فرمولاسیون نانو الیاف پروتئینی کلاژن-سیکلودکسترین حاوی ذرات نانو رس با استفاده از فرآیند الکتروریسی

با توجه به آلودگی های ناشی از پلیمرهای زیست تخریب ناپذیر در بسته بندی مواد غذایی، امروزه نیاز به استفاده از نانوالیاف طبیعی و زیست تخریب پذیر در صنعت بسته بندی به طور چشم گیری احساس می شود و یکی از ساده ترین روش های تولید نانوالیاف الکتروریسی می باشد. در این تحقیق، الکتروریسی کلاژن نوع اول (استخراج شده از دم موش) به همراه بتا سیکلودکسترین و نانورس مورد بررسی قرار گرفت و از اسید استیک به عنوان یک حلال بی خطر به لحاظ محیط زیستی استفاده شد. جهت طراحی آزمایش، از نرم افزار طراحی آزمایش (design expert 7.0) استفاده شد و تاثیر متغیرهای مستقل شامل نسبت وزنیوزنی بتاسیکلودکسترین به کلاژن (x1)، نسبت حجمیوزنی نانورس به کلاژن (x2) و نرخ تغذیه محلول (x3) بر روی متغیر وابسته شامل قطر نانوالیاف (y1) بررسی شد. فرایند الکتروریسی با شرایط ولتاژ بهینه 12 کیلو ولت، فاصله بین نوک سوزن و جمع کننده 120 میلی متر، در دما و فشار محیط و بر اساس جدول طراحی صورت پذیرفت. از نانورس به دلیل داشتن خواص ممانعتی و ضد میکروبی و از بتاسیکلودکسترین به علت داشتن ساختار خاص که باعث به وجود آمدن سطوح آب دوست و آب گریز می شود، استفاده شد. جهت بررسی شکل نانو الیاف از میکروسکوپ الکترونی روبشی، بررسی ساختار از طیف سنجی مادون قرمز، برای بررسی عناصر موجود از طیف نگاری فلوئورسانس اشعه ایکس و برای تعیین مقاومت حرارتی آنالیز وزن سنجی حرارتی استفاده شد. نتایج حاصل نشان داد، نانوالیاف بهینه با مشخصات 123.01 نانومتر و دارای ساختاری یکنواخت و بدون نقص و همچنین ویسکوزیته 145.33 میلی پاسکال-ثانیه به دست آمد.

Formulation of CollagenCyclodextrin protein nanofibers containing nano clay using electrospinning process

Nowadays the use of natural and biodegradable nanofibers in the packaging industry due to the contamination of nonbiodegradable polymers in food packaging is dramatically obvious and electrospinning is one of the easiest ways to produce these nanofibers. In this study, the electrospinning of collagen polymer type I (extracted from the rattail) with Beta Cyclodextrin and Nanoclay was investigated and Acetic acid was used as a safe solvent in terms of the environment. After designing the experiments using an experimental design software (Design Expert 7.0), the effects of independent variables such as weightweight ratio of Beta Cyclodextrin to Collagen (X1), Volumeweight ratio of Nanoclay to Collagen (X2) and solution feed rate (X3) was evaluated on dependent variable, including nanofibers diameter (Y1). Also, electrospinning process was performed with a voltage of 12 Kv and the distance between the needle and the collector 120 mm at ambient temperature and pressure. Nanoclay have been used due to barrier and antimicrobial properties; in addition, Beta cyclodextrin was used for the specificity of the structure that causes hydrophilic and hydrophobic surfaces. Furthermore, to investigate the shape of nanofibers Scanning Electron Microscopy, to investigate the structure Transform Infrared Spectroscopy, to investigate existing elements XRay Fluorescence Spectroscopy and to determine thermal resistance Differential scanning calorimetry was applied. The results showed that optimal nanofiber with a average size of 123.01 nm and a flawless structure with a viscosity of 145.33 mpa.s was obtained.