تأثیر شرایط تولید بر ویژگی‌های الیاف آلجینات خالص و دارای دارو به روش ترریسی اتوماتیک

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی نساجی، دانشکده فنی و مهندسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی ، تهران، ایران

2 گروه مهندسی نساجی، دانشکده فنی و مهندسی، واحد تهران جنوب، دانشگاه آژاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

آلجینات، پلیمری به ­نسبت زیست سازگار بوده و دارای بار منفی است. این پلیمر پلی ساکاریدی جدا شده از جلبک دریایی، به عنوان یک ماده زیستی به طور گسترده در رهایش دارو، تولید زخم پوش‌ها و چاپ، رنگرزی و تکمیل منسوجات مورد استفاده قرار می‌گیرد. از مهم‌ترین روش‌های تولید این پلیمر زیستی، روش ترریسی می‌باشد. در این پژوهش، برای اولین بار دستگاه ترریسی اتوماتیک، برای تولید الیاف آلیجینات خالص و دارای روغن زیتون ساخته شد. از روش‌های طیف‌سنجی فروسرخ، پراش پرتو ایکس و طیف‌سنجی پراکندگی انرژی پرتو ایکس ساختار الیاف تولیدی بررسی شد. پس از بررسی رفتار رئولوژی محلول پلیمری که نقش مهمی در تعیین عملکرد غشا دارد، مشخص شد، افزودن روغن زیتون به محلول ریسندگی، باعث افزایش گرانروی از 55605/0 سنتی پواز به 0542/2 سانتی پواز می‌شود که بر شکل‌شناسی محلول ریسندگی و شکل الیاف تولیدی تأثیر گذار بوده است. طبق نتیجه‌های طیف‌سنجی فروسرخ، پیوند درون مولکولی قوی از نوع پیوند هیدروژنی در الیاف دارای روعن زیتون دیده شد. نتیجه‌های XRD نشان داد، ارتفاع ناحیه‌های بلوری در الیاف آلیجینات خالص به دلیل وجود آب به تنهایی در ترکیب محلول پلیمری کوتاه‌‌تر از الیاف آلیجینات دارای روغن زیتون می‌باشد. همچنین به کمک طیف‌سنجی پراکندگی انرژی پرتو ایکس (EDS) امکان تهیه هم­زمان نقشه‌های چند گانه از عناصر موجود در یک ناحیه بررسی شد. نتیجه‌ها نشان داد، که پیک‌های با ارتفاع بیشتر به معنى غلظت بیش­تر عنصر مورد نظر در نمونه است، این میزان در الیاف دارای روغن زیتون به مراتب بیش­تر از الیاف خالص بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Haider S., Kamal T., Khan S.B., Omer M., Haider A., Khan F.U., Asiri A.M.  Natural Polymers Supported Copper Nanoparticles for Pollutants Degradation, Applied Surface Science387: 1154-1161 (2016).
[2] Zhang F., Lu Q., Yue X., Zuo B., Qin M., Li F., ... Zhang, X.  Regeneration of High-Quality Silk Fibroin Fiber by Wet Spinning from CaCl2–Formic Acid Solvent, Acta Biomaterialia12: 139-145 (2015).
[3] Mirabedini A., Foroughi J., Wallace G.G.,  Developments in Conducting Polymer Fibres: from Established Spinning Methods Toward Advanced Applications, RSC Advances6(50): 44687-44716 (2016).
[4] Jia Z., Lu C., Liu Y., Zhou P., Wang L. Lignin/Polyacrylonitrile Composite Hollow Fibers Prepared by Wet-Spinning Method, ACS Sustainable Chemistry & Engineering4(5): 2838-2842 (2016).
[5] Hu X., Rajendran S., Yao Y., Liu Z., Gopalsamy K., Peng L., Gao C., A Novel Wet-Spinning Method of Manufacturing Continuous Bio-Inspired Composites based on Graphene Oxide and Sodium Alginate, Nano Research9(3): 735-744 (2016).
[6] East G.C., Qin Y.,  Wet Spinning of Chitosan and the Acetylation of Chitosan Fibers, Journal of applied polymer science50(10): 1773-1779 (1993).
[7] Cong H.P., Ren X.C., Wang P., Yu S.H., Wet-Spinning Assembly of Continuous, Neat, and Macroscopic Graphene Fibers, Scientific ports2: 613 (2012).
[8] Paul D.R., Diffusion During the Coagulation Step of Wet‐Spinning. Journal of Applied Polymer Science12(3): 383-402 (1968).
[9] Jalili R., Razal J.M., Innis P.C., Wallace G.G., One‐Step Wet‐Spinning Process of Poly (3, 4‐Ethylenedioxythiophene): Poly (Styrenesulfonate) Fibers and the Origin of Higher Electrical Conductivity, Advanced Functional Materials, 21(17): 3363-3370 (2011).
[10] Bajaj P., Sreekumar T.V., Sen K., Structure Development during Dry–Jet–Wet Spinning of Acrylonitrile/Vinyl Acids and Acrylonitrile/Methyl Acrylate Copolymers, Journal of Applied Polymer Science86(3): 773-787 (2002).
[11] Loeb M., Crawford L., Graham R., Siminuk M. U.S. Patent Application No. 09/961,692 (2003).‏
[12] Tang Y., Li N., Liu A., Ding S., Yi C., Liu H., Effect of Spinning Conditions on the Structure and Performance of Hydrophobic PVDF Hollow Fiber Membranes for Membrane Distillation, Desalination287: 326-339 (2012).
[13] Grigoriu A., Racu C., Diaconescu R.M., Grigoriu A.M., Modeling of the Simultaneous Process of Wet Spinning-Grafting of Bast Fibers Using Artificial Neural Networks. Textile Research Journal82(4): 324-335 (2012).
[14] Gao G., Xu C., Xi, L., Ma Y., Chen J., Jiang L., Research and Manufacture of 167dtex/288f Superfine-Flat PET DTY [J]. Advanced Textile Technology, 1: (2010).
[15] Tyrolczyk E., Grajek K., Łochyńska M., Zastosowanie Lnu, Konopi I Nanowłókien Do Ochrony Powietrza Przed Mikroorganizmami, Chemik65(11): 1147-1160 (2011).
[16] Sibaja B., Culbertson E., Marshall P., Boy R., Broughton R.M., Solano A.A., ... Auad M.L., Preparation of Alginate–Chitosan Fibers with Potential Biomedical Applications, Carbohydrate polymers134: 598-608 (2015).
[17] Murakami K., Aoki H., Nakamura S., Nakamura S.I., Takikawa M., Hanzawa M., ... Sato Y., Hydrogel Blends of Chitin/Chitosan, Fucoidan and Alginate as Healing-Impaired Wound Dressings, Biomaterials31(1): 83-90 (2010).
[18] Das R.K., Kasoju N., Bora U., Encapsulation of Curcumin in Alginate-Chitosan-Pluronic Composite Nanoparticles for Delivery to Cancer Cells, Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine6(1): 153-160 (1010).
[19] Zhang Y., Wei W., Lv P., Wang L., Ma G., Preparation and Evaluation of Alginate–Chitosan Microspheres for Oral Delivery of Insulin, European Journal of pharmaceutics and biopharmaceutics, 77(1): 11-19 (2011).
[20] Bourbon A.I., Pinheiro A.C., Ribeiro C., Miranda C., Maia J.M., Teixeira J. A., Vicente A.A., Characterization of Galactomannans Extracted from Seeds of Gleditsia Triacanthos and Sophora Japonica through Shear and Extensional Rheology: Comparison with Guar Gum and Locust Bean Gum, Food Hydrocolloids24(2-3): 184-192 (2010).
[21] Kadoğlu H., Dimitrovski K., Marmaralı A., Çelik P., Bayraktar G.B., Üte T.B., ... Kostanjek K., Investigation of the Characteristics of Elasticised Woven Fabric by using PBT Filament Yarns, Autex Research Journal16(2): 109-117 (2016).
[22] Choi H., Mitchell J.R., Gaddipati S.R., Hill S.E., Wolf B., Shear Rheology and Filament Stretching Behaviour of Xanthan Gum and Carboxymethyl Cellulose Solution in Presence of Saliva, Food hydrocolloids40: 71-75 (2014).
[23] Tan L., Pan J., Wan A., Shear and Extensional Rheology of Polyacrylonitrile Solution: Effect of Ultrahigh Molecular Weight Polyacrylonitrile, Colloid and Polymer Science290(4): 289-295 (2012).
[24] Torres M.D., Hallmark B., Wilson D. I., Effect of Concentration on Shear and Extensional Rheology of Guar Gum Solutions, Food Hydrocolloids40: 85-95 (2014).
[25] Rodríguez-Rivero C., Hilliou L., del Valle E.M.M., Galán M.A., Rheological Characterization of Commercial Highly Viscous Alginate Solutions in Shear and Extensional Flows, Rheologica Acta53(7): 559-570 (2014).
[26] Li H., Liu S., Lin L., Rheological Study on 3D Printability of Alginate Hydrogel and Effect of Graphene Oxide, Int. J. Bioprinting, 2(2): 54-66 (2016).
[27] Hermansson E., Schuster E., Lindgren L., Altskär A., Ström A., Impact of Solvent Quality on the Network Strength and Structure of Alginate Gels, Carbohydrate Polymers144: 289-296 (2016).
[28] Gao T., Gillispie G.J., Copus J.S., Seol Y.J., Atala A., Yoo J.J., Lee S.J., Optimization of Gelatin–Alginate Composite Bioink Printability using Rheological Parameters: A Systematic Approach, Biofabrication10(3): 034106 (2018).
[29] Sterner M., Edlund U., High-Performance Filaments from Fractionated Alginate by Polyvalent Cross-Linking: A Theoretical and Practical Approach, Biomacromolecules19(8): 3311-3330 (2018).
[30] Liu Q., Li Q., Xu S., Zheng Q., Cao X., Preparation and Properties of 3D Printed Alginate–Chitosan Polyion Complex Hydrogels for Tissue Engineering, Polymers10(6): 664 (2018).
[31] Reichel E.K., Gamsjaeger G., Bradt E., Kracalik M., Jakoby B., Voglhuber-Brunnmaier T., Measuring Extensional Viscosity of Biofluids using Electrical Breakup Rheometry, In Sensors and Measuring Systems; 19th ITG/GMA-Symposium, 1-4 VDE (2018).
[32] Mession J.L., Blanchard C., Mint-Dah F.V., Lafarge C., Assifaoui A., Saurel R., The Effects of Sodium Alginate and Calcium Levels on Pea Proteins Cold-Set Gelation, Food Hydrocolloids31(2): 446-457 (2013).
[33] Lundahl M.J., Klar V., Ajdary R., Norberg N., Ago M., Cunha A.G., Rojas O.J., Absorbent Filaments from Cellulose Nanofibril Hydrogels through Continuous Coaxial Wet Spinning, ACS Applied Materials & Interfaces10(32): 27287-27296 (2018).
[34] Phan D.D., Swain Z.R., Mackay M.E.,  Rheological and Heat Transfer Effects in Fused Filament Fabrication. Journal of Rheology62(5): 1097-1107 (2018).
[35] White E.E.B., Chellamuthu M., Rothstein J.P., Extensional Rheology of a Shear-Thickening Cornstarch and Water Suspension, Rheologica Acta, 49(2): 119-129 (2010).