עבודה זו נתמכת על ידי המחלקה למדע וטכנולוגיה - המכון הפיליפיני לחקר טקסטיל תחת פרויקט DOST Grants-in-Aid (DOST-GIA) שכותרתו טכנולוגיה סמויה לקראת קיימות והגנה על מגזרי הטקסטיל הפיליפיניים תחת הדיגיטליזציה של תוכנית תעשיית אריגת הנול הפיליפינית.

1. מיצוי כורכומין
<ol><li>שוקלים 3 גרם אבקת C. longa בצינור צנטריפוגה של 50 מ"ל. הערה: צינור צנטריפוגה של 50 מ"ל שימש כדי להקל על תהליך הצנטריפוגה ולעבד את החילוץ על מיכל יחיד.</li>
	<li>הוסף 38 מ"ל אתנול (AR, 99%) לצינור הצנטריפוגה. נערו את הצינורית בעדינות כדי להבטיח ערבוב יסודי של אתנול עם אבקת C. longa .</li>
	<li>הפעל את הצינור למשך 30 דקות במצב קולי רגיל והגדרת עוצמה גבוהה לחילוץ.</li>
	<li>כדי להפריד את החומרים המוצקים, צנטריפוגו את הצינור ב 4430 x גרם למשך 10 דקות. לפני השימוש בצנטריפוגה, פתח את הצינור וסגור אותו שוב כדי להפעיל לחץ ולמנוע דליפה.</li>
	<li>דקאנט לאסוף את הסופרנאטנט ולאחסן אותו בתנאי סביבה יבשים. הסופרנאטנט מכיל תמצית כורכומין בממס אתנול. חשוב לשמור על המיכל סגור כדי למנוע דליפת ממס.</li>
</ol>2. התמרת פורייה אינפרא אדום (FTIR) אפיון של תמצית C. longa
הערה: ספקטרופוטומטר אינפרא אדום מסוג התמרת פורייה (ATR-FTIR) הופעל בהתאם לנהלים סטנדרטיים שנמצאו במדריך למשתמש.
<ol><li>לפני מדידת ספקטרום האינפרא-אדום, יש להגדיר את פרמטרי המדידה. השתמש באפשרות מדידה, לחץ על הכרטיסייה מתקדם והגדר את הפרמטרים עבור זמן סריקת הדגימה והרקע ל -40 סריקות, רזולוציית הסריקה ל -4 ס"מ1, והטווח בין 4000 - 400 ס"מ-1.</li>
	<li>נקו את גביש ה-ATR עם Propan-2-ol (99.8%). לאחר הניקוי, עברו לבסיסי. הערה: סריקות רקע נחוצות כדי למנוע הפרעות סביבתיות, ומבטיחות שספקטרום האינפרא-אדום מייצג באופן בלעדי את הדגימה המנותחת. מדידות רקע מבוצעות רק לפני תחילת הפעלת המכשיר. ניקוי גביש ATR צריך להתבצע תמיד לפני כל מדידה חדשה.</li>
	<li>השתמש פיפטה פסטר להחיל 0.3 מ"ל של תמצית גולמית C. longa לתוך גביש ATR ולתת לו להתייבש במשך 3 עד 5 דקות כדי להסיר את ההפרעה של אתנול. כאשר האתנול מתייבש, התמצית מצטברת לגביש אשר מפחית את קריאת ההעברה.</li>
	<li>בתוכנה, לחץ על Measure > Advanced כדי להגדיר את שם הקובץ. לאחר מתן שם לדגימה, לחץ על הכרטיסייה בסיסית ומדוד את העברת IR של תמצית מיובשת.</li>
	<li>חזור על שלבים 2.3 ו- 2.4 עד פי 3 או עד שהרזולוציה של הספקטרום תשתפר. הערה: רזולוציה משופרת נקבעת על-ידי ירידה בשידור בספקטרום.</li>
	<li>לאחר השלמת הקריאה, נקו את גביש ה-ATR באמצעות מגבונים 99% אתנול ומגבונים ללא מוך. לאחר מכן, נקה את שלב הדגימה ATR באמצעות Propan-2-ol.</li>
</ol>3. מדידה נראית UV של תמצית C. longa
הערה: הספקטרופוטומטר הנראה UV הופעל בהתאם לנהלים סטנדרטיים הנמצאים במדריך למשתמש.
<ol><li>לפני מדידת הדגימות, יש לאפשר למכשיר להתחמם למשך 15 עד 30 דקות. זה ייצב את מקור האור ואת הגלאי, ובכך להבטיח קריאות לשחזור. מלא את תא הייחוס באתנול.</li>
	<li>לפני מדידת ספקטרום הבליעה, הגדר את פרמטרי המדידה. השתמש באפשרות הגדרה, לחץ על הכרטיסיה Cary והגדר את זמן הסריקה ל- 0.1 שניות, מרווח הנתונים ל- 1 ננומטר וקצב הסריקה ל- 600 ננומטר לדקה. לבסוף, הגדר את הטווח בין 200 ננומטר ל 700 ננומטר.</li>
	<li>הכינו 25 מ"ל דילולים של תמצית C. longa בטווח של 1:1000 עד 1:100 עם מרווחים של 1:100 תוך שימוש באתנול כממס.</li>
	<li>מעבירים כ-3.5 מ"ל של C. longa מדולל לקובט קוורץ באמצעות פיפטה של פסטר. לניקוי קל יותר לאחר כל מדידת דגימה, התחילו בדילול 1:1000 ועבדו עד 1:100.</li>
	<li>יש למדוד את ספיגת התמצית כמתואר להלן.<ol><li>נקו את הקובט עם אתנול וחזרו על המדידות לדילולים האחרים.</li>
		<li>כדי להבטיח את דיוק הספיגה, שטפו היטב את הקוביות עם התמצית המדוללת לפני העברת תמיסת הבדיקה.</li>
	</ol></li>
	<li>חזור על שלבים 3.4-3.5.2 עבור ריכוזים אחרים.</li>
</ol>4. מדידת פוטולומינסנציה של תמצית C. longa
הערה: פעולת ספקטרומטר הפלואורסצנטיות פעלה בהתאם לנהלים סטנדרטיים הנמצאים במדריך למשתמש.
<ol><li>לפני מדידת הדגימות, יש לאפשר למכשיר להתחמם למשך 15 עד 30 דקות. זה ייצב את מקור האור ואת הגלאי, ובכך להבטיח את השחזור של כל מדידה.</li>
	<li>לפני מדידת הספקטרום הפלואורסצנטי, תחילה הגדר את פרמטרי המדידה. לחץ על הלחצן Measure והגדר את זמן השילוב ל- 0.1 s, את המרווחים ל- 1 nm ואת רוחב החריץ ל- 1 nm. טווח המדידה עשוי להשתנות בהתאם לעירור או למקור הפליטה.</li>
	<li>באמצעות פיפטה פסטר, בזהירות להעביר סביב 3.5 מ"ל של C. longa מדולל בקובט קוורץ. כדי להקל על הניקוי לאחר מדידת הדגימה, התחל את המדידה מ- 1:1000 עד 1:100.</li>
	<li>מדוד את פליטת התמצית באמצעות מקור עירור של 365 ננומטר. הגדר את טווח הפליטה מ- 380 ננומטר ל- 625 ננומטר.</li>
	<li>באמצעות אורך הגל עם הפליטה הגבוהה ביותר משלב 4.4, למדוד את ספקטרום העירור של הדגימה. הגדר את הגבול התחתון עבור טווח העירור ל- 330 ננומטר וחשב את הגבול העליון באמצעות אורך גל הפליטה המנוטר פחות 15 ננומטר. הקצבה של 15 ננומטר מבטיחה שלא ייצפה פיזור מסדר ראשון על הספקטרה.</li>
	<li>באמצעות אורך הגל עם העירור הגבוה ביותר משלב 4.5, מדוד שוב את ספקטרום הפליטה של הדגימה. חשב את הגבול התחתון עבור טווח הפליטה באמצעות אורך גל העירור בתוספת 15 ננומטר. הגדר את הגבול העליון ל- 625 ננומטר.</li>
	<li>מדוד את מטריצת פליטה-עירור של תמצית C. longa כמתואר להלן.<ol><li>לקבלת עקביות, הגדר את טווח המדידה לעירור מ 330-435 ננומטר ואת הפליטה ל 450-650 ננומטר. שמור על פרמטרים אלה עבור כל הריכוזים.</li>
		<li>נקו את הקובטה עם אתנול וחזרו על המדידות לדילולים אחרים. כדי להבטיח את הדיוק של מדידות פלואורסצנטיות, שטפו את הקוביטות עם התמצית המדוללת לפני העברת תמיסת הבדיקה.</li>
	</ol></li>
</ol>5. מדידת פוטולומינסנציה של צ'יטוזן
<ol><li>הכן 300 מ"ל של 1% w/v פתרון של Chitosan. מערבבים 3 גרם של chitosan עם 1% v/v חומצה אצטית פתרון (99.8%) עד שהוא מגיע 300 מ"ל. מערבבים את הפתרון במשך 24 שעות או עד שהוא הומוגני.</li>
	<li>מדוד את מטריצת פליטה-עירור של Chitosan כמתואר להלן.<ol><li>השתמש בפרמטרי המדידה הבאים עבור chitosan: רוחב החריץ: 1 ננומטר (גם פליטה וגם עירור) זמן אינטגרציה: 0.1 שניות טווח פליטה: 300-370 ננומטר טווח עירור: 385-450 ננומטר</li>
	</ol></li>
	<li>מדוד את ספקטרום ה-IR של הבדים כמתואר להלן.<ol><li>מקם את בד multi-tester (בד #1) מעל גביש ATR. הבד הרב-בודק מכיל שישה סוגי בד שמוצגים באיור 1A. בעת מדידה באמצעות ATR-FTIR, ודא שכל גביש ATR מכוסה בדגימה. הבד צריך ליצור מגע מלא עם גביש ATR על ידי משיכת הידית של מכבש הדגימה. זה יקטין את ההעברה שהוא אוסף.</li>
		<li>מדוד את העברת ה- IR של הבדים. חזור על המדידה על בדים אחרים.</li>
	</ol></li>
</ol>6. צביעת בדים
<ol><li>שקלו את הבדים כדי לקבוע את כמות הצבע וגימור הצ'יטוזן שיש להשתמש בהם.</li>
	<li>הכינו תמיסות תמצית C. longa בדילול 1:1, 1:10, 1:50, 1:100, 1:500 ו-1:1000 תוך שימוש באתנול 99%.</li>
	<li>צבעו את הבדים בתמצית C. longa מדוללת ביחס חומר-ליקר ביחס של 1:25 למשך שעה אחת על ידי השריית הבד בתמיסות.</li>
	<li>תלו את הבדים לייבוש. שוטפים את הבדים במי ברז ותולים לייבוש.</li>
	<li>בצע גימור בד כמתואר להלן.<ol><li>השרו את הבדים הצבועים בתמיסת צ'יטוזן 1% w/v ביחס של 1:40 חומר למשקאות חריפים למשך שעה אחת על ידי השריית הבד בתמיסה.</li>
		<li>תלו את הבדים לייבוש. שוטפים את הבדים במי ברז ותולים לייבוש.</li>
	</ol></li>
</ol>7. מדידות פוטולומינסנציה של בדים צבועים
<ol><li>הניחו את הבד במחזיק הדגימה. בעת שימוש בבדים מרובי בודקים AATCC, ודא שהבד הנבדק ממוקם במרכז החלון ואין בדים אחרים באזור המדידה. כדי לתקן את מיקום הבדים, השתמש בשקופיות זכוכית כתמיכה. דוגמה למיקום הבד מוצגת באיור 1.</li>
	<li>למדידת פוטולומינסנציה של בד, הגדר את זמן האינטגרציה ל- 0.1 שניות, את המרווחים ל- 1 ננומטר ואת רוחב החריץ ל- 0.6 ננומטר. מדוד את הפלואורסצנטיות של בדים צבועים בעירור של 365 ננומטר. בדומה לפתרונות מדידה, הגדר את טווח הפליטה ל- 380-625 ננומטר.</li>
	<li>באמצעות אורך הגל עם הפליטה הגבוהה ביותר משלב 5.3, למדוד את ספקטרום העירור של הדגימה. הגדר את הגבול התחתון עבור טווח העירור ל- 330 ננומטר וחשב את הגבול העליון עבור טווח העירור באמצעות אורך גל הפליטה המנוטר פחות 15 ננומטר. הקצבה של 15 ננומטר מבטיחה שלא ייצפה פיזור מסדר ראשון על הספקטרה.</li>
	<li>באמצעות אורך הגל עם העירור הגבוה ביותר משלב 7.3, למדוד את ספקטרום הפליטה של הדגימה. חשב את הגבול התחתון עבור טווח הפליטה באמצעות אורך גל העירור בתוספת 15 ננומטר. הגדר את הגבול העליון ל- 625 ננומטר.</li>
	<li>חזור על שלב המדידה 7.1 עד 7.4 עבור סוגים אחרים של בדים לדוגמה ובריכוזים שונים.</li>
	<li>מדוד את ספקטרום הפליטה של בדים צבועים בגימור C. longa C. longa בגימור Chitosan ביחס 1:50 באמצעות אורך גל עירור של 365 ננומטר. הערה: הבדים שנצבעו בדילול 1:50 משמשים לניתוח ההשפעות של גימור צ'יטוזן מכיוון שהוא מראה את הפוטולומינסנציה הגבוהה ביותר. בדומה לשלב 4.4, הגדר את טווח הפליטה בין 380-625 ננומטר.</li>
	<li>אסוף את הנתונים הספקטרוכימיים לצורך פענוח.</li>
</ol>8. ניתוח מורפולוגי של בדים
הערה: ניתוח מורפולוגי של בדים כולל שני סוגים של תאורה: אור לבן ואור UV 365 ננומטר. בחירת מקור האור יכולה לחשוף כיצד הצבע והגימור נצמדים לבד.
<ol><li>מכיוון שלמיקרוסקופ אין מקור אור UV, השתמש במקור אור UV ידני של 365 ננומטר. תקן את מקור האור באופן מאובטח כדי לשמור על מיקום עקבי מבלי להשפיע על תהליך ההדמיה. השתמש במהדק המחובר למעמד ברזל כדי להרכיב את אור ה- UV של 365 ננומטר, ולכוון אותו לעבר שלב מיקרוסקופ זום הסטריאו.</li>
	<li>הניחו את הבד על הבמה ופתחו את מקור האור הלבן. השתמש בידית הכוונון הגסה כדי להגדיר את הזום להגדלה הנמוכה ביותר שלו ולאתר את אזור הדמיית היעד. הגדילו בהדרגה את ההגדלה עד פי 4 ושכללו אותה באמצעות ידית הכוונון העדינה.</li>
	<li>השתמש בתוכנת ההדמיה המובנית כדי להוסיף סרגל קנה מידה וללכוד את התמונה.</li>
	<li>כדי להבטיח הדמיה עקבית, הגדר את פרמטרי החשיפה עם הערכים הבאים: הגדר את פיצוי החשיפה ל- 100, את זמן החשיפה ל- 100 אלפיות השנייה ואת הרווח ל- 20. בנוסף, התאימו את ערכי הגוון לאדום: 27, ירוק: 32 וכחול: 23. פרמטרים נוספים שצוינו הדורשים התאמה כוללים חדות: 75, רעש: 35, רוויה: 50, גמא: 6 וניגודיות: 50.</li>
	<li>כבה את מקור האור הלבן והפעל את מקור האור של 365 ננומטר. צלם תמונה באמצעות אותם פרמטרי הדמיה.</li>
	<li>חזור על שלבים 8.3 עד 8.6 עבור כל סוגי הבדים והתנאים (ריק, צבוע, גימור בלבד, צבוע ומוגמר) עד ללכידת תמונות של כל הבדים. בסך הכל, צריך להיות 48 תמונות של בדים.</li>
</ol>

Use of Chitosan to Enhance Photoluminescence of Curcumin for Textile Authentication

למחברים אין מה לחשוף.

גימור טקסטיל הוא פרקטיקה נפוצה בתעשייה על מנת לשלב תכונות פונקציונליות נוספות על הבדים, מה שהופך אותם מתאימים יותר ליישומים ספציפיים 45,47,48. במחקר זה, הכורכומין המופק שימש כצבע טבעי כדי לשמש כמנגנוני אימות עבור יישומי טקסטיל. הפרוטוקולים ?...

זיופים נחשבים לנגע בתעשיות נרחבות ברחבי העולם. הזינוק המהיר של מוצרים מזויפים בשוק גורם להרס כלכלי, אשר פוגע בפרנסתו של הממציא הראשי 1,2,3,4,5,6. הדבר בא לידי ביטוי בשנת 20207 על החשש המתמשך מפני מוצרים מזויפים מתפתחים, כפי שמעידה המגמה הגוברת של פרסומים הכוללים את מילת המפתח נגד זיופים או זיופים בכותרותיהם. ניתן לראות עלייה משמעותית בפרסומים הקשורים לזיופים מאז שדווח לאחרונה בשנת 2019, דבר המצביע על כך שנעשים מאמצים ניכרים להילחם בייצור והפצה של מוצרים מזויפים. מצד שני, זה יכול להיות גם די מדאיג, בהתחשב בכך שזה מסמל את ההתקדמות של תעשיית הזיופים, אשר צפוי להימשך אם לא מטופל ביעילות. תעשיית הטקסטיל אינה מבודדת מבעיה זו, שכן נוכחותם של מוצרי טקסטיל מזויפים פגעה קשות בפרנסתם של מוכרים, יצרנים ואורגים אמיתיים, בין היתר 3,8. כך למשל, תעשיית הטקסטיל במערב אפריקה נחשבה במשך זמן רב לאחד משוקי היצוא המובילים בעולם. עם זאת, דווח9 כי כ-85% מנתח השוק מוחזק על ידי טקסטיל מוברח המפר סימני מסחר של טקסטיל מערב אפריקאי. השפעות הזיופים דווחו גם ביבשות אחרות כמו אסיה, אמריקה ואירופה, מה שמצביע על כך שמשבר זה הגיע לרמה בלתי נשלטת ומהווה איום משמעותי על תעשיית הטקסטילהנאבקת ממילא 2,3,4,10,11,12.
עם ההתקדמות המהירה של המדע, הטכנולוגיה והחדשנות, החוקרים לקחו על עצמם את התפקיד של פיתוח חומרים פונקציונליים לצורך יישומים נגד זיופים. השימוש בטכנולוגיה סמויה הוא אחת הגישות הנפוצות והיעילות ביותר כדי לנטרל את הייצור של סחורות הונאה. זה כרוך בשימוש בחומרים פוטולומינסנטיים כצבעי ביטחון המציגים פליטת אור ספציפית כאשר הם מוקרנים באורכי גל שונים13,14. עם זאת, חלק מהצבעים הפוטולומינסנטיים הזמינים בשוק עלולים להטיל רעילות בריכוזים גבוהים, ובכך להוות איומים על בריאות האדם והסביבה15,16.
כורכום (Curcuma longa) הוא צמח חיוני המשמש במגוון יישומים כגון צבעים, חומרי טעם, תרופות, קוסמטיקה וצבעי בד17. קני השורש נמצאים באופן טבעי תרכובות כימיות פנוליות הנקראות כורכומינואידים. כורכומינואידים אלה כוללים כורכומין, דמתוקסיכורכומין וביסדמתוקסיכורכומין, ביניהם כורכומין הוא המרכיב העיקרי האחראי לצבע הצהוב עד כתום התוסס ולתכונות כורכום18. כורכומין, הידוע גם בשם 1,7-bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1,6-heptadiene-3,5-dione19,20 עם נוסחה אמפירית של C21H20O6, משך כמות משמעותית של תשומת לב בתחום הביו-רפואי והפרמצבטי בשל תכונותיו האנטיספטיות, האנטי דלקתיות, האנטי-בקטריאליות ונוגדות החמצון 17,18,21,22,23. באופן מעניין, יש לכורכומין גם מאפיינים ספקטרליים ופוטוכימיים. ראוי לציון במיוחד הוא התכונות הפוטולומינסנטיות האינטנסיביות שלו כאשר הוא נתון לעירורים אולטרה סגולים (UV) אשר נחקרו רק על ידי מחקרים מעטים 19,24,25. בהתחשב במאפיינים אלה, יחד עם אופיו ההידרופובי ותכונותיו הלא רעילות, כורכומין מתגלה כצבע אידיאלי לסימון אימות.
הפקת כורכומין מכורכום דווחה לראשונה בתחילת המאה ה-19. במהלך מאות השנים האחרונות, מתודולוגיות וטכניקות מיצוי רבות פותחו ושופרו כדי להשיג תפוקה גבוהה יותר 26,27,28,29,30,31,32,33. מיצוי ממסים קונבנציונלי הוא גישה נפוצה שכן הוא משתמש בממסים אורגניים כמו אתנול, מתנול, אצטון והקסאן בין היתר, כדי לבודד כורכומין מכורכום34,35. שיטה זו התפתחה באמצעות שינויים, יחד עם טכניקות מתקדמות יותר כגון מיצוי בסיוע מיקרוגל (MAE) 18,36,37, מיצוי Soxhlet38,39, מיצוי בעזרת אנזימים (EAE) 39,40, ומיצוי קולי36בין היתר כדי להגדיל את התשואה., באופן כללי, שיטת מיצוי הממס יושמה למיצוי צבע טבעי בשל הרבגוניות שלה, דרישת האנרגיה הנמוכה והחסכוניות שלה מה שהופך אותה לאידיאלית עבור תעשיות מדרגיות כגון טקסטיל.
כורכומין שולב כצבעים טבעיים לטקסטיל בזכות הגוון הצהוב המובהק שלו. עם זאת, הספיגה הדלה של צבעים טבעיים לסיבי טקסטיל מהווה אתגר המעכב את כדאיותו המסחרית41 . מורדנטים, כגון מתכות, רב-סוכרים ותרכובות אורגניות אחרות, משמשים כחומרים מקשרים נפוצים לחיזוק הזיקה של צבעים טבעיים אל הבד. צ'יטוזן, רב-סוכר המופק מסרטנים, נמצא בשימוש נרחב כחומר מורדנציה חלופי בשל השפע שלו בטבע, תאימות ביולוגית ועמידות לשטיפה42. מחקר זה מדווח על גישה קלה וישירה להכנת סימון אימות מבוסס כורכומין. תמציות כורכומין גולמי הושגו בשיטת מיצוי ממס בסיוע סוניקציה. התכונות הפוטולומינסנטיות של הכורכומין המופק נחקרו באופן מקיף על מצעי טקסטיל ושופרו עוד יותר עם הצגת הצ'יטוזן כחומר מורדנציה. זה מדגים את הפוטנציאל המשמעותי כצבע פוטולומינסנטי טבעי עבור יישומי אימות.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>(Curcumin) C. longa, spray dried&#160;</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Naturally Sourced</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>100 mL Graduated Cylinder</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>10 mL Serological Pipette</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>200 mL Beaker</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>365 nm UV Light</td>
			<td>AloneFire</td>
			<td></td>
			<td>SV004 LG</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>50 mL Centeifuge Tube</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AATCC Multitester Fabric</td>
			<td>Testfabrics, Inc.</td>
			<td>401002</td>
			<td>AATCC Multifiber test fabric # 1 precut pieces of 2 X 2 inches, Heat Sealed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analytical Balance</td>
			<td>Satorius</td>
			<td></td>
			<td>BSA 224S-CW</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aspirator</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ATR- FTIR</td>
			<td>Bruker</td>
			<td></td>
			<td>Bruker Tensor II</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge</td>
			<td>Hermle Labortechnik GmbH</td>
			<td></td>
			<td>Z 206 A</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chitosan</td>
			<td>Tokyo Chemical Industries</td>
			<td>9012-76-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Digital&#160; Camera</td>
			<td>ToupTek</td>
			<td></td>
			<td>XCAM1080PHB</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drying Rack</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Chem-Supply</td>
			<td>64-17-5</td>
			<td>Undenatured, 99.9% purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glacial Acetic Acid</td>
			<td>RCI-Labscan</td>
			<td>64-19-7</td>
			<td>AR Grade, 99.8% purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass Slide</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iron Clamp</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Iron Stand</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Magnetic Stirrer</td>
			<td>Corning</td>
			<td></td>
			<td>PC-620D</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pasteur Pipette</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propan-2-ol</td>
			<td>RCI-Labscan</td>
			<td>67-63-0</td>
			<td>AR Grade, 99.8% purity</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sonicator</td>
			<td>Jeio Tech Inc.</td>
			<td></td>
			<td>UCS-20</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectrofluorometer&#160;</td>
			<td>Horiba (Jovin Yvon)</td>
			<td></td>
			<td>Horiba Fluoromax Plus</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stirring Bar</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV-Vis Spectrophotometer</td>
			<td>Agilent</td>
			<td></td>
			<td>Cary UV 100</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wash bottle</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Zoom Stereo Microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td>SZ61</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

enhanced photoluminescence of curcuma longa extracts via chitosan-mediated energy transfer for textile authentication applications

צבעים לסימוני אבטחה ממלאים תפקיד מרכזי בשמירה על שלמות המוצרים בתחומים שונים, כגון טקסטיל, תרופות, מזון וייצור בין היתר. עם זאת, רוב הצבעים המסחריים המשמשים כסימוני אבטחה הם יקרים ועלולים להכיל חומרים רעילים ומזיקים המהווים סיכון לבריאות האדם. כורכומין, תרכובת פנולית טבעית המצויה בכורכום, הוא בעל תכונות פוטולומינסנטיות מובהקות לצד צבעו הצהוב התוסס, מה שהופך אותו לחומר מועמד פוטנציאלי ליישומי אימות. מחקר זה מדגים גישה חסכונית וידידותית לסביבה לפיתוח פליטות פוטולומינסנטיות משופרות מצבעי כורכומין לאימות טקסטיל. כורכומין הופק מ-C. longa בשיטת מיצוי בסיוע סוניקציה. התמצית צופתה בטבילה ונצבעה במצעי הטקסטיל. צ'יטוזן הוצג כחומר לאחר המוות כדי לייצב את הכורכומין וכרגיש שותף. רגישות משותפת של כורכומין עם צ'יטוזן מעוררת העברת אנרגיה כדי להגביר את עוצמת הזוהר שלו. שיא הספיגה הנראה לעין UV ב-424 ננומטר קשור לספיגה האופיינית של כורכומין. מדידות הפוטולומינסנציה הראו פליטה רחבה שהגיעה לשיא של 545 ננומטר עם שיפור משמעותי המיוחס להעברת האנרגיה הנגרמת על ידי צ'יטוזן, ובכך הראו פוטנציאל גדול כצבע פוטולומינסנטי טבעי עבור יישומי אימות.

Counterfeiting is considered a scourge in widespread industries across the globe. The rapid surge of counterfeit products in the market causes economic havoc, which impedes the livelihood of the primary inventor1,2,3,4,5,6. This was brought to the fore in 20207&#160;on the ongoing concern of emerging counterfeit products as evidenced by the increasing trend of publications consisting of the keyword anticounterfeiting or counterfeiting in their titles. A significant increase can be observed in counterfeit-related publications since last reported in 2019, suggesting that considerable efforts are being made to combat the production and distribution of fraudulent goods. On the other hand, it can also be quite alarming, given that it signifies the progression of the counterfeiting industry, which is expected to persist if not addressed effectively. The textile industry is not insulated from this problem, as the presence of counterfeit textile products has severely impacted the livelihood of genuine sellers, manufacturers and weavers, among others3,8. For instance, the textile industry in West Africa was long considered one of the leading export markets in the world. However, it was reported9&#160;that approximately 85% of the market share is held by smuggled textiles that infringe upon West African textile trademarks. The effects of counterfeiting have also been reported in other continents like Asia, America, and Europe, indicating that this crisis has reached an uncontrollable level and poses a significant threat to the already struggling textile industry2,3,4,10,11,12.
With the rapid advancements of science, technology, and innovation, researchers took upon the role of developing functional materials for the purpose of anti-counterfeiting applications. The use of covert technology is one of the most common and effective approaches to counteract the production of fraudulent goods. It involves utilizing photoluminescent materials as security dyes that exhibit a specific light emission when irradiated by different wavelengths13,14. However, some photoluminescent dyes available in the market may impose toxicity at high concentrations, thereby posing threats to human health and the environment15,16.
Turmeric (Curcuma longa) is an essential plant used in myriad applications such as paints, flavoring agents, medicine, cosmetics, and fabric dyes17. Present in the rhizomes are naturally occurring phenolic chemical compounds called curcuminoids. These curcuminoids include curcumin, demethoxycurcumin, and bisdemethoxycurcumin, among which curcumin is the main constituent responsible for the vibrant yellow to orange coloration and the properties of turmeric18. Curcumin, otherwise known as 1,7-bis(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-1,6-heptadiene-3,5-dione19,20&#160;with an empirical formula of C21H20O6, has attracted a significant amount of attention in the biomedical and pharmaceutical fields due to its antiseptic, anti-inflammatory, anti-bacterial, and antioxidant properties17,18,21,22,23. Interestingly, curcumin also possesses spectral and photochemical characteristics. Particularly noteworthy is its intense photoluminescent properties when subjected to ultraviolet (UV) excitations which have been explored only by a few studies19,24,25. Given these characteristics, in tandem with its hydrophobic nature and non-toxic properties, curcumin emerges as an ideal colorant for authentication markings.
The extraction of curcumin from turmeric was first reported in the early 1800s. Over the past centuries, numerous extraction methodologies and techniques have been devised and improved to achieve higher yield26,27,28,29,30,31,32,33. Conventional solvent extraction is a widely used approach as it employs organic solvents such as ethanol, methanol, acetone, and hexane among others, to isolate curcumin from turmeric34,35. This method has evolved through modifications, coupled with more advanced techniques such as microwave-assisted extraction (MAE)18,36,37, Soxhlet extraction38,39, enzyme-assisted extraction (EAE)39,40, and ultrasonic extraction36, among others to increase the yield. Generally, the solvent extraction method has been applied for natural dye extraction due to its versatility, low energy requirement, and cost-effectiveness making it ideal for scalable industries such as textiles.
Curcumin has been integrated as natural dyes for textiles due to its distinct yellow hue. However, the poor adsorption of natural dyes unto textile fibers pose as a challenge that hinders its commercial viability41. Mordants, such as metals, polysaccharides, and other organic compounds, serve as common binders to strengthen the affinity of natural dyes unto the fabric. Chitosan, a polysaccharide derived from crustaceans, has been widely utilized as an alternative mordanting agent due to its abundance in nature, biocompatibility, and wash durability42. This study reports a facile and straight forward approach in preparing curcumin-based authentication marking. Crude curcumin extracts were obtained via sonication-assisted solvent extraction method. The photoluminescent properties of the extracted curcumin were comprehensively investigated on textile substrates and further enhanced with the introduction of chitosan as a mordanting agent. This demonstrates the significant potential as a naturally derived photoluminescent dye for authentication applications.

Author Spotlight: Eco-friendly Photoluminescent Textile Authentication with Curcumin

פוטולומינסנציה משופרת של תמציות Curcuma longa באמצעות העברת אנרגיה בתיווך Chitosan עבור יישומי אימות טקסטיל

ניתוחי FTIR של סיבים קובעים את המבנה הכימי של כל סיב המיוצג בבדים מרובי בודקים #1. ספקטרוסקופיית FTIR שימשה לאפיון הקבוצות הפונקציונליות הקיימות בכל רכיב של הבדים מרובי הבדיקות. כפי שניתן לראות באיור 1 המשלים, ההבחנה מתרחשת עקב נוכחות של קבוצות פונקציונליות N-H, מה שמוביל לכך ש...

Watch this Scientific Journal Video about Enhanced Photoluminescence of Curcuma longa Extracts via Chitosan-Mediated Energy Transfer for Textile Authentication Applications at JoVE.com

פוטולומינסנציה היא אחד ממנגנוני האימות היעילים ביותר הנמצאים בשימוש כיום. ניצול והשבחה של חומרים ממקור טבעי בעלי תכונות פוטולומינסנטיות מובנות ושילובם במצעי בד יכולים להוביל לפיתוח טקסטיל ירוק, בר-קיימא ופונקציונלי ליישומים חכמים.

Dyes for security markings play a pivotal role in safeguarding the integrity of products across various fields, such as textiles, pharmaceuticals, food, ...

מספר מחקרים על כורכומין מתמקדים ביישומים רפואיים וקוסמטיים. מעטים מאוד התעמקו בתכונות הצילום הזוהרות שלו. במחקר זה, אנו מדגימים גישה קלה, חסכונית וידידותית לסביבה לשיפור הפליטה הפוטולומינסנטית של צבעי כורכומין, המיועדת לפיתוח סימונים סמויים ליישום טקסטיל.ההתפתחויות הנוכחיות סובבות סביב הכנת חומרים זוהרים מגוונים, כגון נקודות קוונטיות אנאורגניות, נקודות פחמן, פרובסקיטים וצבעים אורגניים סינתטיים. ההתקדמות הטכנולוגית האחרונה בפיתוח חומרים פוטולומינסנטיים מתרכזת בדרך כלל לאורך היישומים התעשייתיים שלה, כגון נורות LED. מה שמעניין הוא שאותם חומרים פוטולומינסנטיים, מפיגמנטים אורגניים ועד זרחן אנאורגני ונקודות קוונטיות, הם גם סימנים מקדימים אפשריים ליישומים נגד זיופים כאשר הם מקבלים את התכנון הניסויי הנכון.האתגר העיקרי בניסוי שלנו הוא להבטיח את איכות התוצאה שאספנו. ביצענו אופטימיזציה של הליכי הניסוי לא רק כדי לשמור על דיוק הנתונים, אלא גם כדי לעשות זאת ביעילות, ואפשרנו שכפולים פשוטים עבור חוקרים עמיתים המתעניינים בטקסטיל ובפוטולומינסנציה. כדי לקשור כורכומין לטקסטיל, משתמשים במורדנטים מתכתיים מסורתיים כמו ברזל, אלומיניום ונחושת.עם זאת, מתכות בשפכים לאחר גסיסה עלולות להוות סיכון סביבתי. מחקר זה משתמש בצ'יטוזן, תוצר לוואי של סרטנים ושרימפס כחומר מורדנט חלופי לאחסון כורכומין לתוך הבד, ומספק תכונות מצוינות של עמידות צבע.

enhanced-photoluminescence-curcuma-longa-extracts-via-chitosan

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Analytical Chemistry

Chemistry

Unit 1

Enhanced Photoluminescence of Curcuma longa Extracts via Chitosan-Mediated Energy Transfer for Textile Authentication Applications

Introduction to Molecular Spectroscopy

SCIENTISTS IN ACTION

1.0K Views.  Smart Colorants R&D Program, Philippine Textile Research Institute. מספר מחקרים על כורכומין מתמקדים ביישומים רפואיים וקוסמטיים. מעטים מאוד התעמקו בתכונות הצילום הזוהרות שלו. במחקר זה, אנו מדגימים גישה קלה, חסכונית וידידותית לסביבה לשיפור הפליטה הפוטולומינסנטית של צבעי כורכומין, המיועדת לפיתוח סימונים סמויים ליישום טקסטיל.ההתפתחויות ...

Video: Author Spotlight: Eco-friendly Photoluminescent Textile Authentication with Curcumin

Dyes for security markings play a pivotal role in safeguarding the integrity of products across various fields, such as textiles, pharmaceuticals, food, and manufacturing among others. However, most commercial dyes used as security markings are costly and may contain toxic and harmful substances that pose a risk to human health. Curcumin, a natural phenolic compound found in turmeric, possesses distinct photoluminescent properties alongside its vibrant yellow color, making it a potential candidate material for authentication applications. This study demonstrates a cost-effective and eco-friendly approach to develop enhanced photoluminescent emissions from curcumin dyes for textile authentication. Curcumin was extracted from C. longa using sonication-assisted-solvent extraction method. The extract was dip-coated and dyed into the textile substrates. Chitosan was introduced as a post-mordanting agent to stabilize the curcumin and as a co-sensitizer. Co-sensitization of curcumin with chitosan triggers energy transfer to enhance its luminescent intensity. The UV-visible absorption peak at 424 nm is associated with the characteristic absorption of curcumin. The photoluminescence measurements showed a broad emission peaking at 545 nm with significant enhancement attributed to the energy transfer induced by chitosan, thus showing great potential as a naturally derived photoluminescent dye for authentication applications.

Photoluminescence is one of the most effective authentication mechanisms being used today. Utilizing and enhancing naturally sourced materials with inherent photoluminescent properties and incorporating them into fabric substrates can lead to development of green, sustainable, and functional textiles for smart applications.

Fourier Transform Infrared &#40;FTIR&#41; and UV&#45;Visible Characterization of Curcuma longa Extract for Textile Authentication

To begin FTIR characterization of curcuma longa extract, first clean the ATR crystal with two propanol. Then use the measure option on the instrument, and click on the basic tab. With a Pasture pipet, apply 0.3 milliliters of crude curcuma longa extract onto the ATR crystal.Now, click on measure, followed by advanced, and set the file name. Then press the basic tab, and measure the IR transmittance of the dried extract. To perform UV visible measurement of the extract, first keep the spectrophotometer on for 15 to 30 minutes, then fill the reference cell with ethanol.Next, click on the setup option and the carry tab to set the measurement parameters. Set the scan time to 0.1 seconds, data interval to one nanometer, and the scan rate of 600 nanometers per minute. Then set the wavelength range from 200 nanometers to 700 nanometers.Prepare 25 milliliters dilutions of curcuma longa extract in increments of one to 100, with ethanol as the solvent. After transferring 3.5 milliliters of the diluted extract into a quartz cuvette, measure its absorbance. After the first measurement, clean the cuvette with ethanol.Thoroughly rinse the cuvettes with the diluted extract, then fill it with the test solution to ensure the accuracy of absorption measurements. FTIR analysis of the extract showed significant peaks at various lengths corresponding to its functional groups. UV analysis showed a broad absorption spectrum, ranging from 350 to 500 nanometers.The positive correlation between the absorbance and the concentration showed good linearity.

התמרת פורייה אינפרא אדום (FTIR) ואפיון UV-visible של תמצית Curcuma longa לאימות טקסטיל

Analysis of Curcuma longa and Chitosan&#45;Dyed Fabrics for Textile Authentication

To begin, warm up a fluorescent spectrophotometer for 15 to 30 minutes before measurement. Then click on measure, and set the integration time to 0.1 seconds, increments to one nanometer, slit width to one nanometers, and the signal formula to S1-CR1-C. Next, use a Pasteur pipette to carefully transfer 3.5 milliliters of a diluted Curcuma longa extract into a quartz cuvette.Measure the emission spectra with a 365 nanometer excitation source, and set the emission range from 380 nanometers to 625 nanometers. Measure the excitation spectrum of the sample with the wavelength of highest emission. Set the lower limit for the excitation range at 330 nanometers, and the upper limit set to the monitored emission wavelength minus 15 nanometers.Remeasure the emission spectrum of the sample with the highest excitation wavelength. Set the emission range starting at the excitation wavelength plus 15 nanometers up to 625 nanometers. Next, set the excitation range fixed between 330 and 435 nanometers, and the emission between 450 and 650 nanometers for all dilutions of Curcuma longa extract.Then clean the cuvette with ethanol, and measure the emissions of the remaining dilutions. To measure the emission excitation matrix of Chitosan, set the slit width to one nanometer and the integration time to 0.1 seconds, the emission ranges from 300 to 370 nanometers, and the excitation range from 385 to 450 nanometers. Then transfer the Chitosan solution to a washed cuvette, and place it in the spectrophotometer to measure its emission excitation matrix.Place a multi-tester fabric over the ATR crystal of the FTIR instrument. Then measure the IR transmittance of the fabric. To perform fluorescence analysis of the Chitosan-dyed fabric, place the fabric in the sample holder of the instrument.Fix the fabric position in the middle of the window with glass slides. Now set the integration time to 0.1 seconds, increments to one nanometer, slit width to 0.6 nanometers, and signal formula to S1C-R1C. Then set the emission range between 380 to 635 nanometers, and measure the fluorescence at 365 nanometers.Use the wavelength of highest excitation as determined by the photoluminescence analysis to measure the emission spectrum of the sample. Add 15 nanometers to the excitation wavelength, and set it as the lower limit for the emission range. Set the upper limit to 625 nanometers.Lastly, measure the emission spectra of one to 50 diluted Chitosan-finished Curcuma longa dyed fabrics at 365 nanometers. To perform morphological analysis of fabrics, first mount a handheld UV source of 365 nanometers on an iron stand. Point it towards a stereo microscope.Next, place the fabric on the stage, and open the white light source. Set the zoom to the lowest magnification to locate the target imaging area. Increase the magnification to four times, and refine the image focus with the fine adjustment knob.With the built-in imaging software, insert a scale bar and capture the image. To ensure uniform imaging, set the exposure compensation to 100, the exposure time to 100 milliseconds, and the gain to 20. Then adjust the hue values of red to 27, green to 32, and blue to 23.Lastly, adjust the sharpness to 75, de-noise to 35, saturation to 50, gamma to six, and contrast to 50. Switch on the ultraviolet lamp after turning off the white light source. Now capture the image with the same imaging parameters for all fabrics.UV analysis of the multi-test fabrics showed the successful deposition of the Curcumanoid solution at different concentrations. The photoluminescent emission spectra of Curcumanoid Chitosan-dyed fabrics showed enhanced optical properties.