بررسی مکانیزم تخریب سطحی و شیمیایی الیاف ابریشم با مواد شیمیایی رادیکال ساز

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.