@phdthesis{01JMY92G2NTH2MHGBKXHDK3SXJ,
  abstract     = {{Plasmapolymerisatie bij atmosferische druk biedt een milieuvriendelijk alternatief voor traditionele natte chemie of thermische processen voor antimicrobiële coatings voor voedselverpakkingen. Deze scriptie richt zich op de ontwikkeling van een antimicrobiële coating op basis van polyethyleenglycol (PEG) en zinkoxide-nanodeeltjes (ZnO NPs) op polyethyleen (PE) – een veelgebruikt polymeer in voedselverpakkingen – met behulp van aerosol-geassisteerde plasmapolymerisatie bij atmosferische druk (AAPD). Tri(ethyleenglycol)divinylether (DVE-3) werd als precursor gekozen.

Plasma parameters werden geoptimaliseerd, waaronder de precursordoorstroom (0,6-0,65 slm), afstand tussen plasma en substraat (2 mm) en plasma-ingangsvermogen (250 W) om een PEG-achtige coating te deponeren met chemie vergelijkbaar met conventionele PEG-polymeren. Deze coating degradeerde in water, waardoor het geschikt was als matrix voor het inbedden van ZnO NPs met gecontroleerde afgifte.

ZnO NPs van verschillende groottes en concentraties werden in de DVE-3-precursor gedispergeerd, wat leidde tot de vorming van PEG/ZnO-nanocomposietcoatings. ZnO NPs met een diameter van 35-45 nm en een concentratie van 1 wt% voorkwamen NP-agglomeratie, wat resulteerde in een uniforme coating met goed verdeelde ZnO NPs. Het nanocomposiet vertoonde significante antimicrobiële activiteit, met een reductie van 6,6 log voor Escherichia coli en 3,3 log voor Staphylococcus aureus. Bovendien vertraagde het de groei van Listeria monocytogenes en melkzuurbacteriën in vacuümverpakte varkensworst.

De migratie van Zn uit het PEG/ZnO-nanocomposiet naar verschillende voedselsimulanten – 3% azijnzuur, 10% ethanol en 95% ethanol – bleef onder de specifieke migratielimiet van 5 mg/kg. De afbraakproducten in water en simulanten werden geïdentificeerd en hun toxiciteit werd geëvalueerd met Daphnia magna LC50 (48 uur) en orale rat LD50 tests. Dezelfde producten, voornamelijk met variërende ethyleenoxidegroepen, werden vrijgegeven, met C6H14O4 en C10H22O5 als meest voorkomende. Toxiciteitstests bevestigden dat deze stoffen niet giftig zijn.

Om milieubeschadiging door ZnO NP-antimicrobiële activiteit te beperken, werden glycine-gecoate ZnO NPs geïntroduceerd om zich te richten op specifieke micro-organismen. Gly-gecoate ZnO NPs vormden stabiele dispersies, waardoor hogere NP-concentraties (tot 2 wt%) zonder agglomeratie mogelijk werden. Gly verbeterde de binding van ZnO aan de celwanden van S. aureus, wat gerichte antimicrobiële activiteit mogelijk maakte. Ongecoate ZnO NPs waren effectiever tegen E. coli.

Dezelfde plasma-opstelling werd gebruikt om stikstofgroepen (voornamelijk amide en amine) tijdens PEG-polymerisatie te incorporeren voor extra antimicrobiële activiteit. Mondstukken met verschillende geometrieën werden rond de plasmakop geplaatst om het depositieproces aan te passen. De mondstukgeometrie had grote invloed op de fysisch-chemische eigenschappen van de coatings. Optimalisatie van de verblijftijd leverde gladde, conforme coatings op met hoge hydrofiliciteit, behouden PEG-functionaliteit en stikstofrijke groepen. Deze coatings vertoonden antimicrobiële activiteit, met een reductie van 4,8 log voor E. coli en 2,1 log voor S. aureus.}},
  author       = {{Zabihzadeh Khajavi, Maryam}},
  isbn         = {{9789463578295}},
  language     = {{eng}},
  pages        = {{XXIX, 266}},
  publisher    = {{Ghent University. Faculty of Bioscience Engineering}},
  school       = {{Ghent University}},
  title        = {{Plasma-polymerized antimicrobial coatings for food packaging applications}},
  year         = {{2025}},
}