بررسی ویژگی های ضدمیکروبی و فیزیکوشیمیایی نانوبیوکامپوزیت های فعال بر پایه کربوکسی متیل سلولز-نانونقره –دی اکسید تیتانیوم

انجام فرایند هایی نظیر بسته بندی مواد غذایی با فراهم کردن شرایط فیزیکی و شیمیایی مناسب به منظور دستیابی به محصولی ایمن و با کیفیت امری لازم و ضروری است. با توجه به رشد روز افزون جمعیت و نیاز به حفظ منابع برای نسل های آینده، در سالهای اخیر پژوهشگران به دنبال راهکارهای جدید برای بسته بندی مواد غذایی بودند. فناوری نانو و استفاده از بسته بندی های فعال و بیوپلیمرهای زیست تخریب پذیر با منابع تجزیه پذیر از جمله این راهکارها هستند. کربوکسی متبل سلولز به عنوان یکی از بیوپلیمرهای پلی ساکاریدی با قابلیت تولید فیلم های شفاف با خصوصیات بازدارندگی و مکانیکی نسبتا خوب اخیراً در سطح وسیعی از پژوهش ها و عملیات تحقیقاتی در زمینه بسته بندی مواد غذایی مورد استفاده قرار گرفته است. هر چند استفاده از این بیوپلیمرها برخی مشکلات پلاستیک های سنتزی مثل آلودگی های محیطی و زیستی را بهبود می بخشد، اما به دلیل خصوصیات آبدوستی پلی ساکاریدها استفاده از این مواد را با محدودیت هایی مواجه کرده است. در این پژوهش به منظور بهبود خصوصیات عملکردی فیلم کربوکسی متیل سلولز امولسیونی، از نانو ذرات نقره و تیتانیم دی اکسید با دو فاز متفاوت روتایل و آناتاز و همچنین مخلوط آنها استفاده شد و تأثیر این ترکیبات بر روی ویژگی های مختلف فیلم های نانوبیوکامپوزیت حاصل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمون های مختلف نشان داد که استفاده از نانو ذرات نقره، حلالیت در آب، میزان جذب آب، wvp فیلم ها را کاهش، و خواص حرارتی انها را افزایش داد. همچنین با افزایش غلظت نانو ذرات نقره، uts کاهش و sb افزایش پیدا کرد. نتایج حاصل از آزمون xrd نشان داد، نانو ذرات نقره ساختار بلوری و کریسستالی خود را در غلظت های بالا حفظ می کنند. با افزودن نانو ذرات نقره شفافیت فیلم ها و میزان عبور پرتوهای نور کاهش پیدا کرد. همچنین این نانوبیوکامپوزیت ها اثرات ضدمیکروبی خوبی را در برابر دو باکتری اشرشیا کلای و استافیلوکوکوس اورئوس نشان دادند. عکس های بدست آمده از آزمون afm نشان داد، میزان زبری و پستی و بلندی فیلم ها با افزودن این نانو ذرات افزایش می یابد. به منظور بهبود ویژگی های کاربردی فیلم امولسیونی کربوکسی متیل سلولز، از نانو ذرات tio2 با فاز روتایل استفاده شد. فیلم های امولسیونی کربوکسی متیل سلولز حاوی مقادیر مختلف نانو ذرات tio2 موجب بهبود میزان جذب آب، حلالیت در آب، wvp و به عبارتی خواص بازدارندگی فیلم ها شدند. همچنین خواص ضدمیکروبی چشمگیری را در برابر دو باکتری اشرشیا کلای و استافیلوکوکوس اورئوس نشان دادند. این نانو ذرات در غلظت های پایین (?/.%) باعث افزایش uts، و در غلظت های بالاتر (2%) احتمالاً به دلیل توده ای شدن این ذرات موجب کاهش uts شدند از طرفی sb فیل ها با افزایش غلظت نانو ذرات افزایش یافت. این نانو ذرات موجب افزایش کدورت و کاهش میزان پرتوهای تابشی در طول موج های مختلف شدند. نتایج xrd پخش یکنواخت و همگن این نانو ذرات را تأیید کرد. در مرحله بعد تأثیرات این دو نانو ذره بر روی خصوصیات همدیگر در فیلم های کربوکسی متیل سلولز امولسیونی مورد بررسی قرار گرفت. ترکیب نانو ذرات نقره با tio2 دارای فاز روتایل، حلالیت در آّب، جذب رطوبت و wvp را به خوبی کاهش داد. میزان uts در پایین ترین غلظت (?/.%) بهترین نتیجه را نشان داد و با افزایش غلظت همزمان نانو ذرات sb افزایش پیدا کرد. tg فیلم ها در حضور این ترکیبات کاهش پیدا کرد و آزمون xrd نشان داد نانو ذرات tio2 به صورت یکنواخت توزیع شده اما نقره ساختار بلوری خود را حفظ کردند. استفاده توأم این نانو ذرات خواص ضدمیکروبی را به مراتب بهبود بخشیده و خاصیت سینرژیستی خوبی بر روی همدیگر داشتند. اثرات نانو ذرات نقره و tio2 با فاز آناتاز در خواص عملکردی فیلم های cmc مورد بررسی قرار گرفت. در این فیلم ها حلالیت در آب با افزایش غلظت نانو ذرات افزایش در صورتیکه میزان جذب آب و wvp کاهش پیدا نمود. از شفافیت و روشنایی فیلم ها در حضور این نانو ذرات کاسته شده و میزان عبور پرتو های تابشی به کمترین میزان خود رسیدند. میزان uts فیلم ها در پایین ترین غلظت از این نانو ذرات بیشترین مقدار را نشان دادند و با افزایش غلظت آنها، sb افزایش پیدا کرد. همچنین در بالاترین غلظت از این نانو ذرات tg و دمای ذوب فیلم ها کاهش پیدا نمود. خواص ضدمیکروبی این دو نانو ذره بهترین بازدارندگی را در مقابل میکروارگانیسم-ها نشان داد.