Skip to main content
SUPERVISOR
Farzaneh Alihoseini
فرزانه علی حسینی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Ali reza Banddar
علیرضا بنددار

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Study of surface and chemicals degradation mechanism of silk by photoreactive chemicals
Silk is a natural protein filament consisting of two components: fibrous protein (fibroin) and glue-like protein (sericin). Fibroin is the core structure of fiber which has been covered by sericin as glue. Remarkable mechanical properties, suitable biocompatibility and biodegradable have made extremely useful in the textile industry and the fields of biological and biomedical textiles. Silk structure consist of beta-sheet, alpha-helical and random coil structures. Non-parallel beta-sheets are major secondary structure of silk fiber that is produced by spiders and silk worms and key role to stabilize proteins is obligation to physical crosslinkings. Variety of the amino acids in silk is very similar to human skin, so that it is known as the second skin. In past centuries, silk fibers were used as the sutures in medicine field. Surface and chemical modification of silk fiber are necessary to improve their properties in medical textiles such as scaffolds. One of the chemical modification methods is based on using UV irradiation. UV wavelengths are ranging from 300 and 400 nm which is invisible to human eyes. Ultra violet is only making 5% of the sun rays but they have most destructive energies on organic materials among them. In this way, the high-energy photons can break the molecular chains of silk fibroin surface, which creates free radicals on surface of the fiber. These radicals will further react with oxygen in the air and produce super active oxygen species. Super oxides then react with the surface of the fibers and cause more damages. In this study, the silk yarns and silk fabrics were treated by anthraquinone 2 - sulfonic acid and acid green 25 at concentration of 1% and 2%. Raw and dyed silk fabrics were exposed to UV-C irradiation for duration of 0, 0.5, 1, 2, 3, 12 and 48 hours. .FTIR results showed that alpha- helical and random coil structures have decreased and beta sheet structure of silk fiber has increased. Tensile strength of the treated fabric with Anthraquinone -2- sulfonic acid (AQS) increased up to 14% after 3 hours UV-C irradiation. XRD results indicated that the Crystallinity of the treated silk fabric with AQS was also increase by 3% after 48 hr irradiation. SEM images confirmed the surface degradation and Non-uniformity of silk fibres.The solubility tests of treated silk sample showed that the solubility of fibers increased by 57%. Increasing solubility which refers to the biodegradation capability of silk fabric in accordance with increasing in tensile strength and Crystallinity of treated samples is valuable achievement for modified silk fibers and indicate the possibility of their application in the field of medical textiles such as scaffolds. Key words: Silk, UV-C, irradiation, Free radicals, Crystallinity.
ابریشم فیلامنتی طبیعی از جنس پروتئین می باشد که شامل دو جزء پروتئین لیفی (فیبروئین) و پروتئین چسب مانند (سریسین) می باشد. فیبروئین هسته ی لیف را تشکیل داده است وسریسین الیاف فیبروئین را احاطه کرده و آنها را به یکدیگر چسبانده است. خصوصیات مکانیکی قابل توجه، قابلیت سازگارپذیری و همچنین تخریب پذیری مناسب، ابریشم را تبدیل به لیفی با کاربری فوق العاده در زمینه های بیو لوژیکی و بیو پزشکی کرده است . الیاف ابریشم دارای ساختارهای بتا شیت، آلفا هلیکس و مارپیچی اتفاقی می باشند که از بین آنها بتا شیت غیر موازی ساختار ثانویه ی بنیادی در الیاف ابریشم است و نقش کلیدی برای تثبیت این پروتئین ها با پیوندهای عرضی فیزیکی دارد. ساختار و میزان آمینو اسیدهای موجود در ابریشم بسیار شبیه به پوست بدن انسان می باشد؛ بطوری که از آن به عنوان پوست ثانویه نام می برند و در قرون گذشته به عنوان نخ بخیه در بخش پزشکی مورد استفاده قرار می گرفته است. برای بهبود کاربری الیاف ابریشم در زمینه های پزشکی از جمله تولید داربستها، انجام اصلاحات جهت تغییر خواص سطحی و شیمیایی آن اجتناب ناپذیر است. عملیات اصلاح سطح ابریشم به طرق مختلفی انجام گرفته است . استفاده از اشعه ی ماوراء بنفش یکی از روش های شیمیایی مورد استفاده بشمار می رود. نور ماوراء بنفش دارای طول موج های بین 300 تا 400 نانومتر که برای چشم انسان نامرئی هستند می باشد. این نور ماوراء بنفش گر چه تنها 5% از تشعشعات خورشید را شامل می شود ، با این حال مخرب ترین اثر را بر مواد آلی دارد. در این روش، فوتون های با انرژی بالا می توانند زنجیرهای مولکولی سطح فیبروئین ابریشم را بشکنند؛ که این امر باعث ایجاد رادیکال های آزاد روی سطح لیف می گردد. این رادیکال ها ممکن است با اکسیژن موجود در فاز گازی (هوا) واکنش دهند و بدین ترتیب اکسیژن تهییج شده با فعالیت بالا شکل می گیرد که به تخریب سطحی بیشتر لیف می انجامد. در این تحقیق از مواد فوتو راکتیو آنتراکینون -2- سولفونیک اسید (AQs)و اسید گرین 25 با غلظت های 1% و 2% استفاده شد. پارچه های ابریشمی خام و تکمیل شده با این مواد طی مدت زمان های 0، 5/0، 1، 2، 3، 12 و 48 ساعت و نخ های ابریشمی خام و رنگرزی شده طی مدت زمان های 0، 1، 2 و 3 ساعت تحت تابش UV-C قرار گرفتند. نتایج بدست آمده از اسپکتروسکوپی FTIR نشان داد که ساختارهای آلفا هلیکس و مارپیچی اتفاقی ابریشم کاهش و ساختار بتا شیت افزایش پیدا کرده است. در اثر این عملیات استحکام پارچه تکمیل شده با AQs که به مدت 3 ساعت تحت تابش UV-C قرار گرفتند تا حد 14% و ازدیاد طول نمونه های ابریشمی به میزان 12% افزایش پیدا نمود. علیرغم کاهش استحکام نمونه ها ، نتایج آزمایش XRD بیانگر این مساله است که بلورینگی نمونه ابریشمی عمل شده با AQs که 48 ساعت تحت تابش UV-C قرار گرفتند در حد 3% افزایش یافته است.عکس های میکروسکوپی SEM تخریب سطح الیاف و نایکنواختی آنرا نشان می دهد. انجام آزمایشات حلالیت مربوط به خصوصیت زیست تخریب پذیری الیاف نشان داد که حلالیت نمونه های تکمیل شده در مدت زمان 3 ساعت به میزان 57 % افزایش یافته است. این نتیجه بهمراه نتایج فوق استحکام بیانگر بهبود کیفی الیاف ابریشم جهت استفاده در داربست ها و الیاف با کاربرد پزشکی می باشد. کلمات کلیدی: ابریشم، UV-C ، تابش، رادیکال آزاد، بلورینگی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی