دانلود ترجمه مقاله لایه های بیوکامپوزیت کیتوزان عملکردی تقویت شده با نانوفیبریل سلولزی (ساینس دایرکت – الزویر ۲۰۲۳)

لایه های بیوکامپوزیت کیتوزان عملکردی تقویت شده با نانوفیبریل سلولزی

Cellulose nanofibril reinforced functional chitosan biocomposite films

چکیده
۱- مقدمه
۲- روشهای تهیه پراکنه و تعیین مشخصات
۳- نتایج و بحث
۴- نتیجه گیری
منابع

چکیده

کیتوسان بعلت خواصی مثل زیست تخریب پذیری، سازگاری با محیط زیست و تجدپذیری، اخیراً به شدت مورد توجه محققان قرار گرفته است. ولی ویژگیهای مکانیکی ضعیف فیلمهای کیتوسان، کاربرد آنها را در مقیاس وسیع محدود ساخته است. در این کار، یک استراتژی آمیزشTEMPO ، بین CNF اکسید شده (TOCN) و کیتوسان برای ساخت فیلمهای نانوکامپوزیت به منظور اصلاح مشخصات بیومکانیکی و حفظ زیست سازگاری آنها توسعه یافته است و فیلمهای نانوکامپوزیت TOCN/ کیتوسان، تراگسیل نوری عالی (> 85%) و استحکام کششی بسیار بالای ۲۳۵ MPa نشان داده اند. سازگاری خوب زنجیره های TOCN و کیتوسان، پراکنش خوب تجمعات کیتوسان و وجود دامنه های بلورین محکمTOCN ، دلایل اصلی بهبود مقاومت مکانیکی فیلمهای کامپوزیت هستند. این فیلمها مشخصات زیست تطبیق پذیری خوبی بر مبنای نتایج ارزیابی فعالیت سلولی نشان داده اند؛ همچنین این فیلمها به مدت بیش از ۶ ماه میتوانند بدون هیچگونه تجزیه قابل توجهی در بافر PBS پایدار بمانند. فیلمهای نانوکامپوزیت TOCN/ کیتوسان با این ویژگیهای عالی در پزشکی کاربرد چشمگیری پیدا کرده اند.

۲- روشهای تهیه پراکنه و تعیین مشخصات
۲-۱- تهیه CNF اکسیدشده به روش اکسایش TEMPO
روش مشروح ساخت نانوفیبریلهای سلولز (CNF) در مطالعات پیشین توصیف شده است [۳۱, ۳۲]. بطور مختصر باید گفت که روش اکسیداسیون TEMPO اولین بار برای اکسید کردن خمیر کاغذ (Nordic AB) بکار رفت و سپس NaClO_2 در یک بافر استات برای اکسیداسیون بیشتر خمیر کاغذ جهت حذف لیگنین باقیمانده احتمالی استفاده شد. سرانجام فیبرهای خمیر کاغذ اکسیدشده از یک همگن ساز پُرفشار عبور داده شدند تا نانوفیبریلهای اکسید شده با TEMPO (TOCN) را بسازند. TOCN حاوی محتوای کربوکسیلاتی حدود ۱ mmol/g و بار منفی با پتانسیل-ζ برابر با -۷۱mV است. غلظت TOCN حدود ۰٫۸ w% است.

۲-۲- تهیه پراکنه کیتوسان
در این کار، کیتوسان بسیار خالص (۱۱۰kDa و حدود ۷۵% استیل زدایی شده) از فروشگاه سیگماآلدریچ (سوئد) خریداری شد. یک محلول کیتوسان (۱ wt%) از طریق انحلال پودر کیتوسان (۱۰ g) با استیک اسید (۲ wt% در آب دیونیزه) تهیه شد تا ۱۰۰۰ml محلول با PH نهایی ۴ بدست آید. سپس این محلول برای حذف ذرات نامحلول، از یک صافی عبور داده شد.

۲-۳- تهیه فیلمهای کامپوزیت
پراکنه های کیتوسان بصورت قطره قطره به پراکنه TOCN با برش بوسیله یک دستگاه Ultra-Turrax با سرعتی حدود ۱۰۰۰۰ rpm اضافه شدند. توجه کنید که سرعتهای برش دیگری نیز بکار میروند اما زمان برش-اختلاط ممکن است متفاوت باشد. غلظت هم-پراکنه TOCN/ کیتوسان حدود ۰٫۱ wt% بدست آمد. فرایند برش-اختلاط به مدت ۵-۲ دقیقه حفظ شد تا زمانیکه هیچ TOCN انباشته ای در هم-پراکنه مشاهده نگردید. سپس هم-پراکنه پس از خشک کردن سریع، با کمک دستگاه Rapid-Kothen در خلاء فیلتر شد. کیک مرطوب به شکل ساندویچ درون روکشهای فلزی بافته قرار گرفت تا گرما بصورت سریع و یکنواخت منتقل گردد. کاربرد این روش در آزمایشگاه آسان است ولی احتمالاً در مقیاس صنعتی، پیچیده خواهد بود. یک ایده نوآورانه باید توسعه یابد تا بتوان مستقیماً از یک میکسر داخلی [۳۳, ۳۴] یا یک اکسترودر دومارپیچی [۳۵, ۳۶] استفاده کرد. علامتگذاری نمونه های فیلم نانوکامپوزیت TOCN/ کیتوسان بصورت مخفف بر مبنای درصد این دو مولفه بیان میشود: مثل T20C80 (20wt% از TOCN مخلوط شده با ۸۰ wt% از کیتوسان)، T40C60 (40 wt% از TOCN مخلوط شده با ۶۰ wt% از کیتوسان).