Effet de l'ajout de nano

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 5063 (2023) Citer cet article

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Les films bio-composites à base d'Hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) renforcés de nanoparticules d'argent (AgNPs) et de nanoparticules d'oxyde de titane (TiO2-NPs) ont été développés. Certaines propriétés physiques et mécaniques : résistance à la traction (TS), allongement (E), module élastique de Young (EM), perméabilité à la vapeur d'eau (WVP) et transparence ont été déterminées. Les propriétés antibactériennes de ces films ont également été étudiées. Les valeurs de résistance à la traction du film HPMC renforcé avec Ag NP et TiO2-NP et HPMC sans nanoparticules étaient respectivement de 39,24, 143,87 et 157,92 MPa. L'allongement du film HMPC était inférieur à celui du film HPMC renforcé avec AgNP et TiO2-NP, les résultats étaient respectivement de 2, 35 et 42 %. De plus, le module élastique de Young du film HMPC a été déterminé à 19,62 MPa et celui du film HPMC renforcé avec des AgNP et TiO2-NP était respectivement de 4,11 et 3,76 MPa. Les valeurs de WVP du film HMPC étaient supérieures à celles du film HMPC renforcé avec AgNP et TiO2-NP, où elles étaient respectivement de 0,5076 × 10−3, 0,4596 × 10−3 et 0,4504 × 10−3 (g/msPa). Les films nanocomposites ont démontré une forte activité antibactérienne contre les bactéries pathogènes testées dans la zone de surface de contact. Les activités antibactériennes des AgNP (~ 10 nm) à 80 ppm étaient plus actives que 20 et 40 ppm contre les agents pathogènes d'origine alimentaire, à savoir Bacillus cereus et Escherichia coli, les diamètres des zones d'inhibition étaient respectivement de 9 et 10 mm. De plus, les TiO2-NP (~ 50 nm) à 80 ppm étaient plus actifs que 20 et 40 ppm contre B. cereus et Salmonella Typhimurium, les diamètres des zones d'inhibition étaient respectivement de 11 et 10 mm.

Dans le secteur alimentaire, l’utilisation de nanomatériaux est devenue très importante et attractive, notamment les matériaux d’emballage. Les films et matériaux d'enrobage comestibles sont couramment utilisés comme matériaux d'emballage appropriés pour prolonger la durée de conservation des aliments frais. Ces nanomatériaux ont des propriétés distinctes par rapport à d'autres matériaux en raison de leur rapport surface/volume élevé et d'autres propriétés physicochimiques uniques telles que la couleur, la solubilité, la résistance, la diffusivité, la toxicité, magnétiques, optiques et thermodynamiques, etc.1. La nanotechnologie a apporté une nouvelle révolution industrielle et les pays développés et en développement souhaitent investir davantage dans cette technologie2. Par conséquent, la nanotechnologie offre un large éventail d'opportunités pour le développement et l'application de structures, de matériaux ou de systèmes dotés de nouvelles propriétés dans divers domaines comme l'agriculture, l'alimentation et la médecine, etc. La commercialisation des nanoaliments a été estimée à environ 35,5 milliards de dollars américains en 2013 et 100 milliards de dollars américains en 20203.

La cellulose est le composé organique le plus abondant dans l’environnement, renouvelable, recyclable et biodégradable (en carbone, hydrogène et oxygène)4. Notamment, la cellulose est plus adaptée à l'emballage car ce n'est pas un polymère thermoplastique, alors que ses dérivés esters (méthylcellulose (MC), hydroxypropylméthylcellulose (HPMC), hydroxypropylcellulose (HPC) et éthylcellulose (EC)) sont des polymères thermoplastiques biodégradables. . L'hydroxypropylméthylcellulose et la MC sont solubles dans l'eau froide, mais après chauffage, elles forment un gel thermiquement réversible et relativement dur par chauffage à 50–80 °C5,6. L'hydroxypropylméthylcellulose est un matériau inodore, sans saveur, transparent, stable, résistant à l'huile, non toxique et comestible avec de bonnes propriétés filmogènes. Il s'agit d'un polymère non ionique avec une structure linéaire de molécules de glucose, dans laquelle sa matrice est stabilisée par des liaisons hydrogène7,8.

Les nanoparticules d'argent font partie des nanoparticules les plus explorées, en raison de leur potentiel antimicrobien établi contre de multiples souches commensales et pathogènes9. Outre les souches bactériennes, les nanoparticules d’argent sont connues pour inhiber plusieurs champignons ainsi que plusieurs virus10. L'argent cible le métabolisme bactérien en se liant à son ADN, ses protéines et ses enzymes ; entraînant des effets bactériostatiques11. Les nanoparticules d'argent déstabilisent et perturbent les membranes externe et cytoplasmique12. Les nanoparticules d'argent inhibent également les enzymes de la chaîne respiratoire et peuvent également stimuler la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS)13.