بخشی از مقاله
چکیده
ساختارهای نانولیفی تهیه شده از پلیساکاریدهای طبیعی پتانسیل استفاده در صنایع مختلف از جمله صنایع غذایی و زمینه پزشکی همانند کپسوله کردن ویتامینها و مواد معدنی و همچنین باندهای زخم با قابلیت رهایش داروی کنترل شده از خود نشان دادهاند. پکتین یک پلیساکارید طبیعی خوراکی با ویژگیهای زیستسازگاری و زیستتخریبپذیری مطلوب است که از دیوارهی سلولی گیاهان بهدست میآید. در این تحقیق، با بکارگیری روش مایکروویو، پکتین پوست انار استخراج گردید و سپس ساختارهای نانولیفی پکتین انار/ پلیمر پلی وینیل الکل توسط روش الکتروریسی تولید شدند. بهمنظور دستیابی به ساختار نانولیفی بهینه ترکیب درصدهای مختلف پکتین انار/ پلی وینیل الکل الکتروریسی شدند. میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنجی مادون قرمز و آزمون سنجش استحکام برای نمونههای تولیدی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفتند. نتایج حاصل از بررسیهای نشان داد که پکتین استخراج شده از درجهی بالای استریفیکاسیون برخوردار است، ضمن اینکه افزایش درصد پکتین منجر به تولید الیاف با قطر کمتر، ساختاری با استحکام مکانیکی بالاتر و ازدیاد طول کمتر میشود.
کلید واژه- الکتروریسی، پکتین انار، نانوالیاف، پلیوینیلالکل و مایکروویو.
-1 مقدمه
پکتین یک پلیساکارید خوراکی است که از دیوارهی سلولی گیاهان بهدست میآید. پکتین یک پلیمر آبدوست با گروههای هیدروکسیل و کربوکسیل است.[1]پکتین استخراج شده از سیب و لیمو در حال حاضر بهعنوان منابع تجاری پکتین محسوب میشوند.[2] اخیرا دستیابی به منایع جدید پکتین توجه محققین زیادی را به خود معطوف کرده است از جمله منابع جدید حاوی پکتین میتوان به آلوئه ورا، پوست انار، پوست توتفرنگی، کاکائو و غیره اشاره کرد3]و .[4 پکتین علاوهبر کاربردهای معمول در صنایع غذایی، میتواند در زمینهی تولید فیلمهای خوراکی و یا زیست تخریب پذیر، کپسوله کردن مواد معدنی و ویتامینها و همچنین در سامانههای رهایش داروی کنترل شده بکارگرفته شود5]و .[6
ساختارهای نانولیفی بهدلیل برخورداری از خصوصیاتی همچون سطح مخصوص بالا، قطر کم الیاف و تخلخل زیاد، بهعنوان یکی از بهترین ساختارها جهت کپسوله کردن ویتامینها و دیگر مواد و همچنین جهت کاربرد در باندهای زخم با قابلیت رهایشکنترل شدهی دارو شناخته شدهاند7]و .[8 البرزی و همکارانش نیز با استفاده از روش الکتروریسی، نانوالیاف پکتین سیب/ پلیاتیلناکساید/ سدیم آلجینات را به منظور کپسوله کردن فولیک اسید را تولید کردند.[9]پلیوینیل الکل یک پلیمر قابل حل در آب با ویژگیهای زیستسازگاری، زیستتخریب پذیری و غیر سمی بودن پلیمری با کاربردهای متعدد است.[10] در این تحقیق پس از استخراج پکتین توسط روش مایکروویو، پکتین انار/ پلیمر پلیوینیلالکل با درصد ترکیبهای مختلف جهت دستیابی به ساختار بهینه الکتروریسی شدند.
-2 تجربیات/تئوری
2-1 مواد لازم
پلی وینیل الکل با وزن مولکولی متوسط 72000 گرم بر مول از شرکت سیگما آلدریچ خریداری شد. پکتین پوست انار نیز با استفاده از روش مایکروویو استخراج شد.
2-2 آماده سازی محلول و تولید نمونه
ابتدا محلول های 9درصد و 3 درصد - وزنی/وزنی - از پلیوینیلالکل/ آب مقطر و پکتین انار/ آب مقطر تهیه شدند. سپس درصدهای مختلف محلول پکتین/ محلول پلیوینیلالکل - 90/10، 80/20، 70/30 و - 60/40 از محلولهای تهیه شده با یکدیگر ترکیب و به مدت دو ساعت بر روی استیرر قرار داده شدند. شرایط الکتروریسی جهت تولید نمونهها در جدول 1 ارائه شده است.
3-2 بررسی ریختشناسی ساختارهای نانولیفی
میکروسکوپ الکترونی روبشی مدل - Japan, HITACHI, S-4160 - دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان برای مشاهدهی ساختار های نانولیفی و محاسبه قطر الیاف استفاده شد. قبل از مشاهدهی تصاویر توسط میکروسکوپ، بخش کوچکی از نمونهها توسط طلا روکش داده شد. طیف سنجی مادون قرمز در رنج 500 - cm-1 - تا 4000 بر سانتیمتر توسط دستگاه اسپکتروفتومتر با مدل - - BOMEM-MB100 جهت بررسی برهمکنش گروههای عاملی پلیمرها استفاده شد.
2-4 خواص مکانیکی
برای اندازهگیری خواص مکانیکی نمونهها از دستگاه زوئیک 1432 استفاده شد. نمونهها با ابعاد 20mm×5mm مابین دو فک دستگاه با نیروی 20N و سرعت 10mm/min برای اندازهگیری قرار داده شدند.
-3 بحث و نتایج
1-3 بررسی ریخت شناسی ساختارهای نانولیفی تولیدی
تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نمونه های پکتین انار/ پلیوینیلالکل با درصد ترکیبهای مختلف - 100/0، 90/10، 80/20 و - 70/30 در شکل 1 نشان داده شدهاند. لازم بهذکر است که محلول پلیمری با درصد ترکیب 60/40 قابلیت الکتروریسی نداشت. همانطور که در شکل 1 نمایان است با افزایش درصد پکتین در ساختار، بهدلیل افزایش دانسیتهی بار، قطر نانوالیاف تولیدی کاهش مییابد بهطوریکه نمونهی 70/30 حاوی بید بوده و با کاهش درصد پکتین از 30 درصد به 20 درصد الیاف یکنواختتری تولید شده است. کاهش درصد پکتین از 20درصد به 10درصد قطر نانوالیاف افزایش مییابد.ویژگیهای نانوالیاف پلیوینیلالکل و نانوالیاف پکتین انار/ پلیوینیلالکل در طیف FTIR در شکل 2 نشان داده شده است. ناحیهی پیکهای شاخص گروههای عاملی OH، C-Hهای آلیفاتیک و C=O در نمونههای فوق در جدول 2 ارائه شده است. از آنجایی که درصد پلیوینیلالکل در نمونهی بهینهی اندازهگیری شده، بیشتر است، طیف مادون قرمز نانوالیاف پکتین انار/ پلیوینیلالکل بسیار شبیه به نانوالیاف پلیوینیلالکل است.
