22,5 °C

0

C

růst na celém povrchu

Teplá lázeň, 30 min, 60 °C

0

C

růst na celém povrchu

Ultrazvuk. lázeň, 30 min, 60 °C

0

C

růst na celém povrchu

Teplá lázeň, 30 min, 60 °C, prací prášek Bonux

0

C

růst na celém povrchu

Tabulka 6.9: Výsledky chitosan-voda-stříbro-čpavek

kultivačních

testů

45

P-CH

textilie

s

označením

Z kultivačních testů vyplývá, že fungicidní účinek vykazují po jednom cyklu praní pouze dvě ze tří sad vzorků P-CH textilie s posloupností povrchových úprav označených jako chitosan-voda-stříbro a chitosan-čpavek-stříbro. Růst plísně u těchto sad byl potlačen na všech vzorkách a tedy vzorky, které byly vyprány ve všech čtyrech typech prostředí, jsou účinné proti plísni A. repens. Inhibiční zóna byla měřitelná kromě vzorků, které nebyly vyprány, ještě u vzorků vypraných v teplé lázni s pracím práškem a to jak u vzorků sady chitosan-voda-stříbro, tak i u vzorků chitosan-čpavek-stříbro. Vzorky s posloupností povrchových úprav označených jako chitosan-voda-stříbro-čpavek nevykazují fungicidní efekt. Na snímkách z SEM (obrázek 6.7) jsou zobrazeny vlákna P-CH textilie tří typů povrchových úprav s navázanými ionty stříbra, které nebyly podrobeny žádnému způsobu praní. Z obrázku 6.7c) je patrné uvolnění vrstvy chitosanu z polypropylenového vlákna.

a)

b)

c) Obrázek 6.7: SEM snímky vzorků P-CH textilie, u kterých nebylo provedeno praní: a) chitosan-voda-stříbro b) chitosan-čpavek-stříbro c) chitosan-voda-stříbro-čpavek

46

6.6 6.6.1

Test mnohočetného praní P-CH textilie Postup

Vzhledem k časové náročnosti naplánovaného testu dlouhodobého vypírání jsme se rozhodli podrobit testu mnohočetného dlouhodobého praní pouze jednu posloupnost povrchových úprav P-CH textilie. Na základě výsledků stanovení stříbrných iontů Ag+ potenciometrickou titrací (viz kapitola 7.5) a na základě předpokladu, že u vzorků chitosan-voda-stříbro může během procesu mnohočetného praní dojít k většímu rozpouštění chitosanu (a tím i k většímu uvolňování stříbra z textilie do vodní lázně), byla vybrána posloupnost povrchových úprav chitosan-čpavek-stříbro. Postup přípravy vzorků textilie s touto povrchovou úpravou je uveden v sekci 6.5.2. Na tento test byly využity dvě sady vzorků chitosan-čpavek-stříbro. Bylo zvoleno praní v ultrazvukové lázni, které mělo napodobit mechanické odírání textilie při praní v pračce. Sady vzorků byly vypírány v ultrazvukové čističce při teplotě 60 °C po dobu 30 minut. Každá sada obsahovala 25 vzorků. Vzorky z každé sady byly prány dohromady. • 1. sada vzorků byla praná bez pracího prášku • 2. sada byla praná s přídavkem pracího prášku Bonux Po třetím cyklu praní bylo z každé sady odebráno 5 vzorků, po pátém cyklu praní bylo ze sady obsahující pouze 20 vzorků odebráno 8 vzorků a ze zbývajících vzorků jsme po desátém cyklu praní odebrali 12 vzorků. Tyto odebrané vzorky sloužily na kultivační testy a na stanovení množství stříbra potenciometrickou titrací (viz dále v kapitole 7.6). Počáteční objem, v němž byla každá sada vzorků praná, byl 1 dm3 deionizované vody. Do jedné prací lázně byly přidány 4 g pracího prášku Bonux. Po každém odebrání vzorků bylo množství pracího prášku a objem vody snížen tak, aby zůstal zachován poměr množství vody vodní lázně a pracího prášku na počet vzorků textilie.

6.6.2

Výsledky

Při vkládání vzorků do vodní lázně s pracím práškem došlo opět ke zbarvení lázně i vzorků do černa. Při druhém a třetím praní byla vodní lázeň zbarvená do šeda. V dalších cyklech praní již byla vodní lázeň čirá. Vzorky zůstaly i po deseti vypráních zbarvené do černa. Výsledky kultivačních testů jsou shrnuty do tabulek 6.10, 6.11.

Četnost praní

Inhibiční zóna [mm]

Stupeň hodnocení

Popis růstu testované plísně na textilii

Bez praní

10 ± 4

A

růst zcela potlačen

3x vyprané

9±1

A

růst zcela potlačen

5x vyprané

6±3

A

růst zcela potlačen

10x vyprané

4±2

A

růst zcela potlačen

Tabulka 6.10: Výsledky kultivačních testů P-CH textilie s označením chitosan-čpavek-stříbro, prané v ultrazvukové lázni s pracím práškem, 60 °C, 30 minut

47

Četnost praní

Inhibiční zóna [mm]

Stupeň hodnocení

Popis růstu testované plísně na textilii

Bez praní

10 ± 4

A

růst zcela potlačen

3x vyprané

0

C

růst po celém vzorku

5x vyprané

0

C

růst po celém vzorku

10x vyprané

0

C

růst po celém vzorku

Tabulka 6.11: Výsledky kultivačních testů P-CH textilie s označením chitosan-čpavek-stříbro, prané v ultrazvukové lázni, 60 °C, 30 minut

Jak je patrné z výsledků kultivačních testů, pouze vzorky vyprané ve vodní lázni s přídavkem pracího prášku vykazovaly fungicidní efekt. Inhibiční zóna kolem vzorku byla měřitelná i po desátém cyklu praní, jak je patrné z obrázku 6.8a). Naopak u vzorků, které byly vyprány v ultrazvukové lázni bez pracího prášku, došlo ke ztrátě fungicidních vlastností již během prvních cyklů vypírání. Po třetím cyklu praní již byly vzorky neúčinné proti testované plísni. Z obrázku 6.8b) je patrný nárůst kolonií plísně A. repens na vzorku, který byl 10x vypraný ve vodní lázni bez pracího prášku.

a)

b)

Obrázek 6.8: Kultivační testy plísně A. repens na vzorkách P-CH textilie s označením chitosan-čpavek-stříbro vypraných 10x v ultrazvukové lázni: a) s přídavkem pracího prášku značky Bonux b) bez pracího prášku Ze snímku SEM (obrázek 6.9) je patrné vytvoření klastrů stříbra na povrchu P-CH textilie (chitosan-čpavek-stříbro), která byla neutralizována ve 20% roztoku čpavku a následně vyprána v lázni s pracím práškem značky Bonux. I po deseti cyklech praní je na povrchu jednotlivých vláken P-CH textilie viditelné velké množství stříbra (6.9a). Naopak na povrchu vláken P-CH textilie, která byla vyprána ve vodní lázni bez přídavku pracího prášku, bylo množství navázaného stříbra na povrchu vláken po deseti vypráních zanedbatelné.

48

a)

b)

Obrázek 6.9: Snímky z SEM: Vzorky P-CH textilie s označením chitosan-čpavek-stříbro vyprané 10x v ultrazvukové lázni: a) s pracím práškem značky Bonux b) bez pracího prášku

49

Kapitola 7

Stanovení Ag+ iontů potenciometrickou titrací Závěrečným úkolem diplomové práce bylo kvantitativní stanovení množství navázaných iontů stříbra na vzorkách textilií. Stanovení množství stříbra bylo založeno na metodě potenciometrické titrace. Experimentální aparatura používaná při potenciometrické titraci je zobrazena na obrázku 7.1. Základ této aparatury tvoří pH/ISE metr s označením Orion 4-Star Benchtop od firmy Thermo Fisher Scientific. Další součásti aparatury jsou: kombinovaná iontově selektivní elektroda, teploměr, elektromagnetická míchačka VARIOMAG POLY a odměrná nádoba, v níž probíhala samotná titrace.

Obrázek 7.1: Aparatura pro potenciometrickou titraci: 1 - kombinovaná ISE, 2 - pH/ISE metr, 3 - teploměr, 4 - elektromagnetická míchačka, 5 - stojan, 6 - titrační nádoba Nejdůležitější částí této aparatury je iontově selektivní kombinovaná elektroda PerfectION™ comb Ag/S2 Lemo (od firmy Mettler-Toledo), která je ukázána na obrázku 7.2. Kombinovaná elektroda se skládá z indikační elektrody a integrované reference, proto k měření není potřeba samotná referenční elektroda. Referenčním elektrolytem je Elektrolyt B (roztok AgCl). 50

Iontově selektivní elektroda obsahuje membránu z tuhé fáze.

Obrázek 7.2: Iontově selektivní perfectION™ comb Ag/S2 Lemo kombinovaná elektroda Průběh potenciometrické titrace probíhal v následujících krocích: regenerace ISE → kalibrace ISE → příprava vzorků na titraci → titrace. Provedení jednotlivých kroků je uvedeno v následujícím textu.

7.1 7.1.1

Jednotlivé kroky titrace Regenerace ISE

Před samotným zahájením experimentu a před kalibrací ISE bylo nutné elektrodu regenerovat, aby došlo k její aktivaci. Regenerace se prováděla ponořením ISE do kondiciovaného (regeneračního) roztoku AgNO3 , jehož složení se mělo co nejvíce podobat složení kalibračních roztoků. Koncentrace regeneračního roztoku byla 0,01 M. Elektroda byla v tomto roztoku ponořená nejméně 30 minut před zahájením kalibrace.

7.1.2

Kalibrace ISE

Aby bylo možné objektivně určit hodnoty koncentrace iontů Ag+ , musela být nejprve elektroda zkalibrována. Kalibraci stačilo provést vždy jedenkrát za den před zahájením testovací fáze na ISE, čímž byla ISE připravena k objektivnímu měření. Samotná kalibrace spočívala v proměření standardních kalibračních roztoků AgNO3 , jenž byly připraveny do plastových Erlenmayerových baněk o objemu 100 ml. Koncentrace kalibračních roztoků AgNO3 byly: 0,0001 M, 0,001 M a 0,01 M. Abychom získali roztoky požadované koncentrace, připravovali jsme je metodou postupného ředění zásobního 1M roztoku AgNO3 . Kalibrační roztoky byly uchovávány v plastových nádobách bez přístupu světla. Měření kalibračních roztoků probíhala od roztoků s nejnižší koncentrací k nejvyšší koncentraci. Po každém proměření kalibračního roztoku bylo potřeba elektrodu a teplotní čidlo opláchnout v deionizované vodě, důležité bylo řádně opláchnout i membránu elektrody.

7.1.3

Příprava vzorků na titraci

Iontově selektivní elektroda dokáže stanovit pouze ionty Ag+ přítomné v roztoku, proto bylo potřeba ionty stříbra (navázané na P-CH textilii na vrstvě chitosanu) uvolnit do vodného prostředí.

51

Abychom uvolnili navázané stříbro pro analýzu jeho množství, byly vzorky P-CH textilie ponořeny do 7 M roztoku kyseliny dusičné HNO3 (≥65 %, p.a., Sigma Aldrich) o objemu 10 ml. Roztok byl připraven do plastových Erlenmayerových baněk (objem 100 ml). Do roztoku bylo vždy vloženo takové množství vzorků P-CH textilie, abychom z analyzovaného roztoku s těmito vzorky P-CH textilie (počet kusů závisel na předpokládané koncentraci iontů přítomných po vypíracích procedurách) dokázali správně vyhodnotit bod titrace na základě změřitelného potenciálu. Vzorky, u kterých jsme předpokládali větší množství navázaného stříbra (např. vzorky P-CH textilie bez vypírání) byly použity v menším počtu kusů než vzorky s menším množstvím navázaného stříbra (vzorky P-CH textilií mnohokrát vyprané ve vodní lázni), které byly do analyzovaného roztoku dány ve více kusech. Díky větší koncentraci přítomných iontů stříbra rozpuštěných v analyzovaném roztoku (tato koncentrace je zajištěná volbou počtu kusů P-CH textilie) byl dosažen viditelnější průběh titrační křivky, z níž jsme mohli spolehlivěji určit bod titrace. Hodnota pH tohoto roztoku byla 1. Podle výsledků uvedených v práci [84] by se měl při této hodnotě pH veškerý chitosan rozpustit. Vzorky byly ponechány v tomto roztoku po dobu 45 minut v termostatu Memert při teplotě 60 °C. Po uplynutí stanovené doby byl objem analyzovaného roztoku se vzorky P-CH textilie zředěn na objem 50 ml, ze kterého byl odpipetován objem 10 ml do titrační nádoby, jenž sloužil k titraci.

7.1.4

Průběh titrace

Titrace probíhala bez přítomnosti vzorků P-CH textilie v titrační nádobě, neboť by byly překážkou při průběhu procesu titrace. Titrační nádoba s analyzovaným roztokem byla umístěna na elektromagnetickou míchačku s nastavenou rychlostí míchání 300 rpm. Během titrace bylo zajištěno konstantní promíchávání tohoto roztoku magnetickým míchadlem, které by mělo být umístěné pod elektrodou a jehož poloha by se během titrace neměla měnit. Do titrační nádoby byla poté vložena iontově selektivní elektroda (ISE) a teploměr. Titrace probíhala bez přístupu světla. Proces titrace spočíval v přidávání zvoleného titračního činidla o známé koncentraci k analyzovanému roztoku. Koncentrace titračního činidla by měla být 10-20 krát větší než koncentrace analyzovaného roztoku. Ke stanovení iontů stříbra se nejčastěji používá titrační roztok NaCl nebo NaI. Pro účel této diplomové práce bylo zvoleno jako vhodné titrační činidlo roztok NaCl (puriss p.a., ACS, ≥ 99,5 % (AT)). Roztok NaCl byl k analyzovanému roztoku přidáván v jednotlivých krocích o objemu v rozmezí 50-100 µl. Chlorid sodný reagoval se stříbrem za vzniku nerozpustného chloridu stříbrného (AgCl). Po každém přidání činidla do analyzovaného roztoku byla odečtena hodnota potenciálu z pH/ISE metru. Proces přidávání činidla byl několikrát opakován, abychom z odečítaných hodnot dokázali sestrojit titrační křivku. Titrační křivka vynesená do grafu vypovídá o závislosti potenciálu na objemu přidávaného titračního činidla NaCl. Průběh titrační křivky je vynesen do grafu na obrázku 7.3.

52

Obrázek 7.3: Graf závislosti potenciálu na objemu spotřebovaného titračního činidla NaCl Z grafu je patrné, že na počátku titrace se mění potenciál pozvolna, tudíž můžeme titrační činidlo přidávat po větších dávkách (100 µl). Dosažení titračního bodu jsme poznali z prudké změny hodnot potenciálu, kdy náhle došlo k výraznému poklesu potenciálu, proto je doporučeno kolem bodu titrace snížit množství přidávaného titračního činidla (v našem případě 50 µl). Hodnoty potenciálu jsme odečítali i po překročení bodu titrace, abychom dokázali objektivně zakreslit průběh titrační křivky. V programu Microcal Origin 6.0 byl pomocí první a druhé derivace všech bodů titrační křivky určen skutečný bod titrace a tomuto bodu odpovídající objem přidávaného titračního činidla NaCl. Z tohoto objemu v bodě titrace a na základě stechiometrie rovnice: AgNO3 (aq) + NaCl(aq) → AgCl(s) + NaNO3 (aq)

(7.1)

byla stanovena koncentrace iontů stříbra cAg+ v analyzovaném roztoku prostřednictvím matematického vztahu: c(Ag+ ) =

nAg ct Vt . , nt VAg

(7.2)

kde nAg je látkové množství Ag, nt je látkové množství titračního činidla, ct je koncentrace titračního činidla, Vt je objem spotřebovaného titračního činidla a VAg je objem roztoku se stříbrem. Častěji než koncentrace nás zajímá výsledná hmotnost stříbra v analyzovaném roztoku. Hmotnost analyzované složky z roztoku (v našem případě se jedná o ionty stříbra) se vypočítá ze vztahu: mAg = Vt .ct .ft .MAg .F,

53

(7.3)

kde Vt je objem spotřebovaného titračního činidla, ct je koncentrace titračního činidla, ft je titrační faktor (ft = nAg /nt ), MAg je molární hmotnost stříbra a F je koeficient ředění (F = Vcelk. / Vtit. ). Titrace pro každý vzorek byla zopakována dvakrát. Aktivní plocha elektrody musí být neustále ve styku s vodným roztokem, aby nedošlo k jejímu vyschnutí. Z toho důvodu byla elektroda po skončení experimentu ponořena do uchovávacího roztoku s elektrolytem B, který byl připraven smícháním pěti kapek elektrolytu B se 100 ml destilované vody.

7.2 7.2.1

Test na rozpouštění chitosanu Provedení testu

Jak bylo výše uvedeno, chitosan by se měl v 7 M roztoku kyseliny dusičné zcela rozpustit. Ověření jsem provedli tak, že jsme vzorky vytažené ze zředěného roztoku kyseliny dusičné po usušení na několik sekund ponořili do barviva Acid Red. Předpokládali jsme, že pokud je všechen chitosan uvolněn z textilie, barvivo by se nemělo na polypropylenové textilii, která je hydrofobní, navázat. Po provedení tohoto testu však nedokážeme jednoznačně potvrdit, zda došlo k úplnému uvolnění chitosanu, který byl navázán na vzorku textilie. Existuje i možnost, že se textilie vybarvila v důsledku plazmového opracování textilie. Provedli jsme tedy jiný test. Vzali jsme 2 sady P-CH textilie s povrchovou úpravou chitosan-voda a chitosan-čpavek. Právě u těchto dvou typů povrchových úprav jsme nejčastěji stanovovali množství navázaného stříbra na textilii. Na textilii ještě nebylo aplikováno stříbro. Každá sada obsahovala 20 vzorků. Tyto sady vzorků zvážené na analytických vahách Denver Instrument SI-234A (citlivost vah 0,0001 g) byly dány do 20 ml 7 M roztoku HNO3 . Roztok byl umístěn do termostatu na 45 minut s teplotou nastavenou na 60 °C. Po uplynutí stanovené doby a následném usušení byly vzorky znovu zváženy na analytických vahách. Z rozdílu hmotností jsme stanovili úbytek chitosanu ze vzorků textilie.

7.2.2

Výsledky

Výsledky druhého testu: Množství chitosanu navázaného na sadách P-CH textilie před a po vyluhování v 7 M roztoku HNO3 jsou uvedena v tabulce 7.1. Povrchová úprava

mchit. před testem [mg]

mchit. po testu [mg]

zůstatek chitosanu [%]

chitosan-čpavek

20 ± 4

10 ± 2

50,1

chitosan-voda

17 ± 4

6±2

37,0

Tabulka 7.1: Množství chitosanu navázaného na textilii před a po výluhu v 7 M roztoku HNO3

Na plazmatem aktivované textilii zůstalo v případě povrchové úpravy chitosan-čpavek po výluhu v roztoku kyseliny dusičné navázáno 50,1 % původního množství chitosanu. U sady vzorků s povrchovou úpravou chitosan-voda došlo v roztoku kyseliny dusičné k většímu rozpouštění chitosanu (zbytkové množství chitosanu činilo 37,0 %), přesto se ho nepodařilo zcela odstranit. 54

7.3 7.3.1

Test adsorpce stříbra z vodného roztoku AgNO3 Provedení testu

Předmětem tohoto testu bylo určení množství stříbra, které se navázalo na chitosan z vodného roztoku AgNO3 v závislosti na době nanášení stříbra na vzorky z roztoku AgNO3 . Pro tento test byla použita P-CH textilie s označením chitosan-voda-stříbro. Proces nanášení iontů stříbra z roztoku AgNO3 o koncentraci 0,1 M probíhal po dobu 1 hodiny, 24, 48 a 72 hodin za stálého míchání na elektromagnetické míchačce. Rychlost míchání byla nastavena na hodnotu 300 rpm. Roztoky AgNO3 se vzorky P-CH textilie byly v Erlenmayerových baňkách chráněny před denním světlem aluminiovou fólií. Po uplynutí stanovené doby byly vzorky P-CH textilie (označené chitosan-voda-stříbro) z roztoků vyjmuty a usušeny bez přístupu světla při pokojové teplotě. Následně bylo u těchto vzorků stanoveno množství navázaného stříbra potenciometrickou titrací (postup podle kapitoly 7.1.3 a 7.1.4).

7.3.2

Výsledky

Výsledkem testu je stanovení množství adsorbovaného stříbra na jednom vzorku P-CH textilie (mAg+ na vzorku) a přepočet množství stříbra na 1 g chitosanu (mAg+ na 1g chit.). Výsledky jsou shrnuty do tabulky 7.2. Při procesu nanášení stříbra z vodných roztoků AgNO3 na vzorky P-CH textilie došlo k poklesu hodnot pH tohoto roztoku.

Doba nanášení [hod] 1

mAg+ na vzorku [mg] 6, 2 ± 0, 1

mAg+ na 1g chit. [mg/g] 253, 6 ± 4, 2

24

6, 8 ± 0, 6

281, 2 ± 22, 6

48

7, 6 ± 1, 1

314, 7 ± 42, 4

72

9, 4 ± 0, 9

388, 7 ± 36, 7

Tabulka 7.2: Množství navázaného stříbra na P-CH textilie (chitosan-voda-stříbro) v závislosti na době nanášení

55

Pro lepší názornost byla tato závislost zpracována do grafické podoby.

Obrázek 7.4: Graf závislosti množství adsorbovaného stříbra na době nanášení z vodného roztoku AgNO3

Z obrázku 7.4 je patrné, že čím déle byly vzorky ponechány v roztoku AgNO3 , tím více stříbra se navázalo na povrch polypropylenové textilie. Z časového důvodu i ekonomického hlediska se domníváme, že 24 hodinové nanášení stříbra na povrch textilie z vodného roztoku AgNO3 je dostatečně dlouhá doba, proto právě tato doba byla zvolena pro nanášení stříbra z vodného roztoku AgNO3 .

7.4

Test desorpce stříbra z P-CH textilie

Při praní vzorků P-CH textilie se předpokládá, že dojde k uvolňování slabě navázaného stříbra z povrchu textilie do vodní lázně. Proto byl proveden test na desorpci stříbra z textilie s různou povrchovou úpravou. Tomuto testu byly podrobeny dva typy textilie: P-CH textilie (textilie aktivovaná plazmatem s následně nanesenou vrstvou chitosanu) a CH textilie (textilie s chitosanem bez plazmové úpravy). Na vzorkách P-CH textilie jsme ověřovali, zda aktivace povrchové vrstvy textilie plazmatem zlepšila adhezi polypropylenové textilie, tedy zda byl chitosan na textilii lépe navázán. Typy povrchové úpravy P-CH textilie: • Vzorky P-CH textilie označené jako chitosan-voda-stříbro, které byly v roztoku AgNO3 (koncentrace 0,1 M) ponechány 1 hodinu. 56

• Vzorky P-CH textilie označené chitosan-voda-stříbro, které byly v roztoku AgNO3 (koncentrace 0,1 M) ponechány 24 hodin. • Vzorky P-CH textilie s označením chitosan-čpavek-stříbro, jenž byly ponechány v roztoku AgNO3 o koncentraci 0,1 M po dobu 24 hodin. • Vzorky CH textilie chitosan-voda-stříbro ošetřené v 0,1 M roztoku AgNO3 po dobu 24 hodin. Po usušení byly všechny vzorky P-CH textilie i CH textilie vyprány ve studené lázni při teplotě 22 °C po dobu 30 minut. Praní probíhalo za stálého míchání na elektromagnetické míchačce při rychlosti 300 rpm. Příprava vzorků P-CH textilie a CH textilie na titraci proběhla podle kroků uvedených v kapitole 7.1.3. Množství navázaného stříbra na povrchu P-CH textilie a CH textilie před a po praní bylo stanoveno potenciometrickou titrací, viz 7.3. Výsledky stanovení množství Ag+ iontů potenciometrickou titrací jsou shrnuty v následující kapitole.

7.4.1

Výsledky Způsob praní

Číslo vzorku

mAg+ na vzorku [mg]

mAg+ na g chit. [mg/g]

Bez vypírání

1 2

6,20 6,07

255,44 249,90

Studená lázeň, 30 minut, 22 °C

1 2

0,11 0,16

4,45 6,67

Tabulka 7.3: Výsledky testu desorpce stříbra ze vzorků P-CH textilie (chitosan-voda-stříbro): v 0,1 M roztoku AgNO3 ponechány 1 hod

Způsob praní

Číslo vzorku

mAg+ na vzorku [mg]

mAg+ na g chit. [mg/g]

Bez vypírání

1 2

7,36 7,71

303,21 317,65

Studená lázeň, 30 minut, 22 °C

1 2

1,17 1,48

48,11 61,10

Tabulka 7.4: Výsledky testu desorpce stříbra ze vzorků P-CH textilie (chitosan-voda-stříbro): v 0,1 M roztoku AgNO3 ponechány 24 hod

57

Způsob praní

Číslo vzorku

mAg+ na vzorku [mg]

mAg+ na g chit. [mg/g]

Bez vypírání

1 2

7,69

8,96

349,03 361,27

1 2

0,03 0,03

1,22 1,47

Studená lázeň, 30 minut, 22 °C

Tabulka 7.5: Výsledky testu desorpce stříbra ze vzorků CH textilie (chitosan-voda-stříbro): v 0,1 M roztoku AgNO3 ponechány 24 hod

Způsob praní

Číslo vzorku

mAg+ na vzorku [mg]

mAg+ na g chit. [mg/g]

Bez vypírání

1 2

6,66 7,01

274,30 288,77

Studená lázeň, 30 minut, 22 °C

1 2

1,89 2,52

77,74 103,79

Tabulka 7.6: Výsledky testu desorpce stříbra ze vzorků (chitosan-čpavek-stříbro): v 0,1 M roztoku AgNO3 ponechány 24 hod

P-CH

textilie

Z tabulek 7.3-7.6 je patrné, že během procesu praní došlo k úbytku stříbra z každého praného vzorku. Po vyprání vzorků P-CH textilie (v 0,1 M roztoku AgNO3 po dobu 1 hodiny) kleslo množství stříbra o 97,8 %. Na vzorkách P-CH textilie (v 0,1 M roztoku AgNO3 po dobu 24 hodin) se snížilo množství navázaného stříbra o 82,5 %. Na vzorkách CH textilie bez plazmové úpravy došlo během praní k uvolnění většiny stříbra, tj. 99,6 %. Z výsledných hodnot uvedených v tabulce 7.6 můžeme prohlásit, že nejlepší povrchovou úpravou je P-CH textilie neutralizovaná čpavkem (povrchová úprava chitosan-čpavek-stříbro). Na vzorkách zůstalo po vyprání největší množství navázaného stříbra (úbytek stříbra činil pouhých 35,5 %). Při porovnání množství stříbra navázaného na P-CH textilii a CH textilii je patrné, že v případě vzorků CH textilie došlo k desorpci téměř veškerého stříbra a zároveň došlo k uvolnění chitosanu z textilie. Rozpouštění chitosanu z CH textilie bylo viditelné již během praní, při kterém jsme pozorovali žluté zbarvení vodní lázně. To je patrné z obrázku 7.5.

58

Obrázek 7.5: Žlutavé zbarvení vodní lázně se vzorky CH textilie (chitosan-voda-stříbro)

7.5

Test vypírání stříbra z P-CH textilie po jednom vyprání

U vzorků P-CH textilie připravených podle postupu uvedeného v kapitole 6.5.2, které byly následně vyprány ve 4 různých typech vodních lázní (studená lázeň, teplá lázeň, ultrazvuková lázeň a teplá lázeň s pracím práškem značky Bonux) jsme stanovovali množství stříbra, které zůstalo po jednom cyklu praní navázané na kruhovém vzorku P-CH textilie a přepočet na 1 gram chitosanu.

7.5.1

Výsledky

V tabulkách 7.7, 7.8, 7.9 jsou uvedeny hodnoty množství stříbra navázaného na P-CH textilii pro jednotlivé typy povrchových úprav bez vypírání a po praní.

Způsob praní

Číslo vzorku

mAg+ na vzorku [mg]

mAg+ na g chit. [mg/g]

Bez vypírání

1 2

7,36 7,71

303,21 317,65

Studená lázeň, 30 minut, 22 °C

1 2

1,48 1,17

61,10 48,11

Teplá lázeň, 30 minut, 60 °C

1 2

0,72 0,49

29,61 19,99

Ultrazvuk. lázeň, 30 minut, 60 °C

1 2

0,72 0,81

29,62 33,32

Teplá lázeň, 30 minut, 60 °C, prací prášek Bonux

1 2

2,43 2,16

99,92 88,84

Tabulka 7.7: Hodnoty množství stříbra po vypírání: P-CH textilie s označením chitosan-voda-stříbro

59

Způsob praní

Číslo vzorku

mAg+ na vzorku [mg]

mAg+ na g chit. [mg/g]

Bez vypírání

1 2

6,66 7,01

274,30 288,77

Studená lázeň, 30 minut, 22 °C

1 2

1,89 2,52

77,74 103,79

Teplá lázeň, 30 minut, 60 °C

1 2

1,35 1,71

55,53 70,34

Ultrazvuk. lázeň, 30 minut, 60 °C

1 2

1,26 1,53

51,83 62,93

Teplá lázeň, 30 minut, 60 °C, prací prášek Bonux

1 2

3,15 2,88

129,57 118,50

Tabulka 7.8: Hodnoty množství stříbra po vypírání: P-CH textilie s označením chitosan-čpavek-stříbro

Způsob praní

Číslo vzorku

mAg+ na vzorku [mg]

mAg+ na g chit. [mg/g]

Bez vypírání

1 2

0,13 0,14

5,20 5,78

Studená lázeň, 30 minut, 22°C

1 2

0,04 0,05

1,63 2,07

Teplá lázeň, 30 minut, 60°C

1 2

0,06 0,04

2,37 1,78

Ultrazvuk. lázeň, 30 minut, 60°C

1 2

0,04 0,04

1,48 1,78

Teplá lázeň, 30 minut,60°C, prací prášek Bonux

1 2

0,06 0,07

2,37 1,78

Tabulka 7.9: Hodnoty množství stříbra po vypírání: P-CH textilie s označením chitosan-voda-stříbro-čpavek

Z těchto tří typů povrchových úprav P-CH textilie se zdá být nejlepší povrchovou úpravou z hlediska množství navázaného stříbra na povrchu vzorků, které byly podrobeny procesu praní, povrchová úprava označená jako chitosan-čpavek-stříbro.

60

7.6

Test mnohočetného praní P-CH textilie ve vodních lázních

U vzorků P-CH textilie, které byly podrobeny testu mnohočetného praní ve dvou různých typech vodních lázní, bylo stanoveno množství navázaného stříbra. Jedna sada vzorků byla praná ve vodní lázeň obsahující prací prášek značky Bonux. Druhá sada vzorků byla praná ve vodní lázeň bez přídavku pracího prášku. Vypírání probíhalo v ultrazvukové čističce. Příprava textilie a postup praní vzorků je uveden v kapitole 6.6.

7.6.1

Výsledky

Výsledky stanovení množství stříbra navázaného na P-CH textilie jsou uvedeny následujících tabulkách. Způsob praní

Číslo vzorku

mAg+ na vzorku [mg]

mAg+ na g chit. [mg/g]

Bez vypírání

1 2

9,43 8,76

388,39 360,79

3x vyprané

1 2

3,87 3,06

159,20 125,88

5x vyprané

1 2

3,10 2,56

127,73 105,51

10x vyprané

1 2

3,00 2,70

124,39 111,06

Tabulka 7.10: Výsledky stanovení množství stříbra (chitosan-čpavek-stříbro): ultrazvuk. lázeň s pracím práškem

po

mnohočetném

Způsob praní

Číslo vzorku

mAg+ na vzorku [mg]

mAg+ na g chit. [mg/g]

Bez vypírání

1 2

9,43 8,76

388,39 360,79

3x vyprané

1 2

0,99 0,99

40,72 40,72

5x vyprané

1 2

0,27 0,31

11,12 12,96

10x vyprané

1 2

0,03 0,04

1,33 1,42

Tabulka 7.11: Výsledky stanovení množství stříbra (chitosan-čpavek-stříbro): ultrazvuk. lázeň bez pracího prášku

61

po

mnohočetném

praní

praní

Naměřené hodnoty množství iontů Ag+ pro vzorky P-CH textilie vyprané v ultrazvukové lázni bez pracího prášku a s ním byly vyneseny do grafické podoby, kterou ukazuje obrázek 7.6.

Obrázek 7.6: Graf závislosti množství navázaného stříbra na počtu cyklů praní

Z grafu je patrné, že u vzorků, jenž nebyly vyprány ve vodní lázni s pracím práškem, došlo po deseti cyklech praní k většímu poklesu stříbra ze vzorků než v případě vzorků vypraných ve vodní lázni s pracím práškem. U obou vzorků došlo během prvních tří cyklů praní k rapidnímu úbytku stříbra. V dalších cyklech praní již byl úbytek stříbra ze vzorků pozvolný.

62

Kapitola 8

Diskuse V předložené diplomové práci jsme se zabývali plazmovou přípravou polypropylenové textilie s určením vhodné antiroztočové povrchové úpravy. Ta spočívala ve schopnosti textilie inhibovat růst plísně (fungicidní schopnost). V prvním testu jsme se zaměřili na hledání vhodné povrchové úpravy, která by vykazovala fungicidní účinek proti testované plísni A. repens. Pro své všeobecně známé antimikrobiální vlastnosti bylo zvoleno stříbro a měď, které byly na povrch textilie nanášeny z vodných roztoků s ionty těchto kovů. Dále jsme se zaměřili na testování benzyl benzoátu, což je nejznámější akaricid používaný proti roztočům. Tyto chemikálie byly testovány na plazmatem opracované textilii s vrstvou chitosanu (P-CH textilie) a na plazmatem opracované textilii bez aplikace chitosanu (P textilie). Jediná látka, která dokázala inhibovat růst plísně bylo stříbro navázané na P-CH textilii. V porovnání P-CH textilie a P textilie s navázanými ionty stříbra byla patrná větší adsorpční schopnost chitosanu pro ionty stříbra, která se projevila ve velikosti inhibiční zóny kolem vzorků P-CH textilie. Proto jsem se v dalších testech zaměřili na testovali pouze P-CH textilie. Pozoruhodné byly výsledky kultivačních testů vzorků textilie, na něž byl aplikován benzyl benzoát. Tato chemikálie se používá k hubení roztočů, proto bylo velkým překvapením, že částečně funguje i na plísně. Benzyl benzoát dokázal částečně utlumit jejich růst na povrchu vzorků textilie, vykazoval fungistatický účinek. Tento účinek byl patrný při porovnání množství a velikostí kolonií v okolí vzorku a na samotném vzorku textilie. U ostatních chemikálií jsme stejný výsledek nepozorovali. Z těchto výsledků tedy můžeme usuzovat, že při použití benzyl benzoátu v domácnostech pravděpodobně zahubíme část populace roztočů a navíc částečně zamezíme výskytu plísní v prostředí, které roztoči obývají. Přínos plazmatu do celého experimentu byl značný. Povrchová plazmová úprava polymerů je rozšířenou metodou nejenom v textilním průmyslu. Prostřednictvím plazmatu se dají zlepšit povrchové vlastnosti materiálů. V diplomové práci sloužila plazmová modifikace na zlepšení hydrofilních vlastností jinak hydrofobního povrchu polypropylenové textilie, na který se pak lépe vázal chitosan. Kdybychom totiž nepoužili plazmovou povrchovou úpravu, chitosan by sice na povrchu textilie obalil jednotlivá polypropylenová vlákna, ale vazba mezi polypropylenovou textilií a chitosanem by nebyla dostatečně silná a ve vodném prostředí by došlo k jeho uvolnění do vodní lázně. Toto bylo ověřeno během provedení testu desorpce stříbra z P-CH textilie a CH textilie, kdy bylo pozorovatelné uvolňování chitosanu ze vzorků CH textilie, což se projevilo změnou barvy vodní lázně. Ze snímků pořízených skenovacím elektronovým mikroskop bylo patrné obalení jednotlivých polypropylenových vláken chitosanem a vytvoření tenkého filmu chitosanu uvnitř polypropylenové textilie mezi jednotlivými vlákny. Kdyby nebyla aplikována plazmová úprava, k tomuto efektu by nedošlo. Obalení jednotlivých 63

vláken chitosanem uvnitř polypropylenové textilie bylo pozorováno při plazmové úpravě polypropylenové textilie prostřednictvím difúzního koplanárního povrchového bariérového výboje (DCSBD) v publikaci [85]. Stejného efektu jsem dosáhli s použitím nového typu výboje. Během stanovování množství navázaného stříbra na kruhových vzorkách textilie mě velmi překvapila výborná schopnost plazmové povrchové úpravy vázat na sebe chitosan. Při přípravě vzorků na titraci jsme se snažili z textilie uvolnit veškeré stříbro i chitosan jejich vyluhováním v roztoku kyseliny dusičné. Ani jedno se nám však nepodařilo. V případě chitosanu vždy zůstala jeho značná část navázaná na textilii. V negativním smyslu mě nejvíce udivily výsledky kultivačních testů na komerčně dodávané sypkovině StříbroAktiv, která má výrobcem certifikovanou úpravu proti roztočům, bakteriím a plísním. Pozoruhodné bylo množství a rozložení kultivované plísně na vzorku sypkoviny, která během testování nevykazovala žádný fungicidní účinek. Při kultivačních testech sypkoviny však byla použita vyšší koncentrace spór plísně než se běžně vyskytuje v domácnostech, proto nelze zcela vyloučit účinnost sypkoviny v bytových podmínkách. Jelikož jsme ale pro všechny kultivační testy použili stejný objem suspenze spór plísně, můžeme výsledky jednotlivých kultivačních testů mezi sebou porovnávat. Z tohoto hlediska vykazovala sypkovina v porovnání s námi připravenými textiliemi s označením chitosan-voda-stříbro i chitosan-čpavek-stříbro prokazatelně horší fungicidní účinek proti testované plísni Aspergillus repens. Dále jsme v diplomové práci testovali tři typy povrchových úprav chitosanové textilie. Jednalo se o povrchovou úpravu P-CH textilie s označením chitosan-voda-stříbro, chitosan-čpavek-stříbro, chitosan-voda-stříbro-čpavek. Tyto tři typy povrchových úprav byly podrobeny procesu vypírání v různých typech vodních lázní. Překvapující byly výsledky jak z kultivačních testů, tak z potenciometrického stanovení u vzorků P-CH textilie s povrchovou úpravou označenou jako chitosan-voda-stříbro-čpavek. Při neutralizaci těchto vzorků zřejmě došlo k reakci stříbra se čpavkem, při které vznikl komplex stříbra, jenž byl během proplachování v roztoku čpavku, nebo následně ve vodě uvolněn z povrchu textilie. Z výsledků titračního měření bylo patrné, že na vzorkách textilie, které ještě nebyly vypírány v jednotlivých typech vodních lázních, je navázáno v porovnání se zbylými typy povrchových úprav zanedbatelné množství stříbra. Vzorky této textilie nevykazovaly fungicidní vlastnosti. Rapidní úbytek stříbra ze vzorků potvrdily i výsledky kultivačních testů, kdy byl pozorován nárůst plísně A. repens na celém povrchu vzorku. Výsledky kultivačních testů ukázaly, že ze všech testovaných povrchových úprav textilie byla nejúčinnější P-CH textilie označená jako chitosan-čpavek-stříbro vypraná s pracím práškem, která vykazovala fungicidní účinek i po deseti cyklech praní. Pozoruhodné byly výsledky kultivačních testů vzorků P-CH textilie (chitosan-čpavek-stříbro), které byly vyprány v ultrazvukové lázni při teplotě 60 °C bez přídavku pracího prášku. Fungicidní vlastnosti vykazovaly tyto vzorky pouze po prvním cyklu vyprání. V dalších cyklech praní textilie tyto vlastnosti ztratila. Textilie s touto povrchovou úpravou by se tedy dala použít pouze tam, kde by se nepředpokládalo praní textilie. Jak již bylo zmíněno nejlepších antifungálních vlastností dosahovala P-CH textilie. Výborné vlastnosti vykazovaly vzorky i po vyprání v lázni s pracím práškem. Bohužel její největší nevýhodou bylo zčernání již během praní ve vodní lázni s pracím práškem, proto tuto povrchovou úpravu nelze použít v domácnostech jako lůžkoviny a bytový textil. Mohla by se však použít tam, kde by černé zbarvení textilie nevadilo z estetického hlediska. Za zvážení také stojí hledání další úpravy, která by zabránila tomuto nežádoucímu efektu. Zejména snižování 64

koncentrace výchozího roztoku AgNO3 , resp. množství navázaného stříbra. Nápadné zčernání textilie ve vodní lázni s pracím práškem značky Bonux nás přimělo hledat příčinu tohoto jevu. Jelikož jsme během všech experimentů používali jeden druh pracího prášku, zkusili jsme otestovat, zda dojde ke zčernání textilie i ve vodních lázních s pracími prášky jiných značek. Byly použity sypké prací prášky Ariel a Persil. Jelikož se v dnešní době rozšířil sortiment o tekuté prací prášky, vyzkoušeli jsme i praní vzorků textilie s tekutým pracím práškem značky Woolite. Již při prvním kontaktu textilie s vodními lázněmi se sypkými pracími prášky došlo ke zčernání vzorku textilie. Naopak při vypírání ve vodní lázni s tekutým pracím práškem k tomuto jevu nedošlo. Na základě těchto skutečností jsme zkoumali chemické složení všech použitých pracích prostředků. Tekutý prací prášek Woolite na rozdíl od sypkých pracích prostředků neobsahoval kyslíková bělící činidla, proto usuzujeme, že zčernání textilie bylo zřejmě způsobeno reakcí kyslíkových bělicích činidel s ionty stříbra, kdy došlo k vytvoření větších klastrů oxidu stříbra (konkrétně k vytvoření oxidu stříbrného) na vláknech textilie, které jsou zřejmě na jednotlivých vláknech textilie pevněji navázané a mají horší rozpustnost ve vodě. Tyto klastry pak mohou být účinnější proti testované plísni. Pokud by byla textilie s touto povrchovou úpravou využívána v komerční sféře (např. v domácnostech, nemocnicích, hotelích atd.), doporučovala bych především uvážlivou volbu pracího prostředku zejména bez obsahu kyslíkových činidel, která mohou být příčinou nežádoucího zčernání textilie. Vyplavování stříbra z povrchové úpravy textilie je nežádoucím jevem nejen z hlediska snížení antifungálních vlastností textilie, ale také z toho důvodu, že se stříbro dostává do odpadních vod, kde může zabíjet drobné vodní živočichy, pro které je silně toxické. I když se hledají stále nové metody jak zakomponovat stříbro na povrchu textilie, zamezit uvolňování stříbra z textilie je téměř nemožné. Nejlepším řešením by proto bylo nalezení takové povrchové úpravy, která by vykazovala antimikrobiální vlastnosti, a přitom by byla šetrná k životnímu prostředí, nebo nalézt takovou povrchovou úpravu textilie, u které by nehrozilo vyplavování stříbra ve velkých koncentracích. Vedle plísní jsou dalším zdrojem potravy roztočů bakterie. Z výše uvedeného vyplývá, že jsme se zabývali testováním pouze antifungálních vlastností textilie. Jelikož má stříbro kromě prokazatelných antifungálních i antibakteriální vlastnosti, bylo by zajímavé testovat tyto vlastnosti na námi připravených povrchových úpravách textilií. Pokud by se ukázalo, že textilie vykazuje jak antifungální, tak i antibakteriální vlastnosti, došlo by k odstranění hned dvou hlavních složek potravy roztočů a tím by se zvýšila i pravděpodobnost, že omezíme výskyt roztočů a jejich alergenů v bytovém prostředí. Úplné odstranění roztočů je však prakticky téměř nemožné. V literatuře se běžně dočítáme o využití chitosanu jako antimikrobiálního činidla zejména ve vztahu k bakteriím. Námi připravený 2% roztok chitosanu aplikovaný na CH textilii nedokázal potlačit růst plísní na vzorkách textilie. Nárůst plísně na povrchu tohoto vzorku byl srovnatelný s nárůstem plísně na povrchu polypropylenové textilie, která nebyla podrobena žádné povrchové úpravě. Proto bych doporučila zaměřit se na hledání vhodné modifikace chitosanu, která by vykazovala lepší antimikrobiální vlastnosti než námi připravený 2% roztok chitosanu. Pokud by byl připraven chitosan s prokazatelnými antimikrobiálními vlastnostmi a na vzorek textilie s vrstvou chitosanu by bylo následně aplikováno stříbro, mohla by takto připravená textilie vykazovat mnohem lepší antimikrobiální vlastnosti při aplikaci nižší koncentrace roztoku AgNO3 , což by bylo ekonomicky výhodnější. Při nalezení vhodnější modifikace chitosanu by možná vykazovaly lepší antimikrobiální vlastnosti i textilie s ionty mědi a benzyl benzoátem. Další možností by bylo použit místo chitosanu jiný nosič pro ionty stříbra. 65

V diplomové práci jsme se zabývali přípravou textilie s fungicidními vlastnostmi a tedy i antiroztočovými. Fungicidní vlastnosti byly testovány prostřednictvím kultivačních testů plísně Aspergillus repens. Testování námi připravené P-CH textilie proti roztočům bude provedeno v následujících měsících. Pro tento test byla vybrána P-CH textilie s označením chitosan-čpavek-stříbro, která vykazovala nejlepší fungicidní vlastnosti. .

66

Kapitola 9

Závěr Cílem diplomové práce byla plazmová příprava textilie s antiroztočovou povrchovou úpravou. Příprava textilie spočívala v povrchové aktivaci polypropylenové textilie dielektrickým povrchovým bariérovým výbojem generovaným za atmosférického tlaku. Následně byl povrch textilie modifikován 2% roztokem chitosanu. Při hledání vhodné povrchové úpravy polypropylenové textilie, která měla splňovat podmínku co nejlepší inhibice růstu plísní, jsme se zaměřili nejprve na hledání vhodné chemikálie, která byla aplikována na textilii a díky níž by textilie získala požadované fungicidní vlastnosti. Zkoumali jsme účinky stříbra, mědi a benzyl benzoátu nanášených z vodných roztoků. K průkazu fungicidních vlastností zvolených činidel na textilii sloužily kultivační testy. Pro kultivace byla zvolena plíseň Aspergillus repens. Jako nejvhodnější povrchová úprava textilie byla vybrána kombinace chitosanu a stříbra, která na základě kultivačních testů dokázala nejlépe inhibovat růst plísně na vzorkách textilie. Proto jsme se v dalším testování zaměřili pouze na testování P-CH textilie s povrchovou úpravou se stříbrem. Zkoumali jsme také antifungální vlastnosti komerčně vyráběné sypkoviny StříbroAktiv, u které jsem neprováděli žádné další povrchové úpravy. Z kultivačních testů se ukázalo, že námi připravené vzorky P-CH textilie s úpravou se stříbrem vykazují lepší antifungální vlastnosti. Dále jsme se v diplomové práci zaměřili na testování tří povrchových úprav P-CH textilie. Jednalo se o úpravu s označením chitosan-voda-stříbro, chitosan-čpavek-stříbro, chitosan-voda-stříbro-čpavek, které byly podrobeny procesu praní. V tomto testu jsme chtěli otestovat, která úprava bude nejodolnější vůči vyplavování stříbra do vodní lázně během jednoho cyklu praní. Z kultivačních testů i z potenciometrické titrace bylo patrné, že účinné proti testované plísni byly pouze vzorky P-CH textilie s označením chitosan-voda-stříbro a chitosan-čpavek-stříbro. Na P-CH textilii chitosan-voda-stříbro-čpavek došlo během ošetření v roztoku čpavku zřejmě k vytvoření komplexu stříbra, který byl během proplachování vyplaven ze vzorku a tato povrchová úprava nebyla účinná proti testované plísni. V porovnání množství navázaného stříbra na P-CH textilii s označením chitosan-voda-stříbro-čpavek dosahovaly výše uvedené dvě povrchové úpravy lepších výsledků jak z kultivačních testů, tak i z titračních stanovení. Neutralizace P-CH textilie v roztoku čpavku a následné ošetření textilie v roztoku AgNO3 se zdála být nejlepší povrchovou úpravou P-CH textilie. Proto byla ze zbylých dvou účinných povrchových úprav zvolena na test mnohočetného praní P-CH textilie s povrchovou úpravu chitosan-čpavek-stříbro. Tento výběr byl učiněn z důvodu menšího vypírání stříbra ze vzorků. Odolnost P-CH textilie s povrchovou úpravou chitosan-čpavek-stříbro vůči dlouhodobému vypírání stříbra z jejího povrchu byl testován při praní v ultrazvukové lázni. V tomto testu jsme porovnávali účinnost vypírání ve vodní lázni s pracím práškem i bez něj. Na základě 67

kultivačních testů byla účinná pouze textilie vypraná ve vodní lázni s pracím práškem, která vykazovala fungicidní vlastnosti i po deseti cyklech praní. Textilie vypraná bez přídavku pracího prášku v ultrazvukové lázni při teplotě 60 °C byla účinná proti testované plísni A. repens pouze po prvním cyklu vyprání. Úbytek stříbra ze vzorků této textilie potvrdily výsledky titračního stanovení stříbra. Pro lepší představu o tom, jak jsou na povrchu textilií navázány ionty stříbra, byly vybrané typy povrchových úprav textilií a sypkoviny StříbroAktiv analyzovány pomocí skenovacího elektronového mikroskopu (SEM).

68

Literatura [1] VACKOVÁ, L. Astma a alergie. 1.vyd. Praha: EWA Edition, 1997, 115 s. ISBN 80-8576423-7. [2] NEHRA, V. et al. Atmospheric Non-Thermal Plasma Sources, International Journal of Engineering, Vol. 2, No. 1, 2008, pp. 53-68. [3] MORGAN, N.N. Atmospheric pressure dielectric barrier discharge chemical and biological applications, International Journal of Physical Sciences, Vol. 4, No. 13, 2009, 885-892. [4] CHIROKOV, A. et al. Atmospheric pressure plasma of dielectric barrier discharges, Pure Applied Chem., Vol. 77, No. 2, 2005, pp. 487-495. [5] XU, X. Dielectric barrier discharge - properties and applications, Thin Solid Films, Vol. 390, No. 1-2, 2001, pp. 237-242. [6] GIBALOV, V. I., PIETSCH, G. J, The development of dielectric barrier discharges in gas gaps and on surfaces, J. Phys. D: Appl. Phys., Vol. 33, No. 20, 2000, pp. 2618-2638. [7] KOGELACHATZ, U. Dielectric-barrier Discharges: Their History, Discharge Physics, and Industrial Applications, Plasma Chemistry and Plasma Processing, Vol. 23, No. 1, 2003, pp. 1-46. [8] PIETSCH, G. J. Peculiarities of Dielectric Barrier Discharges, Contrib. Plasma Phys., Vol. 41, No. 6, 2001, pp. 620-628. [9] ČERNÁK, M., RÁHEL’, J. et al. Generation of Thin Surface Plasma Layers for Atmospheric- Pressure Surface Treatments, Contrib. Plasma Phys., Vol. 44, No. 5-6, 2004, pp. 492 – 495. [10] HULKA, L., PIETSCH, G.J. On the ignition voltage and structure of coplanar barrier discharges, http://www.ut.ee/hakone8/papers/T4/Hulka%28TP%29.pdf [online], [cit. 2011-04-29]. [11] BOGAERTS, A. et al. Rewiew: Gas discharge plasmas and their applications. Spectrochimica Acta, Part B, Vol. 57, 2002, pp. 628–635. [12] GIBALOV, V., PIETSCH, G. J. Properties of dielectric barrier discharges in extended coplanar electrode systems, J. Phys. D: Appl. Phys., Vol. 37, No. 15, 2004, pp. 2093–2100. [13] RÁHEL’, J., ČERNÁK, M. Zariadenie na generovanie vrstvy neizotermickej electrickej plazmy pomocou kapacitne asymetricky viazaných elektród . SK užitný vzor # 50049-2010. [14] KOGELSCHATZ, U. Filamentary and diffuse http://www.capturedlightning.org [online], [cit. 2011-04-29]. 69

barrier

discharges,

[15] CHIROKOV, A. GUTSOL, A. FRIDMAN, A. Atmospheric pressure plasma of dielectric barrier discharges, Pure Appl. Chem., Vol. 77, No. 2, 2005, pp. 487–495. [16] MARTIŠOVIČ, V. Základy fyziky plazmy. Bratislava: Univerzita Komenského, 2006. 189 s. ISBN 80-223-1983-X. [17] GROSS, B. Elektrické výboje v plynech, 1. vyd. Praha: SNTL- nakladatelstí technické literatury, 1967, 137 s. [18] FINAN, E.G. et al. Influence of the electrode layout on performance of insulated surface discharge: electrical characterization, Surface and Coatings Technology, Vol. 174-175, 2003, pp. 524-529. [19] ENGEMANN, J., KORZEC, D. Assessment of discharges for large area atmospheric pressure plasma-enhanced chemical vapor deposition (AP PE-CVD), Thin Solid Films, Vol. 442, No. 1-2 , 2003, pp. 36-39. [20] WAGNER, H. E. et al. The barrier discharge: basic properties and applications to surface treatment, Vacuum, Vol. 71, No.3, 2003 pp. 417-436. [21] TESCHKE, M. et al. Influence of electrode layout on performance of insulated surface discharge: modelling by use of PSpice, Surface and Coatings Technology, Vol. 174-175, 2003, 541-546. [22] WATANABE et al. Method of manufacturing a corona discharge device. U.S. Patent # 5 407 639, 1995. [23] MORGAN, N.N. Atmospheric pressure dielectric barrier discharge chemical and biological applications, International Journal of Physical Sciences, Vol. 4, No. 13, 2009, pp. 885-892. [24] KORZEC, D. Insulated surface discharge for metastables driven processing at atmospheric pressure, Surface and Coatings Technology, Vol. 169-170, 2003, pp. 228-232. [25] PILLAI, C.K.S. et al. Chitin and chitosan polymers: Chemistry, solubility and fiber formation. Progress in Polymer Science, Vol. 34 , No. 7, 2009, pp. 641–678. [26] RABEA, E.I. MOHAMED, E., BADAWY, T. Chitosan as Antimicrobial Agent: Applications and Mode of Action, Biomacromolecules, Vol. 4, No. 6, 2003, pp. 1457-1465. [27] CAI, J. et al. Enzymatic Preparation of Chitosan from the Waste Aspergillus Niger Mycelium of Citric Acid Production Plant. Carbohydrate Polymers, Vol. 64, No. 2, 2006, pp. 151–157. [28] VAVŘÍKOVÁ, E., VINŠOVÁ, J. Chitosan a jeho farmaceutické aplikace. Chemické listy, číslo 103, 2009, s. 56-65. [29] SASHIWA, H., SHIGEMASAA, Y. Chemical modification of chitin and chitosan 2: preparation and water soluble property of N-acylated or N-alkylated partially deacetylated chitins, Carbohydrate Polymers, Vol. 39, No. 2, 1999, pp. 127-138. [30] RINAUDO, M. Main properties and current applications of some polysaccharides as biomaterials, Polymer International , Vol. 57, No. 3, 2008, pp. 397-430.

70

[31] JOSHI, M. et al. Ecofriendly antimicrobial finishing of textiles using bioactive agents based on natural products. Indian Journal of Fibres and Textile Research, Vol. 34, No. 3, 2009, pp. 295-304. [32] GUIBAL, E. Interactions of Metal Ions with Chitosan-Based Sorbents: A Review. Separation and Purification Technology, Vol. 38, No. 1, 2004, pp. 43–74. [33] DUCK, W. L. et al. Advances in Chitosan Material and its Hybrid Derivatives: A Review. The Open Biomaterials Journal , Vol. 1, 2009, pp. 10-20. [34] LERTSUTTHIWONG, P. et al. Effect of Chemical Treatment on the Characteristics of Shrimp Chitosan, Journal of Metals, Materials and Minerals. Vol. 12, No. 1, 2002, pp. 11-18. [35] RINAUDO, M. Chitin and chitosan: Properties and applications, Progress in Polymer Science, Vol. 31, No. 7, 2006, pp. 603-632. [36] ROUSSY, J. et al. Influence of chitosan characteristics on the coagulation and the flocculation of bentonite suspension. Water Research, Vol. 39, No. 14, 2005, pp. 3247-3258. [37] MA, Y, ZHOU, T, ZHAO, C. Preparation of chitosannylon- 6 blended membranes containing silver ions as antibacterial materials, Carbohydrate Research, Vol. 343, No. 2, 2008, pp. 230-237. [38] SCHMUHL, R., KRIEG, H.M., KEIZER, K. Adsorption of Cu(II) and Cr(VI) ions by chitosan: Kinetics and equilibrium studies, Water SA, Vol. 27, No. 1, 2001, pp. 1-8. [39] VOLD, I. M. N., VÁRUM, K.M. et al. Binding of Ions to Chitosan – Selectivity Studies. Carbohydrate Polymers, Vol. 54, No. 4, 2003, pp. 471–477. [40] CHUI, V. W. D. et al. Removal and recovery of copper(II), chromium(III), and nickel(II) from solutions using crude shrimp chitin packed in small columns. Environment International, Vol. 22, No. 4, 1996, pp. 463-468. [41] KAMIŇKI, W., MODRZEJEWSKA, Z. Application of chitosan membranes in separation of heavy metal ions. Sep. Sci. Technol ., Vol. 32, No. 16, 1997, pp. 2659 - 2668. [42] MILIÁN, E., DIAZ, A.M. Allergy to House Dust Mites and Asthma, Puerto Rico Health Sciences Journal , Vol. 23, No. 1, 2004, pp. 47-57. [43] COLLOFF, M. J. Dust mites. CSIRO Publishing , 2009, pp. 600, 9780643065895 [44] ŠPÍČÁK, V., PANZNER, P. Alergologie. 1.vyd. Praha: Nakladatelství Galén, 2004, 348 s. ISBN 80-7262-265-X. [45] http://dustmitespictures.blogspot.com/ [online], [cit. 2011-04-29]. [46] LAURENT, V. A. Interactions between Domestic Mites and Fungi. Indoor and Built Environment, Vol. 8, No. 4, 1999, pp. 216-220. [47] JANÍČKOVÁ, H. Alergie na roztoče a plísně. Pediatr pro Praxi, ročník 10, číslo 3, 2009, 163-166 s. [48] LIŠKA, M. Alergie na roztoče a plísně- novinky. Med. Pro Praxi, ročník 7, číslo 12, 2010, 462-465 s.

71

[49] COLLOFF, M. J. et al. The control of allergens of dust mites and domestic pets: a position paper, Clinical and Experimental Allergy, Vol. 22, No. 2, 1992, pp. 1-28. [50] ARLIAN, L. G. et al. The biology of dust mites and the remediation of mite allergens in allergic disease. Journal of Allergy and Clinical Immunology, Vol. 107, No. 3, Part 2, 2001, pp. 406-413. [51] HRUBIŠKO, M. a kol. Alergológia,1. vyd., Bratislava: Vydavatelstvo Osveta, 2003, 519 s. ISBN 80-8063-110-7. [52] BONNEFOY, X. et al. Public Health Significance of Urban Pests. World Health Organization, 2008, pp. 569, ISBN-978 92 890 7188 8. [53] CROWTHER, D. et al. House Dust Mites and the Built Environment: A Literature Review, http://www.ucl.ac.uk/bartletthousedustmites/Publications/Publications/review10Oct02.pdf [online], [cit. 2011-04-29]. [54] ARLIAN, L. G. et al. Reducing relative humidity is a practical way to control dust mites and their allergens in homes in temperate climates, J Allergy clin. immunol .,Vol. 107, No. 1, 2001, pp. 99-104. [55] VAN BRONSWIJK, J. E. M. H., SINHA, R. N. Pyroglyphid mites (Acari) and house dust allergy, J. Allergy, Vol. 47, No. 1,1971, pp. 31-52. [56] VAN BRONSWIJK, J.E.M.H., SINHA, R.N. Role of fungi in the survival of Dermatophagoides (Acarina: Pyroglyphidae) in house dust environment. Environmental Entomology, Vol. 2, No. 1, 1973, pp. 142-145. [57] HAY, D.B., HART, B.J, DOUGLAS, A.E. Evidence refuting the contribution of the fungus Aspergillus penicillIoides to the allergenicity of the house dust mite Dermatophagoides pteronyssinus. Int. Arch. Allergy Immunol., Vol. 97, No. 1, 1992, pp. 86-88. [58] VAN DE LUSTGRAAF, B. Ecological relationships between xerophilic fungi and housedust mites (Acari: Pyroglyphidae). Oecologia (Berl), Vol. 33, No. 3, 1987, pp. 351-359. [59] SAINT GEORGES-GRIDELET D. Vitamin requirements of the European house dust mite, Dermatophagoides pteronyssinus (Acari: Pyroglyphidae), in a relation to its fungal association. J. Med .Entomol., Vol. 24, No. 4, 1987, pp. 408-411. [60] COX. Method of controlling house dust mites and bedmites. EP Patent # 1 024 694, 2004. [61] NIEKRASZEWICZ, A. et al. Anti-mite modified polypropylenre fibres and bedding inserts containing such fibres. Fibres and Textiles in Eastern Europe, Vol. 13, No. 6, 2005, pp. 24-27. [62] DOUGLAS, A.E., HART, B.J. The significance of the fungus Aspergillus penicilloides to the house dust mite Dermatophagoides pteronyssinus. Symbiosis, Vol. 7, 1989, pp. 105-116. [63] SUHAILI Z.A., H.O, T.M. Residual activity of benzyl benzoate against Dermatophagoides pteronyssinus (Acari: Pyroglyphidae), Southeast Asian J. Trop. Med. Public Health, Vol. 39, No. 3, 2008, pp. 507-510. [64] LEUNG, R. The role of allergens in asthma and allergic rhinitis, HKMJ , Vol. 2, No. 3, 1996, pp. 307-314. 72

[65] WATANABE, M. et al. Removal of mite allergens from blankets: comparison of dry cleaning and hot water washing. The Journal of Allergy and Clinical Immunology, Vol. 96, No. 6, 1995, pp. 1010–1012. [66] McDONALD, L. G, TOVEY, E. T. The role of water temperature and laundry procedures in reducing house dust mite populations and allergen content of bedding. Journal of Allergy and Clinical Immunology, Vol. 90, No. 4, Part 1, 1992, pp. 599–608. [67] VAUGHAN, J. W. et al. Evaluation of Materials used for Bedding Encasement: Effect of Pore Size in Blocking Cat and Dust Mite Allergen. J. Allergy Clin. Immunol ., Vol. 103, No. 2, Part 1, 1999 , pp. 227–231. [68] http://www.pristinefabrics.com [online], [cit. 2011-04-29]. [69] http://www.stopalergii.cz/inshop/barierove-povlaky-pulmanova [online], [cit. 2011-0429]. [70] http://www.protecsom.cz [online], [cit. 2011-04-29]. [71] NISHIOKA, K. et al. Preventive effect of bedding encasement with microfine fibers on mite sensitization, J. Allergy Clin. Immunol ., Vol. 101, No. 1, 1998 , pp. 28-32. [72] KERSTEN, W. et al. Klinische studie zur wirksamkeit der akariziden substanz Acarosan bei hausstaubmilbenallergiken. Allergologie, Vol. 11, 1988, pp. 371–90. [73] KORYTA, J., ŠTULÍK, K. Iontově selektivní elektrody. 1. vyd. Praha: Academia, 1984. 205 s. [74] VESELÝ, J., WEISS, D., ŠTULÍK, K. Analýza iontově selektivními elektrodami. 1. vyd. Praha: SNTL, 1979. 224 s. [75] KLOUDA, P. Moderní analytické metody, 2. vyd. Ostrava: Nakladatelství Pavel Klouda, 2003. 132 s. ISBN 80-86369-07-2. [76] ČÍHALÍK, J. Potenciometrie. 1. vyd. Praha: Československá akademie věd, 1961. 770 s. [77] http://ach.upol.cz/ucebnice2/memb_eldy.htm [online], [cit. 2011-04-29]. [78] perfectION™ Guidebook SilverSulfide, http://cs.mt.com/cz/cs/home.html [online], [cit. 2011-04-29]. [79] VOLF, R., KARLÍK, M. Elektroanalytické metody. 1.vyd. Praha: Vysoká škola chemickotechnologická, 1993. 193 s. ISBN 8070801913. [80] TOMÍČEK, O. Kvantitativní analysa. 4. vyd. Praha: Státní zdravotnické nakladatelství, 1958. 426 s. [81] TOMÍČEK, O. Potenciometrická titrace, Praha, 1941. 143 s. [82] ČSN EN 14119 Zkoušení 32 textilií - hodnocení pusobení mikroskopických hub, 2004, 20 s. [83] ROTH, J.R, RÁHEĽ, J. The physics and phenomenology of One Atmosphere Uniform Glow Discharge Plasma (OAUGDP™) reactors for surface treatment applications, Journal of Physics D: Applied Physics, Vol. 38, No. 4, 2005, pp. 555-567.

73

[84] Procházka, V. Studium a příprava vodních filtrů na bázi chitosanu pro odstraňování těžkých kovů (Bakalářská práce). Brno, Masarykova univerzita, 2008. [85] RÁHEĽ, J., PROCHÁZKA, V., ZAHORAN, M., ERBEN, D. Removal of copper metal ions from aqueous solutions by plasma made chitosan filter. Chemické Listy, ročník 102, číslo 16, 2008, s. 1432-1435.

74