دانلود مقاله فیلمهای بیوکامپوزیت کیتوسان کارکردی تقویت شده و مجهز به نانوفیبریل سلولز
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 235 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 6 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.
1- مقدمه
در طی چند دهه گذشته، آلودگی زیست محیطی مرتبط با مواد پلاستیکی ناشی از نفت خام روز به روز به مساله ای جدی تبدیل شده است زیرا این مواد، زیست تخریب پذیر نیستند و صدها سال بدون تغییر در طبیعت باقی میمانند. یک راه حل احتمالی برای این مشکل، ترویج و تبلیغ استفاده از مواد زیستی تجدیدپذیر و زیست تجزیه پذیر و فراوان در طبیعت است. کیتوسان بعنوان مشتقی از میکروفیبریلهای کیتین که از سخت پوستان بدست می آیند، ماده زیستی نویدبخشی بشمار میرود [1]. کیتوسان از امتیازات زیادی همچون زیست تخریب پذیری، زیست سازگاری و ضدمیکروبی بودن برخوردار است [2]. و براحتی با روشهایی مثل قالبریزی حلال، الکترواسپری و غوطه ورسازی مستقیم بصورت فیلم تهیه میشود [3-5].
فیلمهای کیتوسان بعنوان زیرلایه های نویدبخشی در کاربردهای متعدد شناخته شده اند. برای مثال، آنها برای حذف رنگ و یونهای فلزی از آب آلوده [6]، بعنوان حاملان دارورسان [7, 8] و نیز در پزشکی ترمیمی بکار میروند [9]. همچنین از این مواد در فیلمهای بسته بندی غذا با خواص ضدباکتریایی استفاده میشود [10, 11]. ولی خواص مکانیکی ضعیف، مشکل عمده فیلمهای کیتوسان است که کاربرد عملی آنها را محدود میسازد. تلاشهای فراوانی برای رفع این مشکل صورت گرفته اند. برای مثال، نانوفیبریلهایی مثل نانوهیدروکسی آپاتیت [12]، نانواکسیدهای فلزی [13, 14]، اکسید گرافن [15, 16] و خاک رس معدنی [17] اثرات تقویتی خوبی بر فیلمهای کیتوسان نشان داده اند. همچنین افزودنیهای دیگری مثل گلیسرول [18]، زایلیتول و سوربیتول [19]، وانیلین عامل اتصال عرضی [20]، هیدروکسی اتیل سلولز و پلی وینیل الکل (PVA) وجود دارند که میتوانند بطور همزمان خواص مکانیکی را توسعه داده و سبب حفظ زیست سازگاری کیتوسان شوند [21].
4- نتیجه گیری
بطور خلاصه، در این کار، فیلمهای نانوکامپوزیت TOCN/ کیتوسان با خواص فیزیکی-شیمیایی اصلاح شده از طریق پردازش شدیداً کنترل شده پراکنش TOCN و کیتوسان تهیه شده اند. نتایج اصلی به این صورت دسته بندی میشوند: (1) همه فیلمهای نانوکامپوزیت با افزودن TOCN شفافیت خوب خود را حفظ میکنند؛ ویسکوزیته سوسپانسیونهای مرکب در دماهای مختلف افزایش یافته و ثابت باقی میماند که نشان میدهد که نانوکامپوزیتها برای استفاده در بدن جاندار مناسب هستند. (2) زنجیره های کیتوسان و TOCN، سازگاری خوبی با برهمکنشهای پیوند هیدروژنی قوی نشان میدهند. فیلمهای نانوکامپوزیت با برخورداری از امتیاز پراکنش خوب و بلورینگی زیاد، خواص مکانیکی بهبود یافته ای در مقایسه با فیلمهای کیتوسان خالص و الیاف منسوج تجاری بکار رفته برای ترمیم زخم نشان میدهند. (3) فیلمهای نانوکامپوزیت، زیست سازگاری عالی نشان داده اند که با نمایش رفتاری غیر سمی برای سلولهای منوسیت Raw264.7 موش و پایداری عالی در بافر PBS تایید میگردد و کاربرد بالقوه آنها در پزشکی زیستی مثل لنز تماسی، رهاسازی دارو و غیره را اثبات میکند. و همچنین امکان تعویض مواد تجاری ترمیم زخم را نشان میدهد. بطور کلی، افزودن نانوسلولز بر ضعف مکانیکی اصلی کیتوسان غلبه میکند و موجب شکل گیری یک نانوکامپوزیت زیست سازگار با امتیاز استخراج از منابع زیستی و مشارکت در مسائل پایداری و سلامت محیط زیست میگردد.
Abstract
Recently, chitosan has become attractive due to being biodegradable, biocompatible and renewable. However, the weak mechanical properties of chitosan films limit their large-scale application. In this work, a strategy of blending TEMPO, oxidized CNF (TOCN) and chitosan was developed to fabricate nanocomposite films in order to improve the mechanical properties and maintain biocompatibility. The TOCN/chitosan nanocomposite films exhibited excellent optical transmittance (>85%) and extremely high tensile strength of 235 MPa. The good compatibility of TOCN and chitosan chains, good dispersion of chitosan aggregates and the presence of stiff TOCN crystal domains are the main reasons for getting improved mechanical strength of composite films. The films showed good biocompatible properties based on the cell activity assay results. Furthermore, they were stable in PBS buffer for more than 6 months without significant degradation. The TOCN/chitosan nanocomposite films with these excellent properties could be employed in medical applications.
1. Introduction
In the past decades, the environmental pollution produced by petroleum-based plastic materials has become more and more serious because they are not biodegradable and can remain in the environment for hundreds of years. One possible solution for this issue is to promote bio-based materials that are renewable, biodegradable and abundant in nature. Chitosan is promising in the bio-based materials list because it is a derivative of chitin microfibrils from crustaceans [1]. It has a lot of advantages including biodegradability, biocompatibility and antimicrobial properties [2]. Moreover, it can be easily made into films by simple methods such as solvent casting, electrospraying and direct immersion [3–5].
Chitosan-based films have been explored as promising substrates for various applications. For example, they were applied for removing dyes and metal ions from polluted water [6], used as carriers for drug delivery [7,8] and for applications in regenerative medicine [9]. They were also fabricated into food packaging films that have antibacterial properties [10,11]. However, weak mechanical properties are a major problem of chitosan-based films which limits their further practical application. Intensive efforts have been made to resolve this issue. For instance, some nanofillers such as nano-hydroxyapatite [12], nano metal oxides [13, 14], graphene oxide [15,16] and mineral clays [17] show good reinforcement effects on chitosan films. In addition, there are some other additives that can simultaneously enhance the mechanical properties and maintain the biocompatibility of chitosan, such as glycerol [18], xylitol and sorbitol [19], cross-linking agent vanillin [20], hydroxyethyl-cellulose and polyvinyl alcohol (PVA) [21].
4. Conclusions
In summary, TOCN/chitosan nanocomposite films with significantly improved physicochemical properties were prepared via carefully controlled processing of the TOCN and chitosan dispersion. The main findings are listed as: (1) All the nanocomposite films maintained good transparency with the addition of TOCN. The viscosity of the hybrid suspensions increased and remained constant at different temperatures, which indicates that the nanocomposites are suitable for in vivo applications. (2) Chitosan and TOCN chains showed good compatibility with strong hydrogen bonding interactions. Benefiting from the good dispersion and higher crystallinity, the nanocomposite films exhibited improved mechanical properties compared to the neat chitosan films and commercial fabric fibers used for wound healing. (3) The nanocomposite films showed excellent biocompatibility, verified by the nontoxic behavior against mouse monocyte Raw264.7 cells and excellent stability in PBS buffer, indicating their potential use in biomedical applications, such as contact lens, drug release, etc. It also shows the possibility to replace current commercial wound healing materials. Overall, the addition of nanocellulose can overcome chitosan’s main mechanical weakness and lead to a total biocompatible nanocomposite with the advantages of being obtained from bio-sources, contributing to sustainability and environmental safety concerns.
(جهت بزرگ نمایی روی عکس کلیک نمایید)
چکیده
1- مقدمه
2- روشهای تهیه پراکنه و تعیین مشخصات
2.1- تهیه CNF اکسیدشده به روش اکسایش TEMPO
2.2- تهیه پراکنه کیتوسان
2.3- تهیه فیلمهای کامپوزیت
2.4- روشهای تعیین مشخصات
2.4.1- آزمایشات رئولوژی
2.4.2- AFM
2.4.3- FTIR
2.4.4- SEM
2.4.5- WAXD
2.4.6-تراگسیل
2.4.7- تست تجزیه
2.4.8- آزمون کشش
2.4.9- مانایی سلولی در محیط شویش یافته
3- نتایج و بحث
3.1- آنالیز FTIR
3.2- رفتار رئولوژیکی
3.3- مورفولوژی سطوح فیلم نانوکامپوزیت
3.4- نانوساختار فیلمها
3.5- خواص مکانیکی
3.6- زیست سازگاری و تراگسیل نوری
4- نتیجه گیری
منابع
Abstract
1. Introduction
2. Materials preparation and characterization methods
2.1. Preparation of TEMPO oxidized CNF
2.2. Preparation of chitosan dispersion
2.3. Preparation of composite films
2.4. Characterization methods
2.4.1. Rheology tests
2.4.2. AFM
2.4.3. FTIR
2.4.4. SEM
2.4.5. WAXD
2.4.6. Transmittance
2.4.7. Degradation test
2.4.8. Tensile test
2.4.9. Cellular viability in the leached-out medium
3. Results and discussion
3.1. FTIR analysis
3.2. Rheological behavior
3.3. Morphology of nanocomposite film surfaces
3.4. Nanostructure of the films
3.5. Mechanical properties
3.6. Biocompatibility and optical transmittance
4. Conclusions
References
این محصول شامل پاورپوینت ترجمه نیز می باشد که پس از خرید قابل دانلود می باشد. پاورپوینت این مقاله حاوی 19 اسلاید و 4 فصل است. در صورت نیاز به ارائه مقاله در کنفرانس یا سمینار می توان از این فایل پاورپوینت استفاده کرد.
در این محصول، به همراه ترجمه کامل متن، یک فایل ورد ترجمه خلاصه نیز ارائه شده است. متن فارسی این مقاله در 7 صفحه (1500 کلمه) خلاصه شده و در داخل بسته قرار گرفته است.
علاوه بر ترجمه مقاله، یک فایل ورد نیز به این محصول اضافه شده است که در آن متن به صورت یک پاراگراف انگلیسی و یک پاراگراف فارسی درج شده است که باعث می شود به راحتی قادر به تشخیص ترجمه هر بخش از مقاله و مطالعه آن باشید. این فایل برای یادگیری و مطالعه همزمان متن انگلیسی و فارسی بسیار مفید می باشد.
بخش مهم دیگری از این محصول لغت نامه یا اصطلاحات تخصصی می باشد که در آن تعداد 45 عبارت و اصطلاح تخصصی استفاده شده در این مقاله در یک فایل اکسل جمع آوری شده است. در این فایل اصطلاحات انگلیسی (تک کلمه ای یا چند کلمه ای) در یک ستون و ترجمه آنها در ستون دیگر درج شده است که در صورت نیاز می توان به راحتی از این عبارات استفاده کرد.
- ترجمه فارسی مقاله با فرمت ورد (word) با قابلیت ویرایش و pdf بدون آرم سایت ای ترجمه
- پاورپوینت فارسی با فرمت pptx
- خلاصه فارسی با فرمت ورد (word)
- متن پاراگراف به پاراگراف انگلیسی و فارسی با فرمت ورد (word)
- اصطلاحات تخصصی با فرمت اکسل