Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Фотолюминесценция является одним из наиболее эффективных механизмов аутентификации, используемых на сегодняшний день. Использование и улучшение материалов природного происхождения с присущими им фотолюминесцентными свойствами и включение их в тканевые подложки может привести к разработке экологичного, устойчивого и функционального текстиля для интеллектуальных приложений.
Красители для защитной маркировки играют ключевую роль в обеспечении целостности продукции в различных областях, таких как текстиль, фармацевтика, пищевая промышленность и другие. Однако большинство коммерческих красителей, используемых в качестве защитной маркировки, являются дорогостоящими и могут содержать токсичные и вредные вещества, представляющие опасность для здоровья человека. Куркумин, природное фенольное соединение, содержащееся в куркуме, обладает отчетливыми фотолюминесцентными свойствами наряду с ярким желтым цветом, что делает его потенциальным кандидатом для приложений аутентификации. Это исследование демонстрирует экономически эффективный и экологичный подход к разработке усиленных фотолюминесцентных излучений куркуминовых красителей для проверки подлинности текстиля. Куркумин экстрагировали из C. longa с помощью метода ультразвуковой экстракции растворителем. Экстракт был покрыт окунанием и окрашен в текстильные подложки. Хитозан был введен в качестве посмертного агента для стабилизации куркумина и в качестве косенсибилизатора. Косенсибилизация куркумина с хитозаном запускает передачу энергии для усиления его люминесцентной интенсивности. Пик поглощения в УФ-видимом диапазоне на длине волны 424 нм связан с характерным поглощением куркумина. Измерения фотолюминесценции показали широкое излучение, достигающее пика на длине волны 545 нм, со значительным усилением, связанным с передачей энергии, индуцированной хитозаном, что свидетельствует о большом потенциале в качестве фотолюминесцентного красителя природного происхождения для приложений аутентификации.
Контрафакт считается бичом в широко распространенных отраслях промышленности по всему миру. Стремительный всплеск контрафактной продукции на рынке вызывает экономический хаос, который препятствует существованию основного изобретателя 1,2,3,4,5,6. В 2020 г. это было выдвинуто на первыйплан7 в связи с сохраняющейся озабоченностью по поводу появления контрафактной продукции, о чем свидетельствует тенденция к увеличению числа публикаций, содержащих в своих названиях ключевое слово «антиконтрафакт» или «контрафакт». С момента последнего сообщения в 2019 году наблюдается значительный рост публикаций, связанных с контрафактной продукцией, что свидетельствует о том, что предпринимаются значительные усилия по борьбе с производством и распространением поддельных товаров. С другой стороны, это также может быть довольно тревожным, учитывая, что оно означает прогресс индустрии контрафактной продукции, которая, как ожидается, сохранится, если не принять эффективные меры. Текстильная промышленность не изолирована от этой проблемы, поскольку наличие контрафактной текстильной продукции серьезно повлияло на средства к существованию настоящих продавцов, производителей и ткачей, среди прочих 3,8. Например, текстильная промышленность в Западной Африке долгое время считалась одним из ведущих экспортных рынков в мире. Тем не менее, сообщалось, что примерно 85% доли рынка приходится на контрабандный текстиль, который нарушает права на товарные знаки западноафриканского текстиля. О последствиях контрафактной продукции также сообщалось на других континентах, таких как Азия, Америка и Европа, что указывает на то, что этот кризис достиг неконтролируемого уровня и представляет собой значительную угрозу для и без того испытывающей трудности текстильнойпромышленности.
С быстрым развитием науки, технологий и инноваций исследователи взяли на себя роль разработчиков функциональных материалов для борьбы с подделками. Использование скрытых технологий является одним из наиболее распространенных и эффективных подходов к противодействию производству мошеннических товаров. Он включает в себя использование фотолюминесцентных материалов в качестве защитных красителей, которые демонстрируют специфическое световое излучение при облучении различными длинами волн13,14. Однако некоторые фотолюминесцентные красители, доступные на рынке, могут оказывать токсичное воздействие при высоких концентрациях, тем самым представляя угрозу для здоровья человека и окружающей среды15,16.
Куркума (Curcuma longa) является важным растением, используемым во множестве применений, таких как краски, ароматизаторы, лекарства, косметика и красители для тканей17. В корневищах присутствуют встречающиеся в природе фенольные химические соединения, называемые куркуминоидами. Эти куркуминоиды включают куркумин, деметоксикуркумин и бисдеметоксикуркумин, среди которых куркумин является основным компонентом, ответственным за яркую желто-оранжевую окраску и свойства куркумы18. Куркумин, также известный как 1,7-бис(4-гидрокси-3-метоксифенил)-1,6-гептадиен-3,5-дион19,20 с эмпирической формулой C21H20O6, привлек значительное внимание в биомедицинской и фармацевтической областях благодаря своим антисептическим, противовоспалительным, антибактериальным и антиоксидантным свойствам 17,18,21,22,23. Интересно, что куркумин также обладает спектральными и фотохимическими характеристиками. Особого внимания заслуживают его интенсивные фотолюминесцентные свойства при воздействии ультрафиолетовых (УФ) возбуждений, которые были изучены лишь в нескольких исследованиях 19,24,25. Учитывая эти характеристики, в тандеме с его гидрофобной природой и нетоксичными свойствами, куркумин становится идеальным красителем для маркировки подлинности.
Об извлечении куркумина из куркумы впервые сообщалось в начале 1800-х годов. За последние столетия было разработано и усовершенствовано множество методов и методов экстракции для достижения более высокого выхода 26,27,28,29,30,31,32,33. Традиционная жидкостная экстракция является широко используемым подходом, поскольку в ней используются органические растворители, такие как этанол, метанол, ацетон и гексан, среди прочих, для выделения куркумина из куркумы34,35. Этот метод развивался путем модификаций в сочетании с более совершенными методами, такими как микроволновая экстракция (MAE)18,36,37, экстракция по Сокслету 38,39, ферментативная экстракция (EAE)39,40 и ультразвуковая экстракция36, в том числе для повышения урожайности. Как правило, метод экстракции растворителем применяется для экстракции натуральных красителей из-за его универсальности, низкого энергопотребления и экономической эффективности, что делает его идеальным для масштабируемых отраслей, таких как текстильная промышленность.
Куркумин был интегрирован в качестве натуральных красителей для текстиля из-за его ярко выраженного желтого оттенка. Однако плохая адсорбция природных красителей в текстильных волокнах представляет собой проблему, препятствующую их коммерческой жизнеспособности41. Протравы, такие как металлы, полисахариды и другие органические соединения, служат общими связующими веществами для усиления сродства натуральных красителей к ткани. Хитозан, полисахарид, получаемый из ракообразных, широко используется в качестве альтернативного травильного агента из-за его обилия в природе, биосовместимости и долговечности стирки42. В этом исследовании сообщается о простом и прямолинейном подходе к подготовке маркировки подлинности на основе куркумина. Сырые экстракты куркумина получали методом ультразвуковой экстракции растворителем. Фотолюминесцентные свойства экстрагированного куркумина были всесторонне исследованы на текстильных подложках и дополнительно усилены введением хитозана в качестве травильного агента. Это свидетельствует о значительном потенциале фотолюминесцентного красителя природного происхождения для приложений аутентификации.
1. Экстракция куркумина
2. Инфракрасная характеристика экстракта C. longa с преобразованием Фурье (ИК-Фурье)
ПРИМЕЧАНИЕ: Инфракрасный спектрофотометр с затухающим полным коэффициентом отражения и преобразованием Фурье (ATR-FTIR) эксплуатировался в соответствии со стандартными процедурами, приведенными в руководстве пользователя.
3. УФ-видимое измерение экстракта C. longa
ПРИМЕЧАНИЕ: УФ-спектрофотометр эксплуатировался в соответствии со стандартными процедурами, приведенными в руководстве пользователя.
4. Измерение фотолюминесценции экстракта C. longa
ПРИМЕЧАНИЕ: Работа флуоресцентного спектрометра проводилась в соответствии со стандартными процедурами, приведенными в руководстве пользователя.
5. Измерение фотолюминесценции хитозана
6. Крашение тканей
7. Фотолюминесцентные измерения окрашенных тканей
8. Морфологический анализ тканей
ПРИМЕЧАНИЕ: Морфологический анализ тканей включает в себя два типа освещения: белый свет и ультрафиолетовый свет с длиной волны 365 нм. Выбор источника света может показать, как краситель и отделка прилипают к ткани.
ИК-Фурье анализ волокон определяет химическую структуру каждого волокна, представленного в мультитестерных тканях #1. ИК-Фурье спектроскопия была использована для характеристики функциональных групп, присутствующих в каждом компоненте мультитестовой ткани. Как показано на допол...
Отделка текстиля является распространенной практикой в промышленности для того, чтобы придать тканям дополнительные функциональные свойства, делая их более подходящими для конкретных применений 45,47,48. В этом исследовании экстрагиро?...
Авторам нечего раскрывать.
Эта работа проводится при поддержке Департамента науки и технологий Филиппинского научно-исследовательского института текстиля в рамках проекта DOST Grants-in-Aid (DOST-GIA) под названием «Скрытые технологии на пути к устойчивому развитию и защите текстильных секторов Филиппин в рамках программы «Цифровизация филиппинской промышленности ручного ткачества».
Name | Company | Catalog Number | Comments |
(Curcumin) C. longa, spray dried | N/A | N/A | Naturally Sourced |
100 mL Graduated Cylinder | n/a | ||
10 mL Serological Pipette | n/a | ||
200 mL Beaker | n/a | ||
365 nm UV Light | AloneFire | SV004 LG | |
50 mL Centeifuge Tube | n/a | ||
AATCC Multitester Fabric | Testfabrics, Inc. | 401002 | AATCC Multifiber test fabric # 1 precut pieces of 2 X 2 inches, Heat Sealed |
Analytical Balance | Satorius | BSA 224S-CW | |
Aspirator | n/a | ||
ATR- FTIR | Bruker | Bruker Tensor II | |
Centrifuge | Hermle Labortechnik GmbH | Z 206 A | |
Chitosan | Tokyo Chemical Industries | 9012-76-4 | |
Digital Camera | ToupTek | XCAM1080PHB | |
Drying Rack | n/a | ||
Ethanol | Chem-Supply | 64-17-5 | Undenatured, 99.9% purity |
Glacial Acetic Acid | RCI-Labscan | 64-19-7 | AR Grade, 99.8% purity |
Glass Slide | n/a | ||
Iron Clamp | n/a | ||
Iron Stand | n/a | ||
Magnetic Stirrer | Corning | PC-620D | |
Pasteur Pipette | n/a | ||
Propan-2-ol | RCI-Labscan | 67-63-0 | AR Grade, 99.8% purity |
Sonicator | Jeio Tech Inc. | UCS-20 | |
Spectrofluorometer | Horiba (Jovin Yvon) | Horiba Fluoromax Plus | |
Stirring Bar | n/a | ||
UV-Vis Spectrophotometer | Agilent | Cary UV 100 | |
Wash bottle | n/a | ||
Zoom Stereo Microscope | Olympus | SZ61 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены