علوم و فناوری نساجی و پوشاک

علوم و فناوری نساجی و پوشاک

تولید نانوالیاف نانوکامپوزیت ZnTiO₃ مبتنی بر سلولز استخراج‌شده از مخروط کاج به کمک الکتروریسی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه نساجی، واحد یزد، دانشگاه آزاد اسلامی، یزد، ایران
2 گروه طراحی پارچه و لباس، دانشکده هنر و معماری، دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد
10.22034/jtst.2026.567564.1536
چکیده
مخروط‌های کاج به‌دلیل دارا بودن ترکیبات فنولی، خواص آنتی‌اکسیدانی و محتوای سلولزی بالا، منبعی ارزشمند و تجدیدپذیر برای تولید مواد پیشرفته محسوب می‌شوند. در این پژوهش، سلولز از مخروط کاج استخراج شد و نانوالیاف نانوکامپوزیتی حاوی مقادیر مختلف نانوذرات ZnTiO₃ (۰.۰۰، ۰.۵۰، ۱.۰۰ و ۱.۵۰ درصد وزنی) با استفاده از روش الکتروریسی تولید گردید. تصاویر FESEM نشان داد که نانوالیاف تولیدشده دارای ساختاری یکنواخت با میانگین قطر ۴۴ نانومتر بوده و نانوذرات با اندازه کمتر از ۲۰ نانومتر به‌خوبی در ماتریس سلولزی پراکنده شده‌اند. ارزیابی کمی فعالیت ضدباکتریایی مطابق استاندارد AATCC 100-2004 نشان داد که نمونه فاقد نانوذره (A) تنها ۶۳% فعالیت ضدباکتریایی داشت، در حالی که نمونه حاوی ۱.۰۰% ZnTiO₃ (C) بیش از ۹۱% و نمونه حاوی ۱.۵۰% (D) بیش از ۹۵% مهار رشد باکتری را نشان داد. در آزمون ضدالتهابی (تورم پای موش با تزریق کاراژینان)، نانوکامپوزیت‌ها از ساعت دوم اثرات قابل‌توجهی نشان دادند و تا ساعت پنجم به اثر ایندومتاسین (داروی کنترل) نزدیک شدند. همچنین استحکام کششی نمونه‌ها از ۲.۹۴ مگاپاسکال در نمونه A به ۳.۷۹ مگاپاسکال در نمونه D افزایش یافت که بهبود حدود ۲۹% را نشان می‌دهد. مهمترین دستاوردهای این پژوهش عبارتند از: (۱) تولید موفق نانوالیاف سلولزی حاوی ZnTiO₃ با قطر زیر ۵۰ نانومتر، (۲) دستیابی به فعالیت ضدباکتریایی بالای ۹۵% در برابر باکتری‌های گرم مثبت و گرم منفی، (۳) اثبات اثر ضدالتهابی قابل‌مقایسه با داروی استاندارد، و (۴) بهبود چشمگیر استحکام مکانیکی با افزودن حداقل مقدار نانوذرات. این نتایج نشان می‌دهد که نانوالیاف تولیدشده گزینه‌ای مؤثر، زیست‌سازگار و پایدار برای کاربرد در صنایع دارویی، بهداشتی و نساجی پیشرفته محسوب می‌شوند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Fabrication of ZnTiO₃/Cellulose Nanocomposite Nanofibers Derived from Pine Cone Waste via Electrospinning

نویسندگان English

Mahsa Mohamadiyan 1
Abolfazl Davodiroknabadi 2
Ramin Abghari 1
Ali Nazari 1
Mohammadali Shirgholami 1
1 Department of Textile Engineering, Ya.C., Islamic Azad University, Yazd, Iran
2 Department of Design and Clothing, Ya.C., Islamic Azad University, Yazd, Iran
چکیده English

Pinecones, due to their phenolic compounds, antioxidant properties, and high cellulose content, are considered a valuable and renewable resource for the production of advanced materials. In this study, cellulose was extracted from pinecones, and nanocomposite nanofibers containing different amounts of ZnTiO₃ nanoparticles (0.00, 0.50, 1.00, and 1.50 wt%) were fabricated using the electrospinning method. FESEM images revealed that the produced nanofibers had a uniform structure with an average diameter of 44 nm, and the nanoparticles (size ≤20 nm) were well dispersed within the cellulose matrix. Quantitative antibacterial evaluation according to the AATCC 100-2004 standard showed that the sample without nanoparticles (A) exhibited only 63% antibacterial activity, while the sample containing 1.00 wt% ZnTiO₃ (C) showed more than 91%, and the sample containing 1.50 wt% (D) showed more than 95% bacterial growth inhibition. In the anti-inflammatory test (carrageenan-induced mouse paw edema), the nanocomposites exhibited significant effects from the second hour onward and approached the effect of indomethacin (control drug) by the fifth hour. Furthermore, the tensile strength of the samples increased from 2.94 MPa in sample A to 3.79 MPa in sample D, indicating an improvement of approximately 29%. The most important achievements of this research include: (1) successful fabrication of ZnTiO₃-containing cellulose nanofibers with diameters below 50 nm, (2) achieving over 95% antibacterial activity against Gram-positive and Gram-negative bacteria, (3) demonstrating an anti-inflammatory effect comparable to the standard drug, and (4) significant improvement in mechanical strength with the addition of minimal amounts of nanoparticles. These results indicate that the produced nanofibers are an effective, biocompatible, and sustainable option for applications in the pharmaceutical, healthcare, and advanced textile industries.

کلیدواژه‌ها English

Nanocomposite
Pine cone
Electrospinning
Antibacterial
Anti-inflammatory
Zinc titanate

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 14 تیر 1405

  • تاریخ دریافت 29 آذر 1404
  • تاریخ بازنگری 14 تیر 1405
  • تاریخ پذیرش 14 تیر 1405