توصيفگر ها :
بامبو , سلولز , الكتروريسي , آنتي باكتريال , نانو الياف
چكيده فارسي :
بامبو گياهي است كه با داشتن خواص مهمي از جمله زيست‌تخريب‌پذيري، تجديد‌پذير بودن، ضد‌باكتري و ضد‌حساسيت بودن، آبدوست بودن، ضد‌اشعه‌ماوراءبنفش بودن وغيره براي طيف وسيعي از كاربرد‌ها مورد استفاده قرار مي‌گيرد. يكي از زمينه‌هاي پژوهش درمورد اين گياه، توليد نانو‌الياف الكتروريسي شده است. سلولز بامبو را مي‌توان به عنوان ماده‌ي اوليه براي اين فرايند استفاده كردكه منجر به توليد الياف بسيار ظريف با خواص منحصر‌بفرد مي‌شود. در اين پژوهش استخراج سلولز و توليد نانو‌الياف سلولز بامبو به روش شيميايي- الكتروريسي انجام شد. ازساقه‌ي چوبي سبز گياه بامبو به عنوان ماده‌ي اوليه استفاده شد و با انجام عمليات شيميايي شامل مراحل موم‌زدايي، ليگنين‌زدايي و هيدروليز قليايي، سلولز خالص سازي شد. موم‌زدايي با استفاده از محلول بنزن/اتانول به نسبت 2/1، و ليگنين‌زدايي با محلول كلريت سديم اسيدي شده به منظور حذف ليگنين و همچنين سفيدگري انجام شد. حذف مواد غير‌سلولزي از ساختار پليمر توسط آزمون‌هاي XRD و FTIR بررسي شد. با بررسي نمونه، مقدار جزئي همي‌سلولز و ليگنين غيرقابل حل در ساختار مشاهده شد كه با انجام 8 مرتبه ليگنين‌زدايي، اين ناخالصي‌ها تا حدود زيادي كاهش يافتند و پودر بسيار سفيدي بدست آمد و لذا انجام عمل سفيدگري ضروري نبود. در نهايت پودر سفيد و خالص سلولز بامبو تحت عنوان پليمر اوليه در حلال تري‌فلوئورواستيك‌اسيد در غلظت‌هاي 1 تا 7 درصد وزني/ وزني آماده و الكتروريسي شد. به منظور بهبود شرايط الكتروريسي، مقدار 5 درصد وزني متيلن‌كلرايد به محلول پليمري اضافه شد. در غلظت‌هاي پايين‌تر از 3 درصد، فرايند الكترو‌اسپري همراه با نانو‌الياف مشاهده شد و در غلظت بالاتر از 6 درصد، به علت ژل شدن محلول پليمري، امكان الكتروريسي وجود نداشت. مورفولوژي و توزيع قطر نانو‌الياف توسط تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي شد و الياف ظريف بدون دانه و يكنواخت از الكتروريسي محلول پليمري با غلظت 6 درصد وزني، با ميانگين قطر 254 نانو‌متر بدست آمد. زاويه تماس استاتيكي لايه نانوليفي 8/56 درجه بدست آمد كه بيانگر خاصيت آبدوستي لايه نانو‌الياف سلولز بامبو است. همچنين آزمون‌هاي زيست‌تخريب‌پذيري، جذب آب و تحليل وزن سنجي حرارتي براي نمونه‌ي نانو‌الياف انجام گرديد و مشاهده شد كه لايه نانوليفي بدست آمده، در بازه‌ي سه ماهه فاقد خصوصيت زيست‌تخريب پذيري بوده و 92/4 % جذب آب داشت. آزمون آنتي‌باكتريال هاله‌ي عدم رشد توسط باكتري‌هاي استافيلوكوكوس‌اورئوس و اشرشياكلي انجام شد و نتايج اين آزمون نشان داد كه نانو‌الياف سلولز بامبو داراي خاصيت آنتي‌باكتريال هستند.
چكيده انگليسي :
Bamboo is an incredible plant that has important properties such as biodegradability, renewable, anti-bacterial and anti-allergenic, permeable and hydrophilic, anti-ultraviolet radiation, etc, and is used for a wide range of applications. One of the fields of research about this plant is the production of electrospun nanofibers. Bamboo cellulose can be used as a raw material for this process, which leads to the production of very fine fibers with unique properties. In this research, the chemical-electrospinning method was used to extract cellulose and produce bamboo cellulose nanofibers. Also, the green wooden stem of the bamboo plant was used as the raw material. The chemical part includes the stages of dewaxing, delignification and alkaline hydrolysis, which finally leads to obtaining pure cellulose. Dewaxing was done in order to remove wax and fat, as well as the initial washing of the plant using a benzene/ethanol solution at a ratio of 1/2. Delignination was done with acidified sodium chlorite solution in order to remove lignin and also whiten the raw powder obtained from the previous step. Alkaline hydrolysis was done with the aim of removing hemicellulose and residual starch using sodium hydroxide solution of 5% by weight. It should be noted that depending on the frequency of lignin removal from the sample, the alkaline hydrolysis step can be omitted. In this way, at first, lignin was removed from the dewaxed sample 5 times, But after examining the structure of the sample, a small amount of impurities under the name of hemicellulose and insoluble lignin were observed in the structure, which were removed by performing 8 times of lignin removal, and therefore, it was not necessary to perform alkaline hydrolysis after the lignin removal stage. Finally, the white and pure powder of bamboo cellulose was prepared and electrospun under the name of primary polymer in trifluoroacetic acid solvent with concentrations of 1 to 7% w/w. At concentrations lower than 3%, the electrospraying process was observed with nanofibers with uneven diameter distribution, and at concentrations higher than 6%, electrospinning was not possible due to the gelation of the polymer solution. In order to improve electrospinning conditions, 5% by weight of methylene chloride was added to the polymer solution. The best solution concentration for electrospinning was 6% by weight, in which the average fiber diameter was 254 nm. The removal of non-cellulosic materials from the polymer structure was investigated by XRD and FTIR tests. The morphology and diameter
distribution of nanofibers were investigated by scanning electron microscope images. The contact angle of the nanofiber layer was 56.8 degrees, which indicates the hydrophilic property of the bamboo cellulose nanofiber layer. Also, biodegradability, water absorption and thermal gravimetric analysis tests were performed for the nanofiber sample and it was observed that the obtained nanofiber layer had no biodegradability feature within three months and had 4.92 % water absorption. Finally, the antibacterial test of non-growth halo was performed by Staphylococcus aureus bacteria and Escherichia coli bacteria, and the results of this test showed that bamboo cellulose nanofibers have antibacterial properties
