SUPERVISOR
Farzaneh Alihoseini,Akbar Khoddami
فرزانه علی حسینی (استاد راهنما) اکبر خدامی (استاد راهنما)
STUDENT
Fatemeh Shahmoradi ghaheh
فاطمه شاه مرادی قهه
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391
TITLE
Synthesizing and application of albumin-silk fibroin nanoparticles on cellulosic substrate
In recent years a new approach to skin care is emerging-cosmetotextiles. Cosmetotextiles combine textile materials with cosmetic active substance. Microcapsulation, not only protects cosmetics materials against various factors (such as heat, oxidation, evaporation and degradation) but also, it improves their ability to penetrate into the skin. Silk fibroin and Bovine Serum Albumin are natural polymers with nutritional and drug properties that has been studied for numerous applications.A bout 10% of the total produced silk in iran is sold as the waste material to the abroad at very low price.This saliency is created the predispose to use of this valuable material to produce materials in medical field, filter preparation and biological materials that can be grounds for significant added value. In addition, protein such as albumin because of properties for instance biodegradability, biocompatibility, non- toxicity and high stability in the body have been known as systems for drug delivery among other systems. In this research, protein microspheres of Bovine Serum Albumin (BSA) and silk fibroin contain Tocopherol acetate were produced via ultrasonic emulsification and then applied on cotton fabric for cosmeto textiles applications. Nano particles with particle size of 200-300 nm with entrapment efficiencies of around 99% were obtaind. In recent years a new approach to skin care is emerging-cosmetotextiles. Cosmetotextiles combine textile materials with cosmetic active substance. Microcapsulation, not only protects cosmetics materials against various factors (such as heat, oxidation, evaporation and degradation) but also, it improves their ability to penetrate into the skin. Silk fibroin and Bovine Serum Albumin are natural polymers with nutritional and drug properties that has been studied for numerous applications.A bout 10% of the total produced silk in iran is sold as the waste material to the abroad at very low price.This saliency is created the predispose to use of this valuable material to produce materials in medical field, filter preparation and biological materials that can be grounds for significant added value. In addition, protein such as albumin because of properties for instance biodegradability, biocompatibility, non- toxicity and high stability in the body have been known as systems for drug delivery among other systems. In this research, protein microspheres of Bovine Serum Albumin (BSA) and silk fibroin contain Tocopherol acetate were produced via ultrasonic emulsification and then applied on cotton fabric for cosmeto textiles applications. Nano particles with particle size of 200-300 nm with entrapment efficiencies of around 99% were obtaind. Results showed that nanoparticles had good antioxidant activity with no significant cytotoxicity to human skin keratinocytes for all the concentrations tested. In the next step, cotton fabrics were coated with protein- based nanoparticles containing vitamin E (?-Tocopherol) by pad – cure method. SEM, FTIR and physical adsorption tests, fastness (to washing, rubbing, protease and perspiration) and air permeability analysis of coated samples confirmed the fixation of the nanoparticles on to the fabric’ s surface. The protein- based coating was maintained for at least 10 washing cycles demonstrating the reliability of the pad- cure method for the fixation of nanoparticles on to cotton surfaces. A methodology for nanoparticles release from the coated surfaces and their transfer to other substrates, was demonstrates by the simple Crockmeter rubbing in the presence of sweat and protease. A high amount of material can be transferred and released to other substrates like textiles and skin by a synergistic effect of sweat/ protease and abrasion. Overall, the results showed that BSA:VO and BSA:SF:VO nanoparticles can be used as biodegradable and non-toxic nanoformulations for the functionalization of textile and control delivery of Tocopherol into the skin.The surface modification of cellulose was also done to improve the nanoparticles loading efficiency of fabrics Keywords : cosmetotextiles, Silk fibroin (SF), Bovine Serum Albumin (BSA), Tocopherol acetate, antioxidant activity.
در سالهای اخیر استفاده از منسوجات آرایشی- بهداشتی با ترکیب یک منسوج حاوی مواد فعال و اجزای آرایشی-بهداشتی بهعنوان یک روش جدید مراقبت از پوست مورد توجه قرارگرفته است. درصورت استفاده از این منسوجات، استفاده مکرر و متوالی از مواد آرایشی- بهداشتی بر روی پوست حذف شده و علاوه براین به دلیل حبس مواد آرایشی در میکروکپسولها، نهتنها این مواد آرایشی در برابر عوامل بیرونی (مثل گرما، اکسایش،pH ، تبخیر و تخریب مواد) محافظت میشوند بلکه آزادسازی مواد فعال بهصورت تدریجی انجام میشود که اثر بهتری روی پوست می توان انتظار داشت. فیبروئین ابریشم و پروتئین سرم آلبومین گاوی ، دو ماده زیست پلیمری با خواص ویژه که برای کاربردهای مختلف موردمطالعه قرار گرفتهاند. در این میان میزان 10% ضایعات ابریشم در صنایع تولیدی که با قیمت بسیار ناچیز به خارج از کشور فروخته میشود، زمینههای استفاده از این ماده با ارزش به وجود آورده است. در این تحقیق نانوذرات حاصل از مخلوط فیبروئین ابریشم و پروتئین سرم گاوی حاوی ماده آنتیاکسیدان دی ال آلفاتوکوفرول استات (حبس شده درون نانوذرات) به روش تهیه امولسیون با استفاده از امواج فراصوت تولید شد و سپس پوشش پارچه پنبه با نانوذرات تهیه شده موردبررسی قرار گرفت. نانوذرات به قطر 300-200 نانومتر تهیه و راندمان حبس ویتامین E حدود 99% بدست آمد. آزمایشات نشان داد که نانوذرات تولید شده خاصیت آنتیاکسیدانی مناسب داشته و علاوه بر آن در هیچ غلظتی سمیتی برای سلولهای کراتینوسیت پوست نداشتند. پوشش پارچه پنبه با نانوذرات پروتئینی حاوی ویتامین E توسط روش پد- پخت انجام گردید. آنالیزهای FTIR ، SEM و آزمونهای مختلف فیزیکی جذب رطوبت، ثبات (در برابر شستشو، عرق بدن، آنزیم پروتئاز و مالش) و نفوذپذیری هوا، تثبیت نانوذرات بر روی سطح پنبه / لایکرا پوشش شده را تأیید کردند. فعالیت آنتیاکسیدانی پارچههای پوشش شده با استفاده از روش میزان کاهش رادیکالها ارزیابی و مشخص شد که در برابر 10 بار شستشو پایدار است. درنهایت بعد از ارزیابی خواص منسوج تکمیلشده با نانوذرات سرم آلبومین گاوی: روغن گیاهی و نانوذرات سرم آلبومین گاوی: فیبروئین ابریشم: روغن گیاهی مشخص گردید که منسوج تولید شده با قابلیت رهایش مناسب دی ال آلفا توکوفرول استات، امکان کاربرد در زمینه پزشکی و یا آرایشی- بهداشتی را دارد. در بخش نهایی بهمنظور بهبود بازدهی خواص منسوج تکمیلشده با نانوذرات فیبروئین و سرم آلبومین گاوی حاوی توکوفرول استات، تأثیر اصلاح سطح منسوج سلولزی (کاتیونیزه کردن) مورد بررسی قرار گرفت که تأثیر چشمگیری نداشت. کلمات کلیدی : منسوج آرایشی-بهداشتی، فیبروئین ابریشم، سرم آلبومین گاوی، آلفا توکوفرول استات(ویتامینE) ، خواص آنتیاکسیدانی