Preparation of PVA/ZnO nanofibers crosslinked with citric acid and their anti-acne activity

Abstract

The water-swellable polyvinyl alcohol (PVA) nanofibers containing ZnO nanoparticles were fabricated by using electrospinning technique and a crosslinking method. Zinc oxide (ZnO) nanoparticles were prepared by sol-gel method and dispersed in aqueous PVA and citric acid solution for electrospinning. The electrospun nanofibers were treated at 160 oC to induce the thermal crosslinking between PVA and citric acid. The crosslinked PVA nanofibers were water-insoluble but swelling, which can be used for facial masks. PVA/ZnO composite nanofibers were characterized by structural and morphological analysis techniques including Fourier-transform infrared (FT-IR) spectroscopy, field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and transmission electron microscopy (TEM). Also, the swelling ratios according to the ZnO content (0, 1, 4, 7% of PVA) were measured. Antibacterial activity was estimated against E. coli, S. aureus and C. acne. Inhibition zone of Cutibacterium acnes of PVA/ZnO 7% Nanofibers was 2.25 mm, indicating anti-acne activities of nanofibers.|산화 아연을 폴리비닐알코올 고분자 용액과 복합화하였으며 가교제로서 구 연산을 첨가하였다. 혼합용액을 전기방사공정을 통해 나노섬유를 제작해 팽윤 률 측정과 여드름균을 포함한 항균 성능을 향상시키는 연구를 진행하였다. 졸-겔법을 사용하여 산화아연 나노입자를 제조하였으며 물성과 크기 및 모 양은 TEM, FT-IR 기기를 이용하여 분석하였다. 합성된 산화아연을 폴리비닐 알코올 고분자 용액에 함량 별 (0, 1, 4, 7 wt. %)로 분산시켜 전기방사 공정을 통해 나노섬유로 제조하였다. 물에 쉽게 녹는 특성을 가진 폴리비닐알코올 고 분자를 가교하기 위해 구연산을 첨가하였으며, 제조된 나노섬유를 160 ℃에 서 열처리함으로써 폴리비닐알코올과 구연산의 가교를 유도하였다. 가교된 나 노섬유의 물성과 표면 성질은 FE-SEM, TEM, FT-IR기기를 통해 분석하였으 며 산화아연 나노입자들이 뭉쳐져서 나노섬유에 복합화 되어있는 것을 확인하 ３２ 였다. 산화아연 함량에 따른 팽윤률을 측정하였으며, 산화아연이 고분자 대비 7% 첨가되었을 경우, 산화아연이 첨가되지 않았을 때 대비 약 2.06배의 팽윤 률을 보이는 것을 보아 산화아연이 팽윤률을 향상시킴을 확인하였다. 또한, E. coli 와 S. aureus, 여드름 유발 균인 C. acne 박테리아의 항균 성능 분석을 통해 산화아연이 많이 첨가된 나노섬유가 더 높은 항균 능력을 갖고 있는 것 을 알 수 있었으며 특히, 7%의 산화아연이 첨가된 나노섬유부터 여드름균을 억제할 수 있음을 확인하였다. 최종적으로 본 연구에서 산화아연과 고분자 나 노섬유의 복합은 여드름균을 비롯한 항균 능력을 갖고 있는 것을 알 수 있었 으며, 페이셜 마스크로서의 활용이 기대된다