Bio-based preparation of nanocellulose and functionalization using polyelectrolytes

Abstract: Nanocellulosa, som kan utvinnas från skogsråvara, har de senaste åren fått mycket uppmärksamhet för sina intressanta egenskaper och breda användningsområde. Studierna i denna avhandling syftar till att vidga möjligheterna att använda nanocellulosa i olika applikationer. Detta har skett genom att utveckla en ny metod för att tillverka nanocellulosa och genom att studera möjligheten att adsorbera polyelektrolyter på material av nanocellulosa för att ändra hur bakterier interagerar med dessa.Nanocellulosan tillverkades genom att förbehandla pappersmassa med smält oxalsyra dihydrat. Reaktionsblandningen tvättades med etanol, aceton eller tetrahydrofuran innan den torkades och fibrillerades. Den resulterande nanocellulosan erhölls med högt utbyte, hade hög ytladdning (upp till 1,4 mmol g-1) och innehöll partiklar som både liknande nanofibriller och nanokristaller. Materialet visades kunna användas både för att tillverka Pickering emulsioner och tunna filmer med en styrka upp till 197 MPa, töjning upp till 5 %, E-modul upp till 10,6 GPa och syrepermeabilitet ner till 0.31 cm3 µm m‑2 dag‑1 kPa‑1.Genom att adsorbera polyvinylamin och polyakrylsyra på material av nanocellulosa visades det vara möjligt att påverka mängden bakterier som fäster till materialet. Substraten bestod både av kompakta filmer och porösa aerogeler. Genom att variera ytladdningen på materialen, ytans struktur och antalet adsorberade lager av polymererna var det möjligt att tillverka material med både hög och låg bakterieadhesion. Detta gör det möjligt att anpassa material för användning antingen som kontaktaktivt- eller icke-adhesivt antibakteriellt material. Båda dessa kan vara miljövänliga alternativ till dagens antibakteriella material.Nanocellulosa är ett material som inom snar framtid sannolikt kommer användas inom en mängd olika applikationer. För att öka mängden applikationer där nanocellulosa tillför ett stort värde är det nödvändigt att utveckla alternativa tillverkningsmetoder till dagens välkända, exempelvis, genom att använda den beskrivna oxaleringen som förbehandling. Förmågan att styra bakterieadhesionen på material av nanocellulosa ger därtill möjlighet att hitta nya användningsområden inom t.ex. hälso- och sjukvårdsbranschen.