Waiting
로그인 처리 중...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

تلألؤ ضوئي محسن لمستخلصات الكركم لونغا عبر نقل الطاقة بوساطة الشيتوزان لتطبيقات مصادقة المنسوجات

Published: December 22, 2023 doi: 10.3791/66035
Automatic Translation
1, 1, 1, 1
1Department of Science and Technology, Smart Colorants R&D Program, Philippine Textile Research Institute

Summary

يعد التلألؤ الضوئي أحد أكثر آليات المصادقة فعالية المستخدمة اليوم. يمكن أن يؤدي استخدام وتعزيز المواد ذات المصادر الطبيعية ذات الخصائص الضوئية المتأصلة ودمجها في ركائز النسيج إلى تطوير منسوجات خضراء ومستدامة وعملية للتطبيقات الذكية.

Abstract

تلعب أصباغ العلامات الأمنية دورا محوريا في حماية سلامة المنتجات في مختلف المجالات ، مثل المنسوجات والمستحضرات الصيدلانية والمواد الغذائية والتصنيع وغيرها. ومع ذلك ، فإن معظم الأصباغ التجارية المستخدمة كعلامات أمنية مكلفة وقد تحتوي على مواد سامة وضارة تشكل خطرا على صحة الإنسان. يمتلك الكركمين ، وهو مركب فينولي طبيعي موجود في الكركم ، خصائص ضوئية مميزة إلى جانب لونه الأصفر النابض بالحياة ، مما يجعله مادة مرشحة محتملة لتطبيقات المصادقة. توضح هذه الدراسة نهجا فعالا من حيث التكلفة وصديقا للبيئة لتطوير انبعاثات ضوئية محسنة من أصباغ الكركمين لمصادقة النسيج. تم استخراج الكركمين من C. longa باستخدام طريقة استخراج المذيبات بمساعدة الصوتنة. كان المستخلص مغلفا بالغمس ومصبوغا في ركائز النسيج. تم تقديم الشيتوزان كعامل ما بعد موردانتينغ لتثبيت الكركمين وكمحسس مشارك. يؤدي التحسس المشترك للكركمين مع الشيتوزان إلى نقل الطاقة لتعزيز شدة الانارة. ترتبط ذروة الامتصاص المرئية للأشعة فوق البنفسجية عند 424 نانومتر بالامتصاص المميز للكركمين. أظهرت قياسات التلألؤ الضوئي انبعاثا واسعا بلغ ذروته عند 545 نانومتر مع تحسن كبير يعزى إلى نقل الطاقة الناجم عن الشيتوزان ، مما يظهر إمكانات كبيرة كصبغة ضوئية مشتقة بشكل طبيعي لتطبيقات المصادقة.

Introduction

يعتبر التزييف آفة في الصناعات واسعة الانتشار في جميع أنحاء العالم. تسبب الزيادة السريعة في المنتجات المقلدة في السوق فوضى اقتصادية ، مما يعيق معيشة المخترع الرئيسي1،2،3،4،5،6. وقد برز هذا في المقدمة في عام 20207 بشأن القلق المستمر للمنتجات المزيفة الناشئة كما يتضح من الاتجاه المتزايد للمنشورات التي تتكون من الكلمة الرئيسية لمكافحة التزييف أو التزييف في عناوينها. يمكن ملاحظة زيادة كبيرة في المنشورات المتعلقة بالتزييف منذ آخر تقرير تم الإبلاغ عنه في عام 2019 ، مما يشير إلى بذل جهود كبيرة لمكافحة إنتاج وتوزيع السلع الاحتيالية. ومن ناحية أخرى، يمكن أن يكون أيضا مقلقا للغاية، بالنظر إلى أنه يدل على تقدم صناعة التزوير، التي من المتوقع أن تستمر إذا لم تعالج بفعالية. صناعة النسيج ليست معزولة عن هذه المشكلة ، حيث أن وجود منتجات المنسوجات المقلدة قد أثر بشدة على معيشة البائعين والمصنعين والنساجين الحقيقيين ، من بين آخرين 3,8. فعلى سبيل المثال، اعتبرت صناعة النسيج في غرب أفريقيا لفترة طويلة واحدة من أسواق التصدير الرائدة في العالم. ومع ذلك ، أفيد9 أن ما يقرب من 85 ٪ من حصة السوق مملوكة من قبل المنسوجات المهربة التي تنتهك العلامات التجارية للمنسوجات في غرب أفريقيا. كما تم الإبلاغ عن آثار التقليد في قارات أخرى مثل آسيا وأمريكا وأوروبا ، مما يشير إلى أن هذه الأزمة قد وصلت إلى مستوى لا يمكن السيطرة عليه وتشكل تهديدا كبيرا لصناعة النسيج المتعثرة بالفعل2،3،4،10،11،12.

مع التقدم السريع في العلوم والتكنولوجيا والابتكار ، تولى الباحثون دور تطوير المواد الوظيفية لغرض تطبيقات مكافحة التزييف. يعد استخدام التكنولوجيا السرية أحد أكثر الأساليب شيوعا وفعالية لمواجهة إنتاج السلع الاحتيالية. إنه ينطوي على استخدام مواد ضوئية كأصباغ أمان تظهر انبعاثا ضوئيا محددا عند تشعيعه بأطوال موجية مختلفة13,14. ومع ذلك ، فإن بعض الأصباغ الضوئية المتوفرة في السوق قد تفرض سمية بتركيزات عالية ، مما يشكل تهديدات لصحة الإنسان والبيئة15,16.

الكركم (كركم لونغا) هو نبات أساسي يستخدم في عدد لا يحصى من التطبيقات مثل الدهانات وعوامل النكهة والأدوية ومستحضرات التجميل وأصباغ النسيج17. توجد في الجذور مركبات كيميائية فينولية تحدث بشكل طبيعي تسمى الكركمينويدات. تشمل هذه الكركمينويدات الكركمين ، وديميثوكسيكوركمين ، وبيسديميثوكسي كوركومين ، ومن بينها الكركمين هو المكون الرئيسي المسؤول عن اللون الأصفر إلى البرتقالي النابض بالحياة وخصائص الكركم18. الكركمين ، المعروف باسم 1،7-مكرر (4-هيدروكسي-3-ميثوكسي فينيل) -1،6-هيبتادين -3،5-ديون19،20 مع صيغة تجريبية من C21H20O6 ، اجتذب قدرا كبيرا من الاهتمام في المجالات الطبية الحيوية والصيدلانية بسبب خصائصه المطهرة والمضادة للالتهابات والمضادة للبكتيريا ومضادات الأكسدة17،18،21،22،23. ومن المثير للاهتمام أن الكركمين يمتلك أيضا خصائص طيفية وكيميائية ضوئية. تجدر الإشارة بشكل خاص إلى خصائصه الضوئية المكثفة عند تعرضه لإثارة الأشعة فوق البنفسجية (UV) التي تم استكشافها فقط من خلال عدد قليل من الدراسات19،24،25. بالنظر إلى هذه الخصائص ، جنبا إلى جنب مع طبيعته الكارهة للماء وخصائصه غير السامة ، يظهر الكركمين كملون مثالي لعلامات المصادقة.

تم الإبلاغ عن استخراج الكركمين من الكركم لأول مرة في أوائل أواخر القرن الثامن عشر. على مدى القرون الماضية ، تم ابتكار العديد من منهجيات وتقنيات الاستخراج وتحسينها لتحقيق عائد أعلى26،27،28،29،30،31،32،33. استخراج المذيبات التقليدية هو نهج يستخدم على نطاق واسع لأنه يستخدم المذيبات العضوية مثل الإيثانول والميثانول والأسيتون والهكسان وغيرها ، لعزل الكركمين من الكركم34,35. تطورت هذه الطريقة من خلال التعديلات ، إلى جانب تقنيات أكثر تقدما مثل الاستخراج بمساعدة الميكروويف (MAE) 18،36،37 ، واستخراج Soxhlet38،39 ، والاستخراج بمساعدة الإنزيم (EAE) 39،40 ، والاستخراج بالموجات فوق الصوتية36، من بين أمور أخرى لزيادة الغلة. بشكل عام ، تم تطبيق طريقة استخراج المذيبات لاستخراج الصبغة الطبيعية نظرا لتعدد استخداماتها ومتطلبات الطاقة المنخفضة وفعالية التكلفة مما يجعلها مثالية للصناعات القابلة للتطوير مثل المنسوجات.

تم دمج الكركمين كأصباغ طبيعية للمنسوجات بسبب لونه الأصفر المميز. ومع ذلك ، فإن الامتزاز الضعيف للأصباغ الطبيعية لألياف النسيج يشكل تحديا يعيق جدواها التجارية41. تعمل اللاذبات ، مثل المعادن والسكريات والمركبات العضوية الأخرى ، كمواد رابطة شائعة لتقوية تقارب الأصباغ الطبيعية مع النسيج. تم استخدام الشيتوزان ، وهو عديد السكاريد المشتق من القشريات ، على نطاق واسع كعامل موردانتينغ بديل بسبب وفرته في الطبيعة والتوافق الحيوي ومتانة الغسيل42. تشير هذه الدراسة إلى نهج سهل ومباشر في إعداد علامات المصادقة القائمة على الكركمين. تم الحصول على مستخلصات الكركمين الخام عن طريق طريقة استخراج المذيبات بمساعدة الصوتنة. تم فحص خصائص التوهج الضوئي للكركمين المستخرج بشكل شامل على ركائز النسيج وتم تعزيزها بشكل أكبر مع إدخال الشيتوزان كعامل موردانتينج. يوضح هذا الإمكانات الكبيرة كصبغة ضوئية مشتقة بشكل طبيعي لتطبيقات المصادقة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. استخراج الكركمين

  1. تزن 3 جم من مسحوق C. longa في أنبوب طرد مركزي سعة 50 مل.
    ملاحظة: تم استخدام أنبوب طرد مركزي سعة 50 مل لتسهيل عملية الطرد المركزي ومعالجة الاستخراج على حاوية واحدة.
  2. أضف 38 مل من الإيثانول (AR ، 99٪) إلى أنبوب الطرد المركزي. رج الأنبوب برفق لضمان خلط دقيق للإيثانول مع مسحوق C. longa .
  3. قم بتنشيط الأنبوب لمدة 30 دقيقة في الوضع الصوتي العادي وإعداد الكثافة العالية للاستخراج.
  4. لفصل المواد الصلبة ، قم بطرد الأنبوب عند 4430 × جم لمدة 10 دقائق. قبل استخدام جهاز الطرد المركزي ، افتح الأنبوب وأغلقه مرة أخرى لإزالة الضغط ومنع التسرب.
  5. صب لجمع المادة الطافية وتخزينها في ظروف جافة ومحيطة. يحتوي الطافي على مستخلص الكركمين في مذيب الإيثانول. من المهم إبقاء الحاوية مغلقة لمنع تسرب المذيبات.

2. فورييه تحويل الأشعة تحت الحمراء (FTIR) توصيف مستخلص C. longa

ملاحظة: تم تشغيل مقياس الطيف الضوئي بالأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (ATR-FTIR) باتباع الإجراءات القياسية الموجودة في دليل المستخدم.

  1. قبل قياس أطياف الأشعة تحت الحمراء ، يجب ضبط معلمات القياس. استخدم خيار القياس ، وانقر فوق علامة التبويب خيارات متقدمة واضبط معلمات وقت مسح العينة والخلفية على 40 عملية مسح ضوئي ، ودقة المسح الضوئي إلى 4 سم1 ، والنطاق من 4000 - 400 سم -1.
  2. نظف بلورة ATR باستخدام Propan-2-ol (99.8٪). بعد التنظيف ، قم بالتبديل إلى أساسي.
    ملاحظة: تعد عمليات مسح الخلفية ضرورية للقضاء على التداخل البيئي ، مما يضمن أن أطياف الأشعة تحت الحمراء تمثل حصريا العينة التي يتم تحليلها. يتم إجراء قياسات الخلفية فقط قبل بدء تشغيل الجهاز. يجب أن يتم تنظيف بلورة ATR دائما قبل كل قياس جديد.
  3. استخدم ماصة باستور لتطبيق 0.3 مل من مستخلص C. longa الخام في بلورة ATR واتركها تجف لمدة 3 إلى 5 دقائق لإزالة تداخل الإيثانول. عندما يجف الإيثانول ، يتراكم المستخلص بالتالي إلى البلورة مما يقلل من قراءة النفاذية.
  4. في البرنامج ، انقر فوق قياس > خيارات متقدمة لتعيين اسم الملف. بعد تسمية العينة ، انقر فوق علامة التبويب الأساسية وقم بقياس نفاذية الأشعة تحت الحمراء للمستخلص المجفف.
  5. كرر الخطوتين 2.3 و 2.4 حتى 3x أو حتى تتحسن دقة الأطياف.
    ملاحظة: يتم تحديد الدقة المحسنة من خلال انخفاض النفاذية في الطيف.
  6. بعد الانتهاء من القراءة ، قم بتنظيف بلورة ATR باستخدام 99٪ إيثانول ومناديل خالية من النسالة. بعد ذلك ، قم بتنظيف مرحلة عينة ATR باستخدام Propan-2-ol.

3. قياس مرئي للأشعة فوق البنفسجية لمستخلص C. longa

ملاحظة: تم تشغيل مقياس الطيف الضوئي المرئي للأشعة فوق البنفسجية باتباع الإجراءات القياسية الموجودة في دليل المستخدم.

  1. قبل قياس العينات ، اترك الجهاز يسخن لمدة 15 إلى 30 دقيقة. سيؤدي ذلك إلى استقرار مصدر الضوء والكاشف ، وبالتالي ضمان قراءات قابلة للتكرار. املأ الخلية المرجعية بالإيثانول.
  2. قبل قياس أطياف الامتصاص ، اضبط معلمات القياس. استخدم خيار الإعداد ، وانقر فوق علامة التبويب Cary ، واضبط وقت المسح الضوئي على 0.1 ثانية ، والفاصل الزمني للبيانات على 1 نانومتر ، ومعدل المسح الضوئي على 600 نانومتر / دقيقة. أخيرا ، اضبط النطاق من 200 نانومتر إلى 700 نانومتر.
  3. تحضير تخفيفات 25 مل من مستخلص C. longa تتراوح من 1: 1000 إلى 1: 100 بزيادات 1: 100 باستخدام الإيثانول كمذيب.
  4. انقل حوالي 3.5 مل من C. longa المخفف إلى كوفيت كوارتز باستخدام ماصة باستور. لتسهيل التنظيف بعد كل قياس للعينة ، ابدأ بتخفيف 1: 1000 واعمل حتى 1: 100.
  5. قياس امتصاص المستخلص كما هو موضح أدناه.
    1. نظف كوفيت بالإيثانول وكرر قياسات التخفيفات الأخرى.
    2. لضمان دقة الامتصاص ، اشطف الكوفيت جيدا بالمستخلص المخفف قبل نقل محلول الاختبار.
  6. كرر الخطوات 3.4-3.5.2 للتركيزات الأخرى.

4. قياس التلألؤ الضوئي لمستخلص C. longa

ملاحظة: اتبع تشغيل مطياف التألق الإجراءات القياسية الموجودة في دليل المستخدم.

  1. قبل قياس العينات ، اترك الجهاز يسخن لمدة 15 إلى 30 دقيقة. سيؤدي ذلك إلى استقرار مصدر الضوء والكاشف ، وبالتالي ضمان استنساخ كل قياس.
  2. قبل قياس أطياف الفلورسنت ، قم أولا بتعيين معلمات القياس. انقر فوق الزر "قياس " واضبط وقت التكامل على 0.1 ثانية ، والزيادات إلى 1 نانومتر ، وعرض الشق على 1 نانومتر. قد يختلف نطاق القياس حسب مصدر الإثارة أو الانبعاثات.
  3. باستخدام ماصة باستور ، انقل بعناية حوالي 3.5 مل من C. longa المخفف في كوفيت الكوارتز. لتسهيل التنظيف بعد قياس العينة ، ابدأ القياس من 1: 1000 حتى 1: 100.
  4. قم بقياس انبعاث المستخلص باستخدام مصدر إثارة 365 نانومتر. اضبط نطاق الانبعاثات من 380 نانومتر إلى 625 نانومتر.
  5. باستخدام الطول الموجي مع أعلى انبعاث من الخطوة 4.4 ، قم بقياس طيف الإثارة للعينة. اضبط الحد الأدنى لنطاق الإثارة على 330 نانومتر واحسب الحد الأعلى باستخدام الطول الموجي للانبعاث المراقب ناقص 15 نانومتر. يضمن بدل 15 نانومتر عدم ملاحظة أي تشتت من الدرجة الأولى على الأطياف.
  6. باستخدام الطول الموجي ذو الإثارة الأعلى من الخطوة 4.5 ، قم بقياس طيف انبعاث العينة مرة أخرى. احسب الحد الأدنى لمدى الانبعاث باستخدام الطول الموجي للإثارة زائد 15 نانومتر. اضبط الحد الأعلى على 625 نانومتر.
  7. قم بقياس مصفوفة الانبعاث والإثارة لمستخلص C. longa كما هو موضح أدناه.
    1. من أجل الاتساق ، اضبط نطاق القياس للإثارة من 330-435 نانومتر والانبعاثات إلى 450-650 نانومتر. الحفاظ على هذه المعلمات لجميع التركيزات.
    2. نظف كوفيت بالإيثانول وكرر قياسات التخفيفات الأخرى. لضمان دقة قياسات التألق ، اشطف الكوفيت بالمستخلص المخفف قبل نقل محلول الاختبار.

5. قياس التلألؤ الضوئي للشيتوزان

  1. تحضير 300 مل من محلول 1٪ w / v من الشيتوزان. امزج 3 جم من الشيتوزان إلى محلول حمض الخليك 1٪ v / v (99.8٪) حتى يصل إلى 300 مل. حرك المحلول لمدة 24 ساعة أو حتى يتجانس.
  2. قم بقياس مصفوفة الانبعاث والإثارة للشيتوزان كما هو موضح أدناه.
    1. استخدم معلمات القياس التالية للشيتوزان:
      عرض الشق: 1 نانومتر (كل من الانبعاث والإثارة)
      وقت التكامل: 0.1 ثانية
      نطاق الانبعاثات: 300-370 نانومتر
      نطاق الإثارة: 385-450 نانومتر
  3. قم بقياس أطياف الأشعة تحت الحمراء للأقمشة كما هو موضح أدناه.
    1. ضع النسيج متعدد الاختبارات (Fabric #1) فوق بلورة ATR. يحتوي النسيج متعدد الاختبارات على ستة أنواع من القماش الموضحة في الشكل 1 أ. عند القياس باستخدام ATR-FTIR ، تأكد من تغطية بلورة ATR بالكامل بالعينة. يجب أن يتلامس القماش بشكل كامل مع بلورة ATR عن طريق سحب ذراع مكبس العينة. سيؤدي ذلك إلى تقليل النفاذية التي يجمعها.
    2. قياس نفاذية الأشعة تحت الحمراء للأقمشة. كرر القياس على الأقمشة الأخرى.

6. صباغة الأقمشة

  1. قم بوزن الأقمشة لتحديد كمية الصبغة وتشطيب الشيتوزان المراد استخدامها.
  2. تحضير محاليل مستخلص C. longa عند التخفيفات 1: 1 ، 1: 10 ، 1: 50 ، 1: 100 ، 1: 500 ، و 1: 1000 باستخدام 99٪ إيثانول.
  3. صبغ الأقمشة بمستخلص C. longa المخفف بنسبة 1:25 مادة إلى سائل لمدة 1 ساعة عن طريق نقع القماش في المحاليل.
  4. شنق الأقمشة حتى تجف. شطف الأقمشة بماء الصنبور وشنق حتى يجف.
  5. نفذ تشطيب القماش كما هو موضح أدناه.
    1. انقع الأقمشة المصبوغة بمحلول الشيتوزان 1٪ وزن / وزن بنسبة 1:40 من المواد إلى الخمور لمدة ساعة واحدة عن طريق نقع القماش في المحلول.
    2. شنق الأقمشة حتى تجف. شطف الأقمشة بماء الصنبور وشنق حتى يجف.

7. قياسات التلألؤ الضوئي للأقمشة المصبوغة

  1. ضع القماش في حامل العينة. عند استخدام أقمشة AATCC متعددة الاختبارات ، تأكد من وضع النسيج الذي تم اختباره في منتصف النافذة وعدم وجود أقمشة أخرى داخل منطقة القياس. لإصلاح موضع الأقمشة ، استخدم الشرائح الزجاجية كدعم. يظهر مثال على وضع القماش في الشكل 1.
  2. لقياس التلألؤ الضوئي للنسيج ، اضبط وقت التكامل على 0.1 ثانية ، والزيادات إلى 1 نانومتر ، وعرض الشق على 0.6 نانومتر. قم بقياس مضان الأقمشة المصبوغة عند إثارة 365 نانومتر. على غرار حلول القياس ، اضبط نطاق الانبعاثات على 380-625 نانومتر.
  3. باستخدام الطول الموجي مع أعلى انبعاث من الخطوة 5.3 ، قم بقياس طيف الإثارة للعينة. اضبط الحد الأدنى لنطاق الإثارة على 330 نانومتر واحسب الحد الأعلى لنطاق الإثارة باستخدام الطول الموجي للانبعاث المراقب ناقص 15 نانومتر. يضمن بدل 15 نانومتر عدم ملاحظة أي تشتت من الدرجة الأولى على الأطياف.
  4. باستخدام الطول الموجي ذو الإثارة الأعلى من الخطوة 7.3 ، قم بقياس طيف انبعاث العينة. احسب الحد الأدنى لمدى الانبعاث باستخدام الطول الموجي للإثارة زائد 15 نانومتر. اضبط الحد الأعلى على 625 نانومتر.
  5. كرر خطوة القياس 7.1 إلى 7.4 لأنواع أخرى من عينات الأقمشة وبتركيزات مختلفة.
  6. قم بقياس أطياف الانبعاث من 1:50 أقمشة مصبوغة بمستخلص C. longa المخفف باستخدام الطول الموجي للإثارة 365 نانومتر.
    ملاحظة: تستخدم الأقمشة المصبوغة بتخفيف 1:50 لتحليل تأثيرات تشطيب الشيتوزان لأنها تظهر أعلى تلألؤ ضوئي. على غرار الخطوة 4.4 ، اضبط نطاق الانبعاثات من 380-625 نانومتر.
  7. جمع البيانات الطيفية الكيميائية لتفسيرها.

8. التحليل المورفولوجي للأقمشة

ملاحظة: يتضمن التحليل المورفولوجي للأقمشة نوعين من الإضاءة: الضوء الأبيض وضوء الأشعة فوق البنفسجية 365 نانومتر. يمكن أن يكشف اختيار مصدر الضوء عن كيفية التصاق الصبغة والتشطيب بالنسيج.

  1. نظرا لأن المجهر يفتقر إلى مصدر ضوء الأشعة فوق البنفسجية ، استخدم مصدر ضوء الأشعة فوق البنفسجية المحمول باليد 365 نانومتر. ثبت مصدر الضوء بإحكام للحفاظ على وضع ثابت دون التأثير على عملية التصوير. استخدم مشبكا متصلا بحامل حديدي لتركيب ضوء الأشعة فوق البنفسجية 365 نانومتر ، وتوجيهه نحو مرحلة مجهر التكبير الاستريو.
  2. ضع القماش على المسرح وافتح مصدر الضوء الأبيض. استخدم مقبض الضبط الخشن لضبط التكبير/التصغير على أدنى تكبير له وتحديد منطقة التصوير المستهدفة. قم بزيادة التكبير تدريجيا حتى 4x وقم بتحسينه باستخدام مقبض الضبط الدقيق.
  3. استخدم برنامج التصوير المدمج لإدخال شريط مقياس والتقاط الصورة.
  4. لضمان التصوير المتسق ، قم بتكوين معلمات التعرض بالقيم التالية: اضبط تعويض التعرض على 100 ، ووقت التعرض على 100 مللي ثانية ، والكسب على 20. بالإضافة إلى ذلك ، اضبط قيم تدرج اللون على الأحمر: 27 والأخضر: 32 والأزرق: 23. تشمل المعلمات المحددة الأخرى التي تتطلب التعديل الحدة: 75 ، إزالة الضوضاء: 35 ، التشبع: 50 ، جاما: 6 ، والتباين: 50.
  5. قم بإيقاف تشغيل مصدر الضوء الأبيض وقم بتشغيل مصدر الضوء 365 نانومتر. التقط صورة باستخدام نفس معلمات التصوير.
  6. كرر الخطوات من 8.3 إلى 8.6 لجميع أنواع الأقمشة والظروف (فارغة ، مصبوغة ، نهائية فقط ، مصبوغة ومنتهية) حتى يتم التقاط صور لجميع الأقمشة. في المجموع ، يجب أن يكون هناك 48 صورة للأقمشة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

تحدد تحليلات FTIR للألياف التركيب الكيميائي لكل ألياف ممثلة في الأقمشة متعددة الاختبارات # 1. تم استخدام التحليل الطيفي FTIR من أجل توصيف المجموعات الوظيفية الموجودة في كل مكون من مكونات الأقمشة متعددة الاختبارات. كما هو موضح في الشكل التكميلي 1 ، يحدث التمييز بسبب وجود مجموعات وظيفية N-H ، مما يؤدي إلى تصنيف النسيج إلى نيتروجين (الشكل التكميلي 1أ) وسليلوزي (الشكل التكميلي 1ب). تقع الألياف القائمة على البروتين (مثل الصوف والحرير) والبولي أميد الصناعي تحت الأقمشة النيتروجينية في التوافق مع وجود مجموعات وظيفية أميد (-CONH-) في تركيبها الكيميائي. وبالمثل ، فإن الفسكوز المغزول والقطن المبيض وخلات الفتيل تتبع بنية سلسلة السليلوزية. كما هو مبين في الجدول التكميلي 1 ، تحتوي الأقمشة المصنوعة من الصوف المغزول والحرير المغزول والبولي أميد المغزول على قمم مميزة مماثلة تشير إلى وجود أميدات. من ناحية أخرى ، تظهر الأقمشة المصنوعة من الفسكوز المغزول والقطن المبيض وخلات الخيوط قمم مميزة لألياف السليلوز. تتوافق الذروة عند 1732 سم -1 من أسيتات الفتيل مع وجود مجموعة استر في النسيج ، والتي لا تحتوي على القطن المبيض والفسكوز المغزول43.

تم تقييم التحقق من المستخلص باستخدام FTIR (الشكل 2) والتحليل الطيفي للأشعة فوق البنفسجية (الشكل 3) لتأكيد وجود الكركمين. تعكس القمم الكبيرة عند 3352 سم -1 و 3015 سم -1 و 2922 سم -1 و 1705 سم -1 و 1624 سم -1 و 1512 سم -1 و 1271 سم -1 وجود مجموعات وظيفية مميزة للجزيء المستهدف. تتطابق هذه النتائج بشكل جيد مع أطياف FTIR المبلغ عنها سابقا من الكركمينالنقي 44 ، مما يشير إلى أن المستخلص الذي تم جمعه يحتوي على الكركمينويدات (الجدول التكميلي 2). تعطي الطبيعة المترافقة للغاية للكركمين (الشكل 2B ، C) طيف امتصاص واسع يتراوح من 350 - 500 نانومتر كما هو موضح في الشكل 3A. تتبع جميع التخفيفات ملف تعريف النطاق العريض مع ذروة مميزة عند 424 نانومتر والتي يمكن أن تعزى إلى π إلى π * إثارة إلكترونية للكركمين45. أظهر الارتباط الإيجابي بين الامتصاص والتركيز (الشكل 3 ب) خطية جيدة (R2 = 0.99376) وهي نتيجة نموذجية تتوافق مع الوجود المتزايد لمراكز الامتصاص فيما يتعلق بزيادة تركيزات محلول الكركمينويد19,46. ومع ذلك ، لوحظت قيود مقياس الطيف بما يتجاوز نسبة التخفيف 1: 300 حيث يبدأ الامتصاص في التشبع.

بعد التحقق من محلول الكركمينويد المستخرج ، تم تقييم صلاحيته كصبغة مصادقة من خلال ترسبه في ركائز النسيج. تم ترسيب محاليل الكركمينويد المستخرجة على الأقمشة متعددة الاختبارات # 1 المكونة من الصوف المغزول والحرير المغزول والبولي أميد المغزول (النايلون 6،6) والفسكوز المغزول والقطن المبيض وخلات الفتيل لتقييم توافق الأصباغ مع الأقمشة الطبيعية والاصطناعية. كما هو موضح في الشكل 4 ، لوحظ الترسب الناجح لمحلول الكركمينويد بتركيزات مختلفة كما يتضح من انبعاثات التوهج الضوئي الناتجة عند الإضاءة بإثارة الأشعة فوق البنفسجية (UV) حتى بعد عدة غسلات من المنسوجات المصبوغة.

تم إجراء قياسات التلألؤ الضوئي (PL) لتقييم الخصائص البصرية للمنسوجات المصبوغة وتوصيف تفاعلات محلول الكركمينويد مع ركائز النسيج. يظهر في الشكل التكميلي 2 قياسات PL للأقمشة السليلوزية المصبوغة بالكركمين المكونة من القطن المبيض (الشكل التكميلي 2 A-C) ، والفسكوز المغزول (الشكل التكميلي 2D- F) ، وخلات الفتيل (الشكل التكميلي 2 G-I). بدلا من ذلك ، يمكن العثور على قياسات PL للأقمشة النيتروجينية المصبوغة بالكوركومينويد المكونة من الصوف المزخرف (الشكل التكميلي 3 A-C) ، والحرير المغزول (الشكل التكميلي 3 D-F) ، والبولي أميد المغزول (الشكل التكميلي 3 G-I) في الشكل التكميلي 3. تتوافق اللوحة اليسرى مع إثارة PL بينما تتوافق اللوحة الوسطى واليمنى مع انبعاث PL الطبيعي والنسبي ، على التوالي. تتبع أطياف الإثارة PL للأقمشة السليلوزية إثارة واسعة النطاق تغطي 350 - 500 نانومتر. تصبح الإثارة المعتمدة على التركيز لمحلول الكركمينويد مرئية كما يتضح من الانزياح الأحمر المميز على أطياف PL الطبيعية عند زيادة التركيزات ، مما يدل على قابلية ضبط لون أصباغ الكركمينويد. كما تم تقييم أداء تركيزات الكركمينويد المتفاوتة على كل ركيزة من حيث كثافة PL النسبية. يغطي الكركمين PL انبعاثا واسعا يتراوح من 450 إلى 600 نانومتر. مع زيادة تركيزات محاليل الكركمينويد ، أظهرت جميع عينات النسيج المصبوغة (الشكل التكميلي 2 والشكل التكميلي 3 ، اللوحة اليمنى) اتجاها متزايدا متوقعا يصل إلى التركيزات المثلى ، يليه اتجاه تنازلي يعزى إلى التبريد المعتمد على التركيز. وجد أن التركيز الأمثل يختلف عبر ركائز مختلفة مع 1: 100 و 1: 50 مما أدى إلى النتائج الأكثر ملاءمة. يشير هذا الاختلاف إلى التفاعل الفريد لمحلول الكركمينويد داخل ركائز مختلفة.

من المهم ملاحظة أنه تم قياس أطياف الانبعاث والإثارة للمستخلص المخفف بعرض شق يبلغ 1 نانومتر وزمن تكامل يبلغ 0.1 ثانية. تمت معالجة البيانات التي تم جمعها في البداية من خلال معلمة تصحيح داخل الأداة لإهمال ضوضاء الخلفية من القراءات. يتم تعيين نطاق الانبعاث والإثارة مع مراعاة مصدر الإثارة والطول الموجي للانبعاث المرصود لمنع اكتشاف تشتت رايلي من الدرجة الأولى والثانية. لا يؤثر اكتشاف التشتت على جودة الطيف فحسب ، بل يحتمل أيضا أن يقلل من عمر الكاشف.

تم تنفيذ إجراءات قياسية مماثلة مع قياسات أطياف الانبعاث والإثارة للأقمشة. بدلا من ذلك ، تم استخدام عرض شق يبلغ 0.6 نانومتر وزمن تكامل يبلغ 0.1 ثانية حيث وصلت شدة التألق إلى ما وراء حدود الأداة عندما تم ترسيب المستخلصات على الركيزة. تم تعيين نطاق الانبعاث والإثارة مرة أخرى مع مراعاة مصدر الإثارة ومراقبة الطول الموجي للانبعاث لمنع اكتشاف تشتت رايلي من الدرجة الأولى والثانية.

Figure 1
الشكل 1: إجراء تركيب الأقمشة في حامل العينة. (أ) تكوين النسيج، (ب) محاذاة النسيج إلى النافذة، (ج) تطبيق الشرائح الزجاجية كدعم، د: تركيب الحامل في مقياس الطيف الفلوري. يستخدم إجراء التركيب حامل العينة الصلبة لمقياس الطيف ويوضح محاذاته المناسبة مع مقياس الطيف. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: صور للأقمشة المصبوغة والنهائية متعددة الاختبارات # 1 تحت ضوء أبيض و 365 نانومتر. تظهر الصور تأثير تركيزات الصبغة فيما يتعلق بكل قسم من نسيج الاختبار المتعدد. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: التوصيف التركيبي للكركمين المستخرج. (أ) أطياف FTIR من الكركمين. التركيب الكيميائي للاختلافات الأوتومترية للكركمين (B) شكل diketo ، و (C) شكل كيتو إينول. يتم تمييز المجموعات الوظيفية للكركمين بألوان مختلفة يمكن تصورها ونسبها إلى الاختلافات الأوتومترية. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 4
الشكل 4: أطياف محاليل الكركمين المرئية للأشعة فوق البنفسجية. أ: أطياف الامتصاص لمحاليل الكركمين بتركيزات متفاوتة. ب: الارتباط الخطي للامتصاص بالنسبة إلى التركيز. تظهر أطياف الأشعة المرئية وفوق البنفسجية ذروة الامتصاص المميزة للكركمين حتى عند التركيزات المنخفضة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الشكل 5: مصفوفة انبعاث الإثارة لمحاليل (أ) الكركمينويد و(ب) الشيتوزان. تظهر مصفوفة الانبعاث من الإثارة منظورا ثلاثي الأبعاد لخصائص التلألؤ الضوئي التي تعرضها العينة. يرمز الطول الموجي EM في المحور X إلى الطول الموجي للانبعاث بينما يرمز الطول الموجي EX في المحور Y إلى الطول الموجي للإثارة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 6
الشكل 6: الانبعاث الضوئي للأقمشة النيتروجينية المصبوغة (اللوحة العلوية) المصنوعة من (أ) الصوف المغزول ، (ب) الحرير المغزول ، (ج) البولي أميد المغزول ، والأقمشة السليلوزية (اللوحة السفلية) المكونة من (د) القطن المبيض ، (ه) أسيتات الخيوط ، و (F) فسكوزي مغزول تحت إثارة 365 نانومتر. تظهر الأطياف الخصائص البصرية المحسنة للأقمشة النيتروجينية مع دمج الشيتوزان في النظام. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل التكميلي 1: أطياف FTIR والتركيب الكيميائي للأقمشة متعددة الاختبارات. أ: الأقمشة النيتروجينية. ب: الأقمشة السليلوزية. يتم تصنيف الأقمشة إلى نيتروجينية وسليلوزية على النحو الذي يحدده وجود مجموعات وظيفية N-H على نصف أنواع الأقمشة. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي 2: الإثارة الضوئية (يسار) والانبعاث (كثافة متوسطة طبيعية ؛ يمين - كثافة نسبية) من الأقمشة السليلوزية المصبوغة بالكوركومينويد المكونة من القطن المبيض (A-C) ، (D-F) فسكوزي مغزول ، وخلات خيوط (G-I). تظهر الأطياف اعتماد تركيز الكركمين فيما يتعلق بالخصائص البصرية للأقمشة السليلوزية. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي 3: الإثارة الضوئية (يسار) والانبعاث (الكثافة المتوسطة - الطبيعية ؛ اليمين - الكثافة النسبية) للأقمشة النيتروجينية المصبوغة بالكوركومينويد المكونة من الصوف المغزول (A-C) ، والحرير المغزول (D-F) ، والبولي أميد المغزول (G-I). تظهر الأطياف اعتماد تركيز الكركمين فيما يتعلق بالخصائص البصرية للأقمشة النيتروجينية. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي 4: مورفولوجيا السطح للنسيج الفارغ متعدد الاختبارات تحت 365 نانومتر والضوء الأبيض. يعمل هذا النسيج متعدد الاختبارات كمرجع بدون معالجة صبغة. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي 5: مورفولوجيا السطح للنسيج متعدد الاختبارات المعالج بالشيتوزان تحت 365 نانومتر والضوء الأبيض. تظهر إضافة الشيتوزان على الأقمشة تغييرا طفيفا إلى الصفر عند الفحص البصري لسطح العينات. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي 6: مورفولوجيا السطح للنسيج متعدد الاختبارات المصبوغ بالكوركومينويد تحت 365 نانومتر والضوء الأبيض. يظهر دمج أصباغ الكركمينويد تغيرات فورية في التلوين والتوزيع الجيد عبر سطح العينة عند تصورها تحت ضوء أبيض و 365 نانومتر. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الشكل التكميلي 7: مورفولوجيا السطح من النسيج متعدد الاختبارات المصبوغ بالكوركومينويد الشيتوزان تحت 365 نانومتر والضوء الأبيض. تظهر إضافة الشيتوزان إلى أصباغ الكركمينويد تلوينا وتوزيعا مماثلين فيما يتعلق بالنسيج المصبوغ بالكوركومينويد تحت ضوء أبيض و 365 نانومتر. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الجدول 1: تحليل مقارن لطرق الاستخراج المختلفة لفصل الكركمين عن الكركم. يوضح الجدول المنهجيات المختلفة لاستخراج الكركمين كما ورد في الأدبيات السابقة. الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الجدول.

الجدول التكميلي 1: ترددات FTIR المرصودة للأقمشة متعددة الاختبارات. تتوافق الوحدات الموجودة داخل الجدول مع ملف تعريف القمم (w = ضعيف ؛ m = متوسط ؛ s = ذروة حادة). تم التحقق من البيانات بالقيم التي حصل عليها Vahur et al.43. تم الحصول على نتائج مماثلة في الدراستين . الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

الجدول التكميلي 2: ترددات FTIR المرصودة للكركمين المستخرج. تتوافق الوحدات الموجودة داخل الجدول مع ملف تعريف القمم (w = ضعيف ؛ m = متوسط ؛ s = ذروة حادة). الرجاء الضغط هنا لتنزيل هذا الملف.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

يعد تشطيب المنسوجات ممارسة شائعة في الصناعة من أجل دمج خصائص وظيفية إضافية على الأقمشة ، مما يجعلها أكثر ملاءمة لتطبيقات محددة45،47،48. في هذه الدراسة ، تم استخدام الكركمين المستخرج كصبغة طبيعية لتكون بمثابة آليات مصادقة لتطبيقات النسيج. تركز البروتوكولات ليس فقط على استخراج الكركمين من الكركم ، ولكن أيضا على المزايا المختلفة لاستخدام هذه الطرق لتطبيقات المنسوجات.

بالنظر إلى أن صناعة النسيج تعتبر واحدة من أعلى القطاعات تلويثا ، فقد أصبح من الضروري للصناعة اعتماد ممارسات أكثر استدامة49. يوضح الجدول 1 مقارنة طرق الاستخراج المختلفة في العقدين الماضيين. كما رأينا ، توفر طريقة استخراج المذيبات بمساعدة الصوتنة طريقة بسيطة لكنها فعالة لاستخراج الكركمين. إنه أخضر ومستدام لأنه يوفر العديد من المزايا مثل أوقات الاستخراج الأقصر ، وتقليل استهلاك المذيبات ، وزيادة كفاءة الاستخراج. على الرغم من أن نقاء المستخلص قد يكون ذا أهمية لدراسات أخرى مثل عزل الكركمينويدات المحددة للتطبيقات البيولوجية28 ، إلا أن تطبيق الأصباغ الطبيعية لا يتطلب مثل هذا النقاء العالي طالما أن لون الإخراج أو الانبعاث وفقا لمتطلبات المستهلك. بعد إجراء الاستخراج ، تم استخدام المادة الطافية كأصباغ وتطبيقها على الألياف لتكون بمثابة علامات مصادقة. تظهر الخصائص الضوئية المتأصلة في الكركمين انبعاثا أخضر فاتحا إلى برتقالي يعرض إمكاناته في الأمن السري. ومع ذلك ، أصبح التقارب الضعيف للأصباغ الطبيعية مع ألياف النسيج تحديا من حيث الحفاظ على الخصائص البصرية للكركمين عند ترسبه إلى ركائز النسيج41. بالنظر إلى أن المعالجات التكميلية يمكن أن تغير خصائص التوهج الضوئي الناتجة عن الكركمين المترسب ، فمن الضروري اختبار الأداء البصري لعلامات الأمان بعد عملية تشطيب النسيج. من بين إجراءات التشطيب المختلفة التي يتم تنفيذها في الصناعة ، يحمل التشطيب المضاد للميكروبات أهمية ملحوظة لأنه يعطي القدرة على منع نمو الميكروبات داخل الأقمشة42. مع أخذ ذلك في الاعتبار ، تم استخدام الشيتوزان (Chi) لعملية التشطيب لخصائصه المتوافقة حيويا والمضادة للميكروبات50. تجدر الإشارة أيضا إلى أن الشيتوزان يعرض أيضا خصائص الإنارة المتأصلة. يعرض الشكل 5 محاليل الإثارة - انبعاث الكركمين (الشكل 5 أ) والشيتوزان (الشكل 5 ب). لوحظ أن طيف الانبعاث المميز للشيتوزان يتداخل مع إثارة الكركمين. يؤدي هذا التداخل الطيفي إلى تمكين مسارات نقل الطاقة المحتملة من الشيتوزان إلى جزيئات الكركمين على مقربة51. وقد أثبتت التقارير السابقة بالفعل تعزيز الضوء الضوئي من خلال التفاعل بمساعدة السكاريد لمجمعات بروتين الكركمين52,53. أكد وانغ وآخرون 51 أن المركب الثلاثي لألبومين-الشيتوزان (C-BSA) في مصل الكركمين والبوفين يظهر كثافة انبعاث PL أعلى من النظام الثنائي C-BSA. يمكن أن يرتبط انبعاث PL المحسن بمسافة قصيرة بين الكركمين وألبومين مصل الأبقار عند إضافة الشيتوزان ، مما يؤدي إلى نقل الطاقة بكفاءة داخل المجمع الثلاثي. وقد لوحظت ظاهرة مماثلة في هذا العمل. يوضح الشكل 6A-C أطياف PL المحسنة للأقمشة النيتروجينية المصبوغة بالكركمين مع الشيتوزان. على الرغم من ذلك ، لوحظ أنه لم يلاحظ أي تحسينات كبيرة للأقمشة السليلوزية (الشكل 5D-F) مما يشير إلى تفاعل تفضيلي مع الأقمشة النيتروجينية. وهذا يدل على أنه يمكن أيضا تحقيق تفاعلات PL المحسنة داخل أنظمة الحالة الصلبة مثل ركائز النسيج القائمة على البروتين والبولي أميد. ومع ذلك ، فإن هذا يؤكد بشكل أكبر على المجال غير المكتشف من حيث أبحاث الكركمين ، مما يتيح سبلا للتحقيقات المستقبلية حول هذا المركب متعدد الاستخدامات.

وبما أن هذا العمل يتوافق مع دراسات أخرى، فإنه ينطوي أيضا على بعض القيود التي يمكن استخدامها كأساس للبحث والتطوير في المستقبل. تأتي الصبغة المستخدمة في النسيج من مصدر طبيعي ويتم استخراجها باستخدام التقنية المقترحة ، والتي تتضمن استخدام الإيثانول لكل من عمليات الاستخراج والصباغة. الإيثانول مذيب فعال لاستخراج الكركمين. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن المذيبات الأخرى قد تكون قابلة للتطبيق أيضا ، مما قد يؤثر على كمية مركبات الصبغة المستخرجة والشوائب وتفاعلاتها مع النسيج. يمكن للدراسات المستقبلية استكشاف استخدام مذيبات مختلفة في خطوات الاستخراج والصباغة. نظرا لضيق الوقت ومحدودية توافر مرافق الاختبار ، لم نقم بتضمين أي نتائج للمجهر الإلكتروني. ومع ذلك ، فقد قمنا بتضمين صور مجهرية للتكبير الاستريو (الشكل التكميلي 4 ، الشكل التكميلي 5 ، الشكل التكميلي 6 ، الشكل التكميلي 7) للأقمشة المختبرة مع الأصباغ وبدونها كبديل. على الرغم من أن المجهر الإلكتروني يوصى به إذا كانت الأصباغ التي يتم تنفيذها تحتوي على تشطيبات للجسيمات النانوية.

علاوة على ذلك ، تم تبسيط طرق الاستخراج والصباغة لأغراض عملية. لم يتم تنقية المحلول المستخرج ، حيث لا يزال من الممكن متابعة عملية الصباغة حتى لو كان المحلول يحتوي على شوائب. من المهم ملاحظة أن تأثير هذه الشوائب على النسيج والتفاعلات اللاذعة لم يتم التحقيق فيه في هذه الدراسة.

أخيرا ، يركز هذا البحث بشكل أساسي على تحليل تعزيز التلألؤ الضوئي لمختلف الأقمشة المصبوغة بالكركمين والموردان بالشيتوزان. بينما حظيت الخصائص البصرية باهتمام كبير ، لم يتم إجراء اختبارات فيزيائية مثل المتانة وثبات الألوان. وهذا يمثل فرصة للباحثين في المستقبل لمزيد من استكشاف إمكانات المواد لأغراض المصادقة في المنسوجات.

بالنسبة للباحثين الآخرين المهتمين بتكرار هذا العمل ، تجدر الإشارة إلى أن بعض المعلمات المبلغ عنها قد لا تتوافق مع النتيجة المستهدفة. قد يكون هذا بسبب وجود خطأ بشري وخطأ عشوائي والظروف البيئية حول الإعداد التجريبي. لذلك ، يجب أن يؤدي اتباع إرشادات استكشاف الأخطاء وإصلاحها إلى معالجة المشكلة.

باختصار ، تضع هذه الدراسة الأساس لنهج شامل للكركمين كمنصة مصادقة بديلة وقوية ، توفر طرق استخراج وتحليل يمكن أن تجد تطبيقات عبر مجالات متنوعة بما في ذلك المنسوجات والمصادقة والمواد النانوية الوظيفية. توفر الأفكار المستخلصة من هذه الدراسة إطارا قويا للتحقيقات المستقبلية والابتكار في التطبيقات المتعلقة بالكركمين. تنشئ عملية التحقق ، التي تجمع بين التحليل الطيفي FTIR والأشعة المرئية وفوق البنفسجية ، وسيلة موثوقة لتأكيد وجود الكركمين. إن الترسب الناجح للكركمين على ركائز نسيج مختلفة ، كما يتضح من انبعاثاتها الضوئية المستمرة ، له آثار كبيرة على تطوير حلول مصادقة فعالة وموثوقة ، مما يتيح إمكانيات مثيرة في مكافحة التزييف ووضع العلامات الأمنية. توفر قياسات PL الشاملة التي يتم إجراؤها على المنسوجات المصبوغة بالكركمين فهما شاملا لكيفية تفاعل الكركمين مع ركائز النسيج المختلفة. لا يلقي هذا النهج التحليلي الضوء على الخصائص البصرية للكركمين فحسب ، بل يكشف أيضا عن السلوكيات الفريدة الخاصة بالركيزة التي توجه التطبيقات المخصصة واستراتيجيات النشر المثلى. علاوة على ذلك ، فإن التحقيق في الشيتوزان ليس فقط للتشطيب المضاد للميكروبات ، ولكن كعامل وسيط لتعزيز التلألؤ يكشف النقاب عن إمكانيات هائلة لتطبيقات جديدة في مجالات الضوئيات والطب الحيوي. مع هذه الأساليب متعددة الأوجه ، تعيد هذه الدراسة إشعال الاهتمام بأبحاث الأصباغ الطبيعية ، مما يدفع المزيد من التحقيقات نحو التطبيقات التقنية والوظيفية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

Acknowledgments

يتم دعم هذا العمل من قبل وزارة العلوم والتكنولوجيا - المعهد الفلبيني لبحوث المنسوجات في إطار مشروع DOST Grants-in-Aid (DOST-GIA) بعنوان التكنولوجيا السرية نحو استدامة وحماية قطاعات النسيج الفلبينية في إطار رقمنة برنامج صناعة النسيج اليدوي الفلبيني.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
(Curcumin) C. longa, spray dried  N/A N/A Naturally Sourced
100 mL Graduated Cylinder n/a
10 mL Serological Pipette n/a
200 mL Beaker n/a
365 nm UV Light AloneFire SV004 LG
50 mL Centeifuge Tube n/a
AATCC Multitester Fabric Testfabrics, Inc. 401002 AATCC Multifiber test fabric # 1 precut pieces of 2 X 2 inches, Heat Sealed
Analytical Balance Satorius BSA 224S-CW
Aspirator n/a
ATR- FTIR Bruker Bruker Tensor II
Centrifuge Hermle Labortechnik GmbH Z 206 A
Chitosan Tokyo Chemical Industries 9012-76-4
Digital  Camera ToupTek XCAM1080PHB
Drying Rack n/a
Ethanol Chem-Supply 64-17-5 Undenatured, 99.9% purity
Glacial Acetic Acid RCI-Labscan 64-19-7 AR Grade, 99.8% purity
Glass Slide n/a
Iron Clamp n/a
Iron Stand n/a
Magnetic Stirrer Corning PC-620D
Pasteur Pipette n/a
Propan-2-ol RCI-Labscan 67-63-0 AR Grade, 99.8% purity
Sonicator Jeio Tech Inc. UCS-20
Spectrofluorometer  Horiba (Jovin Yvon) Horiba Fluoromax Plus
Stirring Bar n/a
UV-Vis Spectrophotometer Agilent Cary UV 100
Wash bottle n/a
Zoom Stereo Microscope Olympus SZ61

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Eisend, M., Hartmann, P., Apaolaza, V. Who buys counterfeit luxury brands? A meta-analytic synthesis of consumers in developing and developed markets. J Int Market. 25 (4), 89-111 (2017).
  2. Agrawal, T. K., Koehl, L., Campagne, C. Uncertainty modelling in knowledge engineering and decision making. World Scientific Procedings Series. , Istanbul, Turkey. (2012).
  3. Cakin, M. B., Dincer, A. T. A. Turkish studies-comparative religious studies. , International Balkan Univeristy. (2023).
  4. Albarq, A. N. Counterfeit products and the role of the consumer in Saudi Arabia. Am J Indust Busi Manag. 5 (12), 819-827 (2015).
  5. Boamah, F., Ayesu, S. M., Crentsil, T., Pardie, S. P. The effect of academic textiles studies on the Ghana textile industry. Africa J Appl Res. 8 (2), 186-196 (2022).
  6. Bruce-Amarty, E. J., Amissah, E. R. K., Safo-Ankama, K. The decline of Ghana's textile industry: Its effects on textile education in Ghana. Art Design Studies. 22, 36-44 (2014).
  7. Abdollahi, A., Roghani-Mamaqani, H., Razavi, B., Salami-Kalajahi, M. Photoluminescent and chromic nanomaterials for anticounterfeiting technologies: Recent advances and future challenges. ACS Nano. 14 (11), 14417-14492 (2020).
  8. Norum, P. S., Cuno, A. Analysis of the demand for counterfeit goods. J Fashion Market Manage: An Int J. 15 (1), 27-40 (2011).
  9. Okonkwo, I. E., Abiala, W. Justification of counterfeits a microscopic view from a trademark perspective. Mayne Quart Law Rev. 6 (4), 1-7 (2021).
  10. Quoquab, F., Pahlevan, S., Mohammad, J., Thurasamy, R. Factors affecting consumers' intention to purchase counterfeit product. Asia Pac J Market Log. 29 (4), 837-853 (2017).
  11. Dalal, H. Challenges: A study of Textile Industry in India. Pramana Res J. 9 (5), 423-429 (2019).
  12. Mushi, H. M., Mohd Noor, N. A. Consumer behaviour and counterfeit purchase in the Tanzanian mainland. Global Bus Manage Rev (GBMR). 8 (1), 49-64 (2022).
  13. Ren, S., et al. Highly bright carbon quantum dots for flexible anti-counterfeiting. J Mat Chem C. 10 (31), 11338-11346 (2022).
  14. Liu, R. S. Phosphors, Up Conversion Nano Particles, Quantum Dots and Their Applications. , Springer, Berlin, Heidelberg. (2017).
  15. Chang, K., et al. Conjugated polymer dots for ultra-stable full-color fluorescence patterning. Small. 10 (21), 4270-4275 (2014).
  16. Fatahi, Z., Esfandiari, N., Ranjbar, Z. A New anti-counterfeiting feature relying on invisible non-toxic fluorescent carbon dots. J Anal Test. 4 (4), 307-315 (2020).
  17. Abd El-Hack, M. E., et al. Curcumin, the active substance of turmeric: its effects on health and ways to improve its bioavailability. J Sci Food Agri. 101 (14), 5747-5762 (2021).
  18. Bener, M., Özyürek, M., Güçlü, K., Apak, R. Optimization of microwave-assisted extraction of curcumin from Curcuma longa L. (Turmeric) and evaluation of antioxidant activity in multi-test systems. Rec. Nat. Prod. 10 (5), 542-554 (2016).
  19. Van Nong, H., et al. Fabrication and vibration characterization of curcumin extracted from turmeric (Curcuma longa) rhizomes of the northern Vietnam. Springerplus. 5 (1), 1147 (2016).
  20. Kolev, T. M., Velcheva, E. A., Stamboliyska, B. A., Spiteller, M. DFT and experimental studies of the structure and vibrational spectra of curcumin. Int J Quantum Chem. 102 (6), 1069-1079 (2005).
  21. Mohajeri, M., Behnam, B., Tasbandi, A., Jamialahmadi, T., Sahebkar, A. Studies on biomarkers and new targets in aging research in Iran: Focus on turmeric and curcumin. , Springer international publishing. (2021).
  22. Hay, E., et al. Therapeutic effects of turmeric in several diseases: An overview. Chem Biol Interact. 310, 108729 (2019).
  23. Ahmad, R. S., et al. Biochemistry, safety, pharmacological activities, and clinical applications of turmeric: A mechanistic review. Evid Based Complement Alternat Med. 2020, 7656919 (2020).
  24. Tsaplev, Y. B., Lapina, V. A., Trofimov, A. V. Curcumin in dimethyl sulfoxide: Stability, spectral, luminescent and acid-base properties. Dyes Pigments. 177, 108327 (2020).
  25. Chignell, C. F., et al. Spectral and photochemical properties of curcumin. Photochem Photobiol. 59 (3), 295-302 (1994).
  26. Sun, X., Gao, C., Cao, W., Yang, X., Wang, E. Capillary electrophoresis with amperometric detection of curcumin in Chinese herbal medicine pretreated by solid-phase extraction. J Chromatogr A. 962 (1-2), 117-125 (2002).
  27. Takenaka, M., et al. Effective extraction of curcuminoids by grinding turmeric (Curcuma longa) with medium-chain triacylglycerols. Food Sci Technol Res. 19 (4), 655-659 (2013).
  28. Heffernan, C., Ukrainczyk, M., Gamidi, R. K., Hodnett, B. K., Rasmuson, ÅC. Extraction and purification of curcuminoids from crude curcumin by a combination of crystallization and chromatography. Org Process Res Dev. 21 (6), 821-826 (2017).
  29. Paramasivam, M., Poi, R., Banerjee, H., Bandyopadhyay, A. High-performance thin layer chromatographic method for quantitative determination of curcuminoids in Curcuma longa germplasm. Food Chem. 113 (2), 640-644 (2009).
  30. Priyadarsini, K. I. The chemistry of curcumin: from extraction to therapeutic agent. Molecules. 19 (12), 20091-20112 (2014).
  31. Nhujak, T., Saisuwan, W., Srisa-art, M., Petsom, A. Microemulsion electrokinetic chromatography for separation and analysis of curcuminoids in turmeric samples. J Sep Sci. 29 (5), 666-676 (2006).
  32. Kim, Y. J., Lee, H. J., Shin, Y. Optimization and validation of high-performance liquid chromatography method for individual curcuminoids in turmeric by heat-refluxed extraction. J Agri Food Chem. 61 (46), 10911-10918 (2013).
  33. Patel, K., Krishna, G., Sokoloski, E., Ito, Y. Preparative separation of curcuminoids from crude curcumin and turemric powder by pH-zone refining countercurrent chromatography. J Liq Chrom Rel Tech. 23 (14), 2209-2218 (2007).
  34. Paulucci, V. P., Couto, R. O., Teixeira, C. C. C., Freitas, L. A. P. Optimization of the extraction of curcumin from Curcuma longa rhizomes. Rev Bras Farmacogn. 23 (1), 94-100 (2013).
  35. Ali, I., Haque, A., Saleem, K. Separation and identification of curcuminoids in turmeric powder by HPLC using phenyl column. Anal. Methods. 6 (8), 2526-2536 (2014).
  36. Li, M., Ngadi, M. O., Ma, Y. Optimisation of pulsed ultrasonic and microwave-assisted extraction for curcuminoids by response surface methodology and kinetic study. Food Chem. 165, 29-34 (2014).
  37. Mandal, V., Mohan, Y., Hemalatha, S. Microwave assisted extraction of curcumin by sample-solvent dual heating mechanism using Taguchi L9 orthogonal design. J Pharm Biomed Anal. 46 (2), 322-327 (2008).
  38. Shankar, M., Palani, S., Nivedha, D. Extraction of Curcumin from Raw Turmeric (Curcuma longa.)-A Comparative Study, Using Soxhlet, Chemical, Chromatographic, and Spectroscopic Methods and Determining its Bioavailability. Int J Mod Dev in Eng Sci. 1 (6), 67-72 (2022).
  39. Kurmudle, N., Kagliwal, L. D., Bankar, S. B., Singhal, R. S. Enzyme-assisted extraction for enhanced yields of turmeric oleoresin and its constituents. Food Biosci. 3, 36-41 (2013).
  40. Chassagnez-Méndez, A. L., Corrêa, N. C. F., França, L. F. d, Machado, N. T. d, Araújo, M. E. A mass transfer model applied to the supercritical extraction with CO2 of curcumins from turmeric rhizomes (Curcuma longa L). Brazil J Chem Eng. 17, 315-322 (2000).
  41. Ghoreishian, S. M., Maleknia, L., Mirzapour, H., Norouzi, M. Antibacterial properties and color fastness of silk fabric dyed with turmeric extract. Fibers Poly. 14 (2), 201-207 (2013).
  42. Safapour, S., Sadeghi-Kiakhani, M., Doustmohammadi, S. Chitosan-cyanuric chloride hybrid as an efficient novel bio-mordant for improvement of cochineal natural dye absorption on wool yarns. J Textile Inst. 110 (1), 81-88 (2018).
  43. Vahur, S., Teearu, A., Peets, P., Joosu, L., Leito, I. ATR-FT-IR spectral collection of conservation materials in the extended region of 4000-80 cm(-)(1). Anal Bioanal Chem. 408 (13), 3373-3379 (2016).
  44. Gunasekaran, S., Natarajan, R., Natarajan, S., Rathikha, R. Structural investigation on curcumin. Asian J Chem. 20 (4), 2903 (2008).
  45. Kim, H. J., et al. Curcumin dye extracted from Curcuma longa L. used as sensitizers for efficient dye-sensitized solar cells. Int J Electrochem Sci. 8 (6), 8320-8328 (2013).
  46. Singh, P. K., Wani, K., Kaul-Ghanekar, R., Prabhune, A., Ogale, S. From micron to nano-curcumin by sophorolipid co-processing: highly enhanced bioavailability, fluorescence, and anti-cancer efficacy. RSC Adv. 4 (104), 60334-60341 (2014).
  47. Holmquist, H., et al. Properties, performance and associated hazards of state-of-the-art durable water repellent (DWR) chemistry for textile finishing. Environ Int. 91, 251-264 (2016).
  48. Berradi, M., et al. Textile finishing dyes and their impact on aquatic environs. Heliyon. 5 (11), e02711 (2019).
  49. Behera, M., Nayak, J., Banerjee, S., Chakrabortty, S., Tripathy, S. K. A review on the treatment of textile industry waste effluents towards the development of efficient mitigation strategy: An integrated system design approach. J Environ Chem Eng. 9 (4), 105277 (2021).
  50. Massella, D., Giraud, S., Guan, J., Ferri, A., Salaün, F. Textiles for health: a review of textile fabrics treated with chitosan microcapsules. Environ Chem Lett. 17 (4), 1787-1800 (2019).
  51. Wang, F., Huang, W., Jiang, L., Tang, B. Quantitative determination of proteins based on strong fluorescence enhancement in curcumin-chitosan-proteins system. J Fluoresc. 22 (2), 615-622 (2012).
  52. Yang, M., Wu, Y., Li, J., Zhou, H., Wang, X. Binding of curcumin with bovine serum albumin in the presence of iota-carrageenan and implications on the stability and antioxidant activity of curcumin. J Agric Food Chem. 61 (29), 7150-7155 (2013).
  53. Sneharani, A. H., Karakkat, J. V., Singh, S. A., Rao, A. G. Interaction of curcumin with beta-lactoglobulin-stability, spectroscopic analysis, and molecular modeling of the complex. J Agric Food Chem. 58 (20), 11130-11139 (2010).

Tags

هذا الشهر في JoVE ، العدد 202 ، التلألؤ الضوئي ، الكركمين ، نقل الطاقة ، المصادقة ، المنسوجات
تلألؤ ضوئي محسن لمستخلصات <em>الكركم لونغا</em> عبر نقل الطاقة بوساطة الشيتوزان لتطبيقات مصادقة المنسوجات
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

De Guzman, G. N. A., Magalong, J. R. … More

De Guzman, G. N. A., Magalong, J. R. S., Bantang, J. P. O., Leaño, Jr., J. L. Enhanced Photoluminescence of Curcuma longa Extracts via Chitosan-Mediated Energy Transfer for Textile Authentication Applications. J. Vis. Exp. (202), e66035, doi:10.3791/66035 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter