Amélioration des propriétés mécaniques et antimicrobiennes du caoutchouc naturel époxydé via un mélange réactif avec du gluconate de chlorhexidine

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 9974 (2023) Citer cet article

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Un mélange de caoutchouc naturel époxydé (ENR) avec du gluconate de chlorhexidine (CHG) a été préparé à l'aide d'un broyeur à deux cylindres à 130 °C. Du CHG a été ajouté à des concentrations de 0,2, 0,5, 1, 2, 5 et 10 % (p/p) en tant qu'additif antimicrobien. Le mélange ENR avec 10 % (p/p) de CHG a montré la meilleure résistance à la traction, la meilleure récupération élastique et la meilleure dureté Shore A. Le mélange ENR/CHG présentait une surface de fracture lisse. L'apparition d'un nouveau pic dans le spectre infrarouge à transformée de Fourier a confirmé que les groupes amino du CHG réagissaient avec les groupes époxy de l'ENR. L'ENR avec 10 % de CHG présentait une zone d'inhibition contre Staphylococcus aureus. Le mélange proposé a amélioré les propriétés mécaniques, l'élasticité, la morphologie et les propriétés antimicrobiennes de l'ENR.

Actuellement, le développement de biomatériaux renouvelables constitue une avancée importante pour réduire l’impact environnemental des déchets synthétiques. Le mélange de deux ou plusieurs polymères est une méthode fondamentale pour améliorer les propriétés des polymères en fonction de leurs applications. De nombreux biopolymères tels que la carboxyméthylcellulose1,2,3, le carboxyméthylchitosane4,5, la cellulose bactérienne6,7, l'amidon8,9,10,11,12, la gélatine13, le chitosane14, la séricine15,16, la kératine17, la pectine18,19,20, les polysaccharides21, 22 et le caoutchouc naturel (NR)23 ont été étudiés pour la préparation de nouveaux biomatériaux.

Le NR est un polymère facilement disponible en Thaïlande et largement utilisé dans l'industrie. Le NR époxydé (ENR) est un dérivé NR contenant un cycle époxy qui améliore la polarité du caoutchouc et favorise la compatibilité avec d'autres polymères24,25,26,27,28. Quelques études ont utilisé l'ENR pour améliorer la ténacité de l'acide polylactique29. Il a été rapporté que l’ajout d’ENR améliore les propriétés de traction et la morphologie de l’amidon thermoplastique (TPS)30. Les élastomères thermoplastiques sont des matériaux élastiques obtenus en mélangeant un polymère et un caoutchouc31, 32. Le mélange réactif est une technique efficace pour améliorer les propriétés des mélanges de polymères33,34,35. De nouveaux élastomères thermoplastiques ont été développés à l’aide de la technique de mélange réactif ENR30. La réticulation dans la phase caoutchouc est une réaction importante pour améliorer les propriétés des caoutchoucs36.

Le gluconate de chlorhexidine (CHG) est un additif antimicrobien qui peut être incorporé au caoutchouc37. CHG se compose de deux cycles 4-chlorophényle symétriques et de deux groupes biguanide reliés par une chaîne centrale hexaméthylène qui peut interagir avec les molécules via une liaison hydrogène38. Le CHG peut inhiber les bactéries Gram-négatives, les bactéries Gram-positives, les microbactéries et les champignons39. De plus, le CHG a été utilisé comme additif dans le TPS/ENR : il améliore la compatibilité des deux polymères et augmente leur dureté37. La croissance microbienne dans le caoutchouc naturel est un problème post-récolte important pour le caoutchouc naturel, qui diminue la qualité, la sécurité et les propriétés du matériau en caoutchouc. L’ajout d’un agent antimicrobien au caoutchouc naturel est une méthode efficace pour améliorer les propriétés antimicrobiennes du matériau. Cependant, le caoutchouc naturel n’est pas un matériau encapsulé. Par conséquent, un agent antimicrobien réactif est utilisé pour former une certaine réaction et réticulation dans le caoutchouc naturel afin d'améliorer les propriétés mécaniques et antimicrobiennes. Le caoutchouc naturel aux propriétés antimicrobiennes peut empêcher la croissance microbienne dans de mauvaises conditions de stockage et s'appliquer à des applications médicales. Cependant, seules des informations négligeables sont disponibles sur les mélanges ENR contenant des charges médicales capables de tuer les bactéries et les champignons et d'améliorer les propriétés mécaniques dans un large éventail d'utilisations industrielles.

Cette étude a développé un nouvel ENR aux propriétés antimicrobiennes. L'objectif de cette recherche est d'améliorer les propriétés ENR en mélangeant la technique avec le composé antimicrobien CHG. Le CHG a été sélectionné en raison de ses propriétés antimicrobiennes élevées, de sa résistance à la chaleur et de sa réactivité élevée par ses groupes aminés de structure CHG. La réaction survenue entre le CHG et l'ENR devrait améliorer les propriétés mécaniques et antimicrobiennes de l'ENR. Les effets du CHG sur les propriétés de traction, l'élasticité, la dureté, le gonflement, la morphologie, la réaction et l'activité antimicrobienne ont été étudiés.