Skip to main content
SUPERVISOR
Taghi Khayamian,Hossein Tavanai
تقی خیامیان (استاد مشاور) حسین توانایی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Farzaneh Ebrahimgol
فرزانه ابراهیم گل

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Production of Wool Keratin Nanoparticles Through Electrospraying
Wool keratin is a protein with biodegradability and biocompatibility properties. These merits have attracted the attention of researchers. This natural polymer, in powder form, has found applications in hygiene, cosmetics, filtration, tissue engineering scaffolds and controlled drug release. In submicron size range and especially in nano dimensions, the properties and behavior of keratin like any other material changes drastically. Up to the present time, nanoparticles of polysaccharides, some synthetic polymers and proteins such as albumin, gelatin, fibroin, sericin and feather keratin have been produced. Among the processes capable of producing nanoparticles (emulsification, dissolution and electrospray), electrospray enjoys advantages such as production of smaller, more regular and spherical particles. In order to produce nanoparticles, the intended polymer must be dissolved in a or a number of suitable solvents. The solution is then fed to an electrospray set up. During electrospraying, the initial droplets formed at the exit of the nozzle, are continuously broken up as a result of the coulombic explosions until reaching the collector of the electrospraying set up. The size of the particles reaching the collector can be as low a few nanometers. This research aimed at producing wool keratin nanoparticle through electrospraying. First wool keratin was recovered from wool fibers by dissolving it in Mercaptoethanol. To prepare the electrospray solution, the recovered keratin was dissolved in formic acid. To find the proper solvent, a number of solvents were tried and formic acid was found to be the most suitable. Apart from the production of keratin nanoparticles, this research involved an investigation on the effect of important electrospray conditions such as polymer concentration, feed rate, voltage and nozzle-collector distance on the average particle size of the electrosprayed nanoparticles. As conditions of electrospray, a range of 15 – 25 kV, 10 – 20 cm, 0.02 – 0.04 ml/h was chosen for voltage, nozzle-collector distance, and feed rate, respectively. These ranges were chosen by trial and error so that proper keratin nanoparticles could be produces. The results showed that the proper concentration of keratin in formic acid for the electrospraying keratin nanoparticle was about 0.5 % (w/v). Higher concentrations led to production big particle sticking to each other. As far as electrospraying conditions are concerned, decreasing feed rate, increasing nozzle-collector distance and increasing voltage lead to lower average particle size. The smallest average keratin particle size produced in this research was 65 nm. The smallest particle size seen was 10 nm.
کراتین پشم پروتئینی است که از ویژگی‌های زیست سازگاری و زیست تخریب پذیری برخوردار بوده و با توجه به این ویژگی‌ها، پروتئین پشم مورد توجه محققین قرار گرفته است. کراتین پشم در زمینه‌های آرایشی و بهداشتی، فیلتراسیون، تولید داربست در کشت سلولی و سیستم رهایش دارو کاربرد پیدا کرده است. با کاهش ابعاد ذرات به زیر میکرومتر و به ویژه به ابعاد نانو، خواص و عملکرد ذرات کراتین مثل هر نوع ماده دیگری به صورت قابل ملاحظه تغییر می کند. تا به حال، نانوذرات زیستی از پلی‌ساکاریدها و مواد مصنوعی و همچنین پروتئین‌هایی نظیر آلبومین، ژلاتین، فیبروئین، سریسین و کراتین پر تولید شده‌اند. از بین روش‌های تولید نانوذرات ( امولسیون سازی، نامحلول کردن و الکترواسپری) روش الکترواسپری نسبت به دیگر روش‌ها، مزایایی چون تولید ذرات کروی شکل، کوچک و یکنواخت را دارد. به منظور تولید نانوذرات به روش الکترواسپری، ابتدا پلیمر مورد نظر در حلال یا مخلوطی از حلال های مناسب حل شده و محلول پلِیمری حاصل به دستگاه الکترواسپری تغذیه می‌شود. در حین الکترواسپری حلال تبخیر شده و قطرات اولیه پس از شکل گیری انفجار های پی در پی کولمبیک در میدان الکتریکی به صورت نانوذرات جامد با اندازه ای که می تواند به چند تا چند ده نانو متر برسد روی صفحه جمع کننده جمع آوری می‌گردند. در این تحقیق، تولید نانوذرات کراتین پشم به روش مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور ابتدا پشم در مرکاپتواتانول حل گردید و سپس کراتین آن استخراج شد و نانوپودر آن به روش الکترواسپری کردن محلول کراتین در فرمیک اسید تهیه گردید. در ادامه تاثیر پارامترهای مؤثر مانند غلظت محلول کراتین، ولتاژ اعمال شده، فاصله بین نازل تا جمع‌کننده و نرخ تغذیه محلول بر اندازه نانوذرات کراتین مورد بررسی قرار گرفت. محدوده انتخاب شده برای فاصله نوک سوزن تا صفحه جمع کننده، 10 تا 20 سانتی متر، ولتاژ 15 تا 25 کیلوولت و نرخ تغذیه 02/0 تا 04/0 میلی لیتر بر ساعت بود. این محدوده ها با انجام آزمایشات به صورت سعی و خطا با درنظر گرفتن امکان پذیر بودن الکترواسپری کردن محلول کراتین مشخص شدند. همچنین این آزمایشات در غلظتُ‌های 5/0، 5/1 و 5/2 درصد وزنی-حجمی انجام شد که نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که تولید نانوذرات کراتین به روش الکترواسپری فقط در غلظت حدود 5/0 درصد وزنی- حجمی کراتین در فرمیک اسیدامکان‌پذیر بود. در غلظت‌های بالاتر محلول، ذرات درشت و به هم چسبیده تولید شدند. همچنین نتایج حاصل از بررسی دیگر پارامترهای مؤثر بر فرایند الکترواسپری نشان داد که کاهش نرخ تغذیه و افزایش فاصله سوزن تا صفحه جمع‌کننده و افزایش ولتاژ (در محدوده های به کار گرفته شده) میانگین اندازه نانو ذرات پودر کراتین پشم را کاهش می‌دهند. میانگین اندازه نانوذرات کراتین پشم تولید شده در این تحقیق کمتر از 65 نانومتر می‌باشد. کوچکترین نانوذره های تولید شده دارای اندازه ای در حدود 10 نانومتر می باشند. کلمات کلیدی: کراتین پشم، الکترواسپری، نانوذره، اندازه ذرات

ارتقاء امنیت وب با وف بومی