Silver-doped electrospun nanofibers for antibacterial membranes

Nowadays an increasing number of people spend a significant portion of their time indoors, making air quality crucial for their well-being, comfort, and productivity. Among the methods used to improve and control air quality there are filters, which, however, can become breeding grounds for bacteria. Thus, the objective of this thesis was to develop a novel silver- doped nanofibers using the electrospinning technique which can be used as antibacterial air filtration substrates. Nanofibers were produced with electrospinning known for its high surface-to-volume ratio, ideal for enhancing silver release and assuring an efficient antibacterial action. The thesis started with the production and characterization of Nylon-6 and PVA nanofibers, followed by their coating with silica containing silver nanoparticles or zirconia with silver nanoparticles. Subsequently, focus shifted to producing and characterizing PVA nanofibers with silver nanoparticles to assess the benefits of coating compared to untreated fibers. Lastly, efforts were made to simplify the process by combining spinning and silica coating into a single electrospinning step, employing a silica precursor: perhydro polysilazane (PHPS), which does not necessitate high temperatures for conversion to silica and which has never been electrospun in literature.

Al giorno d’oggi un numero sempre maggiore di persone trascorre gran parte del proprio tempo al chiuso, rendendo la qualità dell'aria un elemento cruciale per il loro benessere, comfort e produttività. Tra gli elementi di miglioramento e controllo della qualità dell’aria si annoverano i filtri, i quali, tuttavia, possono diventare terreni fertili per la crescita batterica. Pertanto, l'obiettivo di questa tesi è stato sviluppare nuove nanofibre drogate con argento utilizzando la tecnica dell'elettrofilatura che possono essere utilizzate come substrati antibatterici per la filtrazione dell'aria. Le nanofibre sono state prodotte con l'elettrofilatura, nota per il suo elevato rapporto superficie-volume, ideale per migliorare il rilascio dell'argento e garantire un'efficace azione antibatterica. Il lavoro di tesi è iniziato con la produzione e la caratterizzazione di nanofibre di Nylon-6 e PVA, le quali sono state successivamente rivestite con coperture di silica con nanoparticelle di argento o zirconia con nanoparticelle di argento. Successivamente ci siamo cimentati nella produzione e caratterizzazione di nanofibre di PVA drogate con nanoparticelle di argento per valutare i benefici di un rivestimento sulle fibre rispetto alla versione non trattata. Infine, abbiamo tentato di semplificare il processo combinando i due step di filatura e rivestimento in silice in un unico passaggio di elettrofilatura, impiegando un precursore della silice: il peridro-polisilazano (PHPS), che non richiede alte temperature per la conversione in silice e che non è mai stato elettrofilato in letteratura.