بررسي ويژگي‌هاي فيزيكي، نوري و بيولوژيكي كاغذ اسكناس ضد‌باكتري حاوي نانونقره

Study of physical, optical and biological properties of antibacterial bank-note paper including Nano-silver

سابقه و هدف: هدف از اين تحقيق توليد كاغذ اسكناس ضد باكتري با استفاده از نانو ذرات نقره مي‌باشد. اسكناس از گذشته جزء لاينفك مبادلات تجاري بوده است. در ايران حدود هشت ميليارد برگ اسكناس وجود دارد كه در يك دوره 5 ساله در چرخش است اين حجم زياد اسكناس و دست به دست شدن متوالي آن، باعث انتقال‌ عوامل بيماري‌زاي زيادي مي‌گردد، ‌به طوريكه طبق تحقيقات علمي ثابت شده اسكناس قطعا" آلوده است ‌و بايد آن را يك خطر بالقوه در جامعه دانست. در خصوص ضد باكتري كردن كاغذ، تحقيقي بر روي دو نوع ماده كيتوزان و نانو ذرات نقره جهت توليد كاغذ ماسك انجام و نانو ذرات نقره را به عنوان بار منفي و ذرات كيتوزان را به عنوان بار مثبت به صورت لايه‌اي(LbL ) روي الياف نشاندند. بررسي‌ها نشان داد با افزايش تعداد لايه‌ها، خاصيت ضد باكتري كاغذ نيز افزايش مي‌يابد. مواد و روش‌ها: در اين تحقيق جهت توليد كاغذ اسكناس ضد باكتري از خميركاغذ آزمايشگاهي حاصل از الياف پنبه داخلي استفاده شد. براي تهيه خميركاغذ فوق الذكر، الياف پنبه با كمك دستگاه دفيبراتور آزمايشگاهي به درجه رواني اوليه حدود oSR 12 رسانيده شد. سپس خميركاغذ حاصله با استفاده از پروكسيد هيدروژن با شرايط دمايي 120 درجه سانتي گراد و pH حدود11 در مدت 120 دقيقه رنگبري گرديده و پس از پالايش آن تا درجه رواني oSR34، به منظور افزودن مواد افزودني به درصد خشكي %۳/۱ و pH خنثي رسانيده شد. ماده ضد باكتري نانو نقره با مقادير مصرف 25، 50، 75 و 100 ppm، بر اساس وزن خشك خمير، به همراه ميزان 3/0 درصد پلي آكريل آميد كاتيوني (C-PAM) به عنوان كمك نگهدارنده استفاده گرديد. پس از آن از خميرهاي فوق الذكر، كاغذهاي دست ساز استاندارد 90 گرمي ساخته شده و از نظر خصوصيات فيزيكي و نوري با كاغذ دست ساز نمونه شاهد مقايسه شد. براي آزمون بيولوژيكي كاغذها از روش اندازه گيري هاله عدم رشد دو باكتري استافيلوكوكوس اورئوس و اشيرشياكلي به عنوان دو باكتري شاخص در آزمون هاي بيولوژيكي استفاده شد. يافته‌ها: نتايج نشان داد با افزايش سطح نانو نقره ميزان خاكستر، صافي سطح و ماتي كاغذ افزايش و روشني آن كاهش يافته و در مقابل درآزمون موم كني و حجيمي بي تاثير بوده است. در خصوص آزمون بيولوژيكي، نتايج نشان داد با مصرف بيشتر نانو نقره خصوصيات ضد باكتري كاغذ و هاله عدم رشد بيشتر مي‌گردد. نتيجه گيري: با در نظر گرفتن كليه نتايج ميزان مصرف ppm 25 به عنوان ميزان مصرف بهينه تعيين گرديد. در ميزان مصرفppm 25 فاكتورهاي فيزيكي كاغذ و شرايط نوري بسيار نزديك به كاغذ شاهد مي‌باشد و هم چنين خاصيت ضدباكتريايي نيز قابل قبول است. قابل ذكر آن كه با افزودن نانو نقره در خمير كاغذ با ميزان كمتر و افزايش پالايش خمير كاغذ اسكناس، مي توان هم خاصيت ضد باكتري به كاغذ داد و هم مقاومت هاي كاغذ را در حد قابل قبولي حفظ نمود.

Background and objectives: The purpose of this research is the production of antibacterial banknote paper using silver nanoparticles. Bank-notes have been a part of commercial exchanges from the past. There are about 8 billion Bank-note leaves in Iran that have been in circulation in a 5-year period. This amount of Bank-notes and the frequency with which they are touched can promote transmission of many pathogenic factors, especially bacteria. Based on scientific research results, Bank-notes are seriously contaminated and must be considered a potential danger to society. In the field of antibacterial paper, an investigation was performed on two materials, chitosan and Nanosilver particles to produce filter paper and Nanosilver and chitosan particles were applied as negatively and positively charged layers over the fibers (LBL), respectively. It was found that with increasing numbers of the layers, there were increases antibacterial properties. Materials and methods: In this study, Laboratory pulp made from Iranian cotton fiber, were used to produce antibacterial bank-note paper. To prepare above-mentioned pulp, its freeness was received to 12 oSR by laboratory Defibrator. Then, obtained pulp was bleached by H2O2 in 120 oC, pH=11, 120min and after refining to 34 oSR, were adjusted 3.1% consistency and neutral pH to adding additives. Antibacterial Nano-silver with amounts of 25, 50, 75 and 100 ppm as antibacterial material and 0.3% Cationic-Polyacrylamide (C-PAM) as retention aids were used as additives. Then, standard handsheets 90 g/m2 were made from above pulps and compared to reference handsheets in physical and optical properties. For biological test of papers, bacterial inhibition measurement of S.Aureus and E.Coli as to indicator bacteria in biological tests was used. Results: Results showed that increasing in nano-silver consumption was led to increasing in ash content, smoothness and opacity of paper; lacking in brightness and had no effect in wax test and bulk of paper. Biological test results showed that by increasing in nano-silver consumption, antibacterial properties of paper and consequently bacterial inhibition area were increased. Conclusion: According to all results, 25 ppm of nano-silver consumption was determined as optimized treatment. In this consumption level of nanosilver, physical and optical properties of paper are very similar to control samples with accepted antibacterial properties. By adding of low levels of Nanosilver in pulp suspension and then applying supplemental refining of the fiber furnish, both antibacterial and mechanical properties of Bank-note paper likely will be increased.