هیدروژل زیست سازگار بر پایه نانوسلولز: تهیه و بررسی برخی از ویژگی‌ها

در این مطالعه تمرکز بر روی تهیه هیدروژل دوست‌دار محیط زیست بر پایه نانوسلولز به فرم پد می‌باشد. هیدروژل‌ها شبکه‏های سه‏ بعدی آبدوست و دارای اتصالات عرضی هستند که در تماس با آب متورم شده اما حل نمی‏شوند. در این تحقیق برای تهیه هیدروژل به شکل فیلم، از نانوالیاف سلولزی و هیدروکسی اتیل سلولز با نسبت‌های وزنی (1 به 1، 2 به 1 و 3 به 1) استفاده شد. همچنین برای ایجاد اتصالات عرضی، سیتریک اسید که نسبت به سایر اتصال دهنده‌ها برتری قابل ملاحظه‌ای به‌لحاظ دو ویژگی‌ مهم سمیت و قیمت دارد در مقادیر مختلف 10% و 20% وزنی نسبت به ماتریس، مورد استفاده قرار گرفت. به منظور یافتن شرایط بهینه تهیه هیدروژل، آزمون‌های ftir، fesem، اندازه‌گیری قابلیت واکشیدگی وابسته به زمان و بررسی خواص حرارتی و رئولوژیکی انجام گرفت. نمونه‌های با نسبت کمتر نانوسلولز به هیدروکسی اتیل سلولز به دلیل از دست دادن یکپارچگی ظاهری خود در آزمون اندازه گیری قدرت واکشیدگی، نامناسب شناخته شدند. با توجه به نتایج ftir، اتصالات عرضی تنها در نمونه‌های با بیشترین نسبت نانوسلولز به هیدروکسی اتیل سلولز در مقادیر مختلف سیتریک اسید، به خوبی انجام گرفت. بنابراین ویژگی هیدروژل‌ها عمدتا متاثر از نسبت نانوسلولز به هیدروکسی اتیل سلولز بوده و مقدار سیتریک اسید تاثیر کمتری بر روی این ویژگیها داشت. این دو نمونه نهایی موفق، در سایر خصوصیات مورد ارزیابی نیز خواص قابل قبولی از خود نشان داده و منجر به انتخاب نسبت بهینه واکنشگرها در تهیه هیدروژل جهت استفاده در صنایع مختلف از جمله صنعت دارورسانی گردیدند.

Nanocellulose based biohydrogel: Preparation and characterization of some properties

This study was focused on the preparation of an environmentally friendly nanocellulose based hydrogel in the form of pads. Hydrogels are hydrophilic three dimensional network with crosslinks, swells in water but don’t dissolve. In this research nanofibrillated cellulose and Hydroxyethyl cellulose with different ratio (1:1, 2:1, 3:1) were used to make hydrogel. Also, citric acid which has a significant advantage over other crosslinking agents in terms of toxicity and price, has been used in different amounts of 10% and 20% by weight to crosslink. In order to find optimal hydrogel preparation conditions, FTIR analysis, FESEM, time dependent swelling measurement and evaluating the thermal and rheological properties were performed. Samples with a lower ratio of nanocellulose to hydroxyethyl cellulose were found to be inappropriate due to the loss of their apparent integrity in the swelling measurement. According to FTIR results, crosslinking were performed only in samples with the highest ratio of nanocellulose to hydroxyethyl cellulose in different amounts of citric acid. Therefore, the hydrogels’ characteristics were mainly influenced by the ratio of nanocellulose to hydroxyethyl cellulose and the amount of citric acid had less effect on these properties. These two successful final samples showed acceptable properties in other evaluated properties and led to the selection of optimal reactive ratios for the preparation of hydrogels for use in various industries, including the pharmaceutical industry.