مواد پیشرفته و پوشش های نوین

مواد پیشرفته و پوشش های نوین

بررسی عوامل شبکه ای کننده مختلف بر ساختار نمدهای نانوالیاف نشاسته – پلی وینیل الکل تولید شده به روش الکتروریسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی دکترا، دانشکده مهندسی پلیمر، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران، ایران
2 دانشیار، دانشکده مهندسی پلیمر، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران، ایران
3 استادیار، پژوهشکده فناوریهای نو، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
4 استاد، گروه مهندسی پلیمر، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، تهران، ایران
amnc.2022.10.40.3
چکیده
کامپوزیت نانوالیاف آلیاژی از پلیمرهای طبیعی و مصنوعی در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این بایو مواد جدید، در سامانه رهایش دارو، زخم پوش و مهندسی بافت کاربرد گسترده‌ای دارند. در این کار تحقیقاتی نانوالیاف آلیاژ نشاسته (Starch) و پلی وینیل الکل (PVA) به روش الکتروریسی تولید شد. به دلیل فرایند پذیری دشوار نشاسته، از پلی وینیل الکل به عنوان کمک فرایند استفاده شد. جهت بهبود خواص مکانیکی و کاربرد در محیط‌های آبی و انحلال پذیری آن ها، عملیات شبکه ای شدن نانو الیاف آبدوست Starch/PVA به وسیله گرما، جنیپین (Genipin)، سیتریک اسید محلول در آب، سیتریک اسید محلول در اتیل استات و گلوتارآلدهید(Glutaraldehyde) صورت گرفت. به منظور آنالیز نانو الیاف، تصاویر ریخت شناسی با میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) و شناسایی نانو الیاف تولید شده با روش‌های طیف سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه (FTIR) و پراش پرتوایکس (WAXD) مورد ارزیابی قرار گرفت. پایداری حرارتی نانوالیاف قبل و بعد از شبکه‌ای شدن با آنالیز وزن سنجی حرارتی (TGA) انجام شد. نتایج SEM، الیاف با قطر یکنواخت و آرایش تصادفی تولید شده است و با افزودن نشاسته کاهش قطر الیاف مشاهده شد. نتایج FTIR و WAXD، نشان دهنده برهمکنش مناسب دو جزء پلیمری و عامل شبکه‌ای کننده می باشد. نتایج انحلال پذیری و TGA نشان داد نانوالیاف شبکه ای شده با گلوتارآلدهید در مقایسه با سایر عوامل شبکه ای شده مورد استفاده در این تحقیق، بالاترین میزان پایداری ساختاری را دارد، نتایج حاکی از این است که نانوالیاف Starch/ PVA (GA) قابلیت کاربرد در زمینه زیست پزشکی را خواهند داشت.
کلیدواژه‌ها

[1] Rivero G, Ana A, et al, Nanocomposite electrospun micro/nanofibers for biomedical applications, Materials for Biomedical Engineering: Biopolymer Fibers, 2019 (89-126).
[2] Wang  Ch, Wang Ju, et al, Fabrication of Electrospun Polymer Nanofibers with
Diverse Morphologies, Molecules 2019, 24, 834.
[3] Gizaw  M, Thompson J, et al, Electrospun Fibers as a Dressing Material for Drug
and Biological Agent Delivery in Wound Healing Applications, Bioengineering 2018, 5, 9.
[4] Haider   A, et al, A comprehensive review summarizing the effect of electrospinning parameters and potential applications of nanofibers in biomedical and biotechnology, Arabian Journal of Chemistry, 2015. 11.015.
[5] Liu M, Duan X, et al, Electrospun nanofibers for wound healing, Materials Science & Engineering C, 2017.03.034.
[6] Lipo L.S, Rahman M, Electrospinning and Electrospun Nanofibers, World Journal of Nano Science and Engineering, 2016, 6, 45-50.
[7] Kong B, et al, Tailoring micro/nano-fibers for biomedical applications, Bioactive Materials 19 (2023) 328–347.
[8] Adamu B.F, et al, A review of medicinal plant-based bioactive electrospun nano fibrous wound dressings, Materials & Design 209 (2021) 109942.
[9] Kamoun E.A, et al, Recent advances in PVA-polysaccharide based hydrogels and electrospun nanofibers in biomedical applications: A review, International Journal of Biological Macromolecules 187 (2021) 755–768.
[10] Ahmed A , et al, In-vitro and in-vivo study of superabsorbent PVA/Starch/g-C3N4/Ag@TiONPs hydrogel membranes for wound dressing ,European Polymer Journal 130 (2020) 109650.
[11] Waghmare V.S, et al, Starch based nanofibrous scaffolds for wound healing applications, Bioactive Materials xxx (2017) 1-12.
[12] Das A, et al, Optimality of poly-vinyl alcohol/starch/glycerol/citric acid in wound
dressing applicable composite films, International Journal of Biological Macromolecules 155 (2020) 260–272.
[13] Rabiu Salihu R, eta al, Catalyst-Free Crosslinking Modification of Nata-De-Coco-Based Bacterial Cellulose Nano, research square, 2021, 10.21203.
[14] Nataraj D, et al, Crosslinking electrospun poly (vinyl) alcohol fibers with citric acid to impart aqueous stability for medical applications, European Polymer Journal 124 (2020) 109484.
[15] L. Wen L, et al, Design of multifunctional food packaging films based on carboxymethyl chitosan/polyvinyl alcohol crosslinked network by using citric acid
as crosslinker, Polymer 230 (2021) 124048.
[16] Salihu R, et al, Citric acid: A green cross-linker of biomaterials for biomedical applications, European Polymer Journal 146 (2021) 110271.
[17] Truong Y.B, et al, Functional Cross-Linked Electrospun Polyvinyl Alcohol Membranes and Their Potential Applications, Macromol. Mater. Eng. 2017, 302, 1700024.
[18] Merk M, et al, 3D PCL/Gelatin/Genipin Nanofiber Sponge as Scaffold for
Regenerative Medicine,  Materials 2021, 14, 2006.
[19] Ching K.Y, et al, Genipin crosslinked chitosan/PEO nanofibrous scaffolds exhibiting an improved microenvironment for the regeneration of articular cartilage, Journal of Biomaterials Applications, 2021,1-14.
[20] Frohbergh M.E, et al, Electrospun hydroxyapatite-containing chitosan nanofibers crosslinked with genipin for bone tissue engineering, Biomaterials 33 (2012) 9167-9178.
[21] Aramwit P, et al. Formulation and characterization of silk sericin–PVA scaffold
crosslinked with genipin, international Journal of Biological Macromolecules 47 (2010) 668–675.
[22] Destaye A.G, et al, Glutaraldehyde Vapor Cross-linked Nanofibrous PVA Mat with in Situ Formed Silver Nanoparticles, ACS Applied Materials & Interfaces, 2010.10.1021.
[23] Wang W, et al, Effect of Vapor-Phase Glutaraldehyde Crosslinking on
Electrospun Starch Fibers, Carbohydrate Polymers, 2015.12.061.
[24] Campiglio Ch.E, et al, Cross-Linking Optimization for Electrospun Gelatin:
Challenge of Preserving Fiber Topography polymers 2020, 12,2472.
[25] Marta A. Teixeira M.A, et al, Green Optimization of Glutaraldehyde Vapor-Based
Crosslinking on Poly(Vinyl Alcohol)/Cellulose Acetate  Electrospun Mats for Applications as Chronic Wound Dressings, Proceedings 2021, 69, 30.
[26] Nasikhudin et al ,Stabilization of PVA/Chitosan/TiO2 Nanofiber Membrane with Heat Treatment and Glutaraldehyde Crosslink, Materials Science and Engineering 367 (2018) 012004.
[27] Long Bi, et al, Effects of different cross-linking conditions on the properties
of genipin-cross-linked chitosan/collagen scaffolds for cartilage tissue engineering, J Mater Sci: Mater Med (2011) 22:51–62.
 [28] Kong L, Ziegler G.R, Quantitative relationship between electrospinning parameters and starch fiber
diameter, Carbohydrate Polymers 92 (2013) 1416–1422.
[29] Yang Sh, Zhang X, Zhang D, Electrospun Chitosan/Poly (Vinyl Alcohol)/Graphene
Oxide Nanofibrous Membrane with Ciprofloxacin Antibiotic Drug for Potential Wound Dressing Application, Int. J. Mol. Sci. 2019, 20, 4395.