سابقه و هدف: سلولز سال هاست که در قالب چوب و الیاف گیاهی به عنوان یک منبع انرژی، مصالح ساختمانی و پوشاک به کاربرده می شود. سلولز باکتریایی به دلیل خلوص زیاد و ویژگی های بسیار مناسب تر از سلولز گیاهی، به عنوان ماده زیستی مناسب برای مصارف گوناگون به کاررفته است، مثل صنایع تولید کاغذ، الکترونیکی، غذایی، آکوستیکی، زیست پزشکی، مهندسی بافت و پزشکی. خواص نانوسلولز (مانند خواص مکانیکی، خواص لایه نازک، ویسکوز یته و غیره) آن را ماده ای جالب برای بسیاری از برنامه های کاربردی می سازد. کیتین فراوان ترین پلی ساکارید طبیعی بعد از سلولز است و مهم ترین منبع آن پوسته سخت پوستان دریایی و دیواره ی سلولی برخی گیاهان است. در این مطالعه خواص رئولوژیکی نانوژل های سلولز چوب (W-CNF) ، سلولز سنتز باکتریایی (B-CNF) و کیتین مورد بررسی قرار گرفت.مواد و روش ها: برای این کار از هر نانوژل دو غلظت 5/0 و 1 درصد تهیه شد و ویژگی های رئولوژیکی ژل نانوالیاف سلولزی و نانوالیاف کیتین شامل آزمون های کرنش نوسانی، کنترل کرنش نوسانی و روبش سرعت برشی با استفاده از رئومتر دورانی مورد ارزیابی قرار گرفت داده های مربوط به رفتارجریان هیدرونانوژل ها توسط مدل های رئولوژیکی مورد برازش قرار گرفت.همچنین برای بررسی خواص مورفولوژیکی و شیمیایی نانوکاغذ تهیه شده و آزمون های SEM,FTIR و AFM در آن ها مورد بررسی قرار گرفت.یافته ها: عکس های میکروسکوپ الکترونی(SEM) نشان داد که متوسط قطری نانوکاغذهای WCNF، BCNF و ChNF به ترتیب برابر با35، 48 و 26 نانومتر بود . تصاویر AFM نشان داد که WCNF دارای اختلاف ارتفاع بیشتری بود که ناشی از آرایش رشته های سلولزی و عدم یکنواختی آن ها بود در حالی که در BCNF اختلاف ارتفاع کمتر به دلیل سطح و ساختار یکنواخت تر در ساختار نانوفیبرها بود. بیشتر پیک ها در نانوکاغذهای WCNF، BCNF و ChNF تقریبا شبیه به هم بودند. غلظت 1% از نانوژل سلولز سنتز باکتریایی دارای مدول ذخیره بالاتری نسبت به سایر نانو ژل ها داشت. با افزایش غلظت، استحکام بافتی افزایش یافته و نانوژل دارای ساختار قوی تری بود. نانو ژل ها به دلیل ساختار درهم تنیده و محکمی که دارند در فرکانس های پایین، رفتار الاستیک خود را حفظ می کنند ولی این ساختار شبکه-ای در فرکانس بالا، استحکام خود را از دست می دهد و حالت دو فاز پیدا می کند و رفتار آن به حالت ویسکوز تغییر می کند. ویسکوزیته نانوژل های با افزایش سرعت برشی به طور یکنواخت کاهش پیدا کرد. با افزایش غلظت در نانوژل ها ، مقدار ویسکوزیته افزایش یافت.تمام نانوژل ها رفتار شبه پلاستیکی و غیر نیوتنی داشتند. با افزایش غلظت نانوژل ها میزان هیسترسیس افزایش پیدا کرد. نانوژل های سلولز باکتریایی دارای مساحت هیسترسیس بالاتری هستند.نتیجه گیری: تمام نانوژل ها دارای رفتار شبه پلاستیک و غیر نیوتنی را از خود نشان دادند.سلولز سنتز باکتریایی دارای قوی ترین ساختار بود. مدول ذخیره(G’) به عنوان تابعی از غلظت نانوژل ها، وابستگی زیادی غلظت نانوژل دارد افزایش میزان کرنش می تواند باعث فروپاشی ساختار نانوژل گردد. رفتار رقیق شوندگی با برش میتواند به دلیل پارگی پیوند های ضعیف بین ذرات باشد.

سابقه و هدف: نانوفیبریل های سلولزی بصورت سوسپانسیون آبی با مقدار ماده جامد کم و ویسکوزیته بالا عرضه می شود که در اثر ماهیت به شدت هیدروفیلی فیبریل های سلولز می-باشد. بدلیل هزینه های حمل بالا، توجه اصلی بر افزایش حداکثری مقدار ماده جامد خشک است که در عمل بدلیل تراکم غیرقابل برگشت پیوندهای هیدروژنی سلولز در زمان خشک کردن ممکن نمی باشد. این پدیده، استخوانی شدن نامیده می شود که متاثر از آن نانوفیبریل های سلولزی بعد از اینکه بطور کامل خشک شدند، در آب پراکنده نشده یا به سختی پراکنده می شوند. در پژوهش حاضر، روشی سازگار با محیط زیست برای تهیه پودر خشک از نانوفیبریل های سلولزی با قابلیت بازپراکندگی در آب آزمون شده است که بر پایه جذب کربوکسی متیل سلولز می باشد. مواد و روش ها: بدین منظور، جذب کربوکسی متیل سلولز بر روی سوسپانسیون نانوفیبریل های سلولزی در دماهای مختلف 22 (دمای محیط) و 121 درجه سانتی گراد (اتوکلاو) مطالعه شد و مقدار آن بوسیله تیتراسیون هدایت سنجی اندازه گیری گردید. بعنوان جنبه نوآورانه پژوهش، ویژگی های هیدرودینامیکی سوسپانسیون شامل ذرات بازپراکنده شده نانوسلولز شامل آزمون-های ویسکوزیته، کدورت، حجم ویژه هیدرودینامیکی و میزان جذب آب مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین، اندازه ذرات پودر تولید شده از طریق آزمون پراکندگی دینامیکی نور مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج و بحث: بررسی نتایج نشان داد که در بالاترین سطح افزودن کربوکسی متیل سلولز (40 میلی لیتر) و اعمال دمای121 درجه سانتی گراد به مدت 25 دقیقه داخل اتوکلاو، بیشترین جذب صورت پذیرفته است که به دستیابی به میزان زیاد در کلیه ویژگی های هیدرودینامیکی در قیاس با نمونه شاهد و دیگر نمونه های تیمارشده منجر شد. برخلاف این یافته، اطلاعات به دست آمده از آزمون پراکندگی دینامیکی نور نشان داد که شاخص پراکندگی و اندازه هیدرودینامیکی همه نمونه های تیمار شده بسیار بالاتر از نانوسلولز تیمار نشده بودند که به دلمه و توده شدن ذره های سلولزی در محیط آبی نسبت داده شد. نتیجه گیری: با استفاده از این روش، پودر نانوسلولزی با قابلیت پراکندگی مناسب در آب پس از خشک کردن در آون حاصل شد و بنابراین می توان نتیجه گیری کرد که با افزودن مقدار مناسبی CMC به نانوسلولز، پراکنش، بهبود یافته و قابلیت جذب آب پودرهای تولید شده افزایش پیدا می کند. دستاوردهای این روش جدید، تولید، حمل و نقل و ذخیره سازی نانوفیبریل های سلولزی را در کاربردهای صنعتی تسهیل می بخشد.

در این تحقیق یک نوع جدید از نانو چند سازه الاستومر ترموپلاستیک تقویت شده با نانو الیاف سلولز گزارش شده است. هدف از این مطالعه، ابتدا بررسی برهم کنش و پخش نانو الیاف در داخل ماتریکس پباکس بوده است. برهم کنش و اثر تقویت کنندگی نانو الیاف در سه سطح 1، 3 و 5 درصد به وسیله میکروسکوپ الکترونی پویشی، طیف سنجی مادون قرمز و آزمون های مکانیکی (شامل مدول یانگ، افزایش طول تا نقطه شکست و مقاومت به ضربه) مورد بررسی قرار گرفت. همه نتایج به دست آمده اثر مناسب نانو الیاف سلولز بر برهم کنش قوی و تماس نزدیک با بخش پلی آمید ماتریکس پباکس را نشان داد که موجب افزایش خواص مکانیکی نانو چند سازه شد. البته مدول یانگ و مقاومت به ضربه نانو چندسازه، افزایش چشمگیری داشت.

پیش زمینه و هدف: نقاط کوانتومی کربنی (کربن دات)، دسته جدیدی از نانومواد با اندازه 1 تا 10 نانومتر هستند که به دلیل خصوصیات فلورسانس عالی، حلالیت بالا در آب، سازگاری زیستی و خواص ضدمیکروبی، در صنایع غذایی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. در این مطالعه تجربی، نقاط کوانتومی کربنی از گیاه شاه توت تهیه و اثرات ضدباکتریایی آن به تنهایی و پس از اضافه شدن به فیلم نانوسلولز باکتریایی علیه استافیلوکوکوس اورئوس ATCC 25923 و اشرشیا کلی ATCC 25922 مورد بررسی قرار گرفت. مواد و روش کار: نقاط کوانتومی کربنی به روش هیدروترمال با استفاده از عصاره آبی شاه توت تهیه گردید. اندازه ذرات، میزان جذب و طیف FTIR بررسی و خصوصیات ضدباکتریایی به روش انتشار در چاهک مورد ارزیابی قرار گرفت. فیلم نانوسلولز باکتریایی با استفاده از باکتری کوماگاتی گزیلینوم تهیه و نقاط کوانتومی کربنی به روش غوطه وری به فیلم اضافه شد و خصوصیات ضدباکتریایی فیلم بر علیه دو باکتری اشاره شده، به روش انتشار در آگار مورد بررسی قرار گرفت. یافته ها: اندازه نانوذرات تهیه شده از پراکنندگی بسیار محدودی برخوردار بود و بیش از 95 درصد ذرات در ابعاد کمتر از 10 نانومتر بودند. هاله ممانعت از رشد نقاط کوانتومی کربنی بر علیه استافیلوکوکوس اورئوس و اشرشیا کلی به ترتیب 9/11 و 2/10 میلی متر بود. پس از اضافه کردن نقاط کوانتومی کربنی به فیلم، خصوصیات مشابهی مشاهده گردید، به طوری که اثرات ضدباکتریایی فیلم بر علیه باکتری گرم مثبت بیشتر از گرم منفی بود. نتایج این مطالعه همچنان نشان داد که غوطه وری نقاط کوانتومی کربنی در فیلم در دمای 30 درجه سانتی گراد، اثر معنی داری (p < 0. 05) بر خصوصیات ضدباکتریایی فیلم در مقایسه با غوطه وری در دمای 4 درجه سانتی گراد دارد. بحث و نتیجه گیری: به دلیل خصوصیات ضدمیکروبی و جذبی مناسب نقاط کوانتومی کربنی، فیلم نانوسلولز حاوی این ترکیب، می تواند جایگاه ارزشمندی برای استفاده در فیلم های ضدمیکروب داشته باشد.

سابقه و هدف: نتایج تحقیقات گذشته نشان داده است که نانوساختارهای سلولزی خواص به مراتب بهتری نسبت به میکروساختارهای سلولزی در خواص فیزیکی و مکانیکی دارند. همه فیلم های خالص نانوسلولز ساخته شده ضخامت های کمتر از 100 میکرومتر داشته اند منتهی در این مطالعه برای نخستین بار تخته نانو سلولز خالص با ضخامت حدود سه میلی متر از نانوفیبر سلولز و بدون استفاده از رزین ساخته شده و خواص فیزیکی آن مورد بررسی قرار گرفت. عملکرد پیش پرس سرد ساخته شده برای این مطالعه نیز مورد ارزیابی واقع شد.مواد و روش ها: برای انجام این مطالعه الیاف نانوسلولز مورد نیاز از شرکت دانش بنیان نانونوین پلیمر خریداری شد. جهت پیش پرس ژل نانوسلولز و تولید نمد اولیه نانوسلولز، دستگاه پیش پرس دستی مخصوصی ساخته شد که اجزای اصلی آن سیلندر و پیستون پلی اتیلنی می باشد در این پیش پرس در اثر فشار پیستون ژل متراکم شده و آب از منافذ توری با ابعاد مش 300 که در سمت دیگر سیلندر تعبیه شده بود خارج گردید که نتیجه آن تولید نمد نانوسلولز بود. نمد تولید شده برای تولید تخته به درون آون خلاء منتقل شده و به مدت 24 ساعت تحت دمای 70 درجه قرار داده شد. تخته های تولید شده برای انجام آزمون های جذب آب و واکشیدگی ضخامت با ابعاد 20×20×2.8 میلی متر برش داده شدند و طی یک دوره 10 روزه رفتار آن ها در برابر جذب آب و واکشیدگی ضخامت مطالعه شد.یافته ها: نتایج حاصل از مطالعه نحوه عملکرد دستگاه پیش پرس نشان داد که طی فرایند آبگیری با استفاده از این دستگاه مقدار ماده جامد ژل نانوسلولز از 6 درصد به 40 درصد و نیز دانسیته بر مبنای وزن خشک نمونه ها از 0.06 برای ژل به 0.54 گرم بر سانتی مترمکعب برای نمد نانوسلولز با ضخامت 5.5 میلی متر افزایش یافت. در اثر خشک کنی در آون خلاء، ضخامت تخته به 2.8 میلی متر کاهش یافته و دانسیته به 1.35 گرم بر سانتی مترمکعب رسید. نتایج مطالعه رفتار جذب آب و واکشیدگی ضخامت تخته نانو سلولز تا 240 ساعت غوطه وری در آب نشان داد که طی افزایش زمان غوطه وری جذب آب و واکشیدگی ضخامت طی 24 ساعت اولیه روند تصاعدی داشته و به ترتیب به 52 و 44 درصد رسیدند منتهی بعد از 24 ساعت روند افزایشی جذب آب و واکشیدگی ضخامت کند شده و تقریبا ثابت ماندند.نتیجه گیری: نتایج حاصل از استفاده از دستگاه پیش پرس بسیار مطلوب بود به گونه ای که فرایند آبگیری از ژل نانوسلولز بدون مشکل انجام شد و نمد نانوسلولز با ضخامت مطلوب تولید شد. با توجه به قابلیت جذب آب فراوان الیاف نانوسلولز، داده های جذب آب و واکشیدگی ضخامت نمونه های تخته، ابتدا تا 24 ساعت روند تصاعدی داشته اما در زمان های بیشتر تغییرات معنی داری در داده ها مشاهده نشد.

سابقه و هدف: نانوسلولز میکروبی نوعی بیوپلیمر مهم دارای ساختار سه بعدی است که توسط برخی میکروارگانیسم ها تولید می شود و در پزشکی کاربرد زیادی یافته است. یکی از خصوصیات منحصر به فرد سلولز میکروبی، جذب آب بسیار بالای آن است که می تواند برای تولید زخم پوش های مدرن استفاده شود؛ اما پس از خشک شدن، ساختار سه بعدی آن فرو می ریزد و مقدار باز جذب آب آن کاهش می یابد. هدف این پژوهش، حفظ ساختار سه بعدی نانو سلولز میکروبی به کمک شبکه ای کردن آن و ارتقاء خصوصیات باز جذب آب این بیوپلیمر است. به علاوه، بررسی میزان زنده مانی، تکثیر و رشد سلولی یر روی ساختار سلولز میکروبی اصلاح شده و عمل نشده نیز مطالعه شد. روش بررسی: در این تحقیق، سلولز میکروبی با استفاده از کشت ساکن تولید، تخلیص و خنثی سازی شد. سپس نمونه ها با غلظت های متفاوت اسید سیتریک/ هیپوفسفیت سدیم عمل شده و شبکه ای شدند. در نهایت خصوصیات نمونه های عمل شده و خام با آزمون های مختلف شامل ATR-FTIR، MTT، SEM، جذب آب و آزمایشات برون و درون تنی بررسی شد. یافته ها: بر اساس نتایج به دست آمده مشخص شد عملیات ایجاد پیوند عرضی از فروپاشی ساختار جلوگیری می کند و نه تنها باعث سمیت نمی شود، بلکه علاوه بر افزایش میزان جذب آب، میزان زنده مانی، چسبندگی و تکثیر سلولی را نیز در سلولز اصلاح شده افزایش می دهد. نتیجه گیری: سلولز میکروبی شبکه ای شده، دارای پتانسیل بالایی به عنوان زخم پوش مدرن است.

سابقه و هدف: در دو دهه اخیر، استقبال به استفاده از محصولات زیستی افزایش یافته است. این مطالعه با هدف بررسی اثرات پلاسمای سرد بر خواص فیزیکی و مکانیکی نانوفیلم های تهیه شده از هیدروژل سلولز چوبی و باکتریایی و کیتین انجام شده است. بیوپلیمرهایی که از پلی ساکاریدها به دست می آیند به علت مزایایی که در محیط زیست دارند و تجزیه زیستی آن ها، به طور گسترده ای مورد ارزیابی و بررسی قرار گرفته اند. متصل گشته اند. مواد و روش ها: نانوفیبرهای سلولز چوب سنتز مکانیکی(MCNF) به طور کلی به دلیل سازگاری زیستی، شکل پذیری، فراوانی در طبیعت، خواص ممانعتی عالی و هزینه کم به میزان فراوان مورد استفاده است. نانوفیبرهای سلولز باکتری (BCNF) یک پلیمر است که توسط میکروارگانیسم ها به وجود می آید. نانوسلولز باکتری خواص فیزیکی، مکانیکی و شیمیایی مخصوص خود را دارد. کیتین(ChNF) دومین پلیمر طبیعی بعد از سلولز است. کیتین دارای ظرفیت بالای تولید فیلم و خاصیت ضد میکروبی طبیعی دارد که آن را به ماده ای بالقوه برای بهبود ایده های جدید در زمینه ترکیبات ضد میکروبی، تبدیل کرده است. تیمار غیرحرارتی پلاسما(پلاسمای سرد)، یک روش مؤثر و گسترده برای اصلاح سطوح بسیاری از مواد است. در این مطالعه اثر پلاسمای سرد روی سه نوع نانوفیلم سلولز چوب سنتز مکانیکی، سلولز سنتز باکتری و کیتین را با 4 تیمار مختلف از پلاسمای سرد با زمان های در معرض قرار گرفتن 0، 3، 6 و 9 دقیقه مورد بررسی قرار گرفت. برای تولید فیلم ها از روش وکیوم فیلتراسیون استفاده می شود. خواص مورفولوژیکی نانوفیلم ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی تعیین می گردد. خواصی مثل ضخامت، وزن، دانسیته، ممانعت از نفوذ بخار آب، حلالیت در آب، رنگ سطحی فیلم ها، مقدار عبور نور و میزان شفافیت و خواص مکانیکی نانوفیلم ها نیز در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفتند. یافته ها: عکس های میکروسکوپ الکترونی(SEM) ساختاری همگن و یکنواخت را در نانوفیلم سلولز باکتری نشان داد. سلولز باکتری با حذف ترکیبات و مولکول های با وزن مولکولی کم، تا حدی وزن نانوفیلم ها را کاهش می دهد. سلولز چوب سنتز مکانیکی دارای ساختار قوی تری نسبت به سایر نانوفیلم ها را دارا است، و برای پارگی بافت نیاز به نیروی بیشتری است. نانوفیلم کیتین دارای ساختار متخلخلی است در حالی که نانوفیلم های سلولز دارای ساختاری همگن و یکنواخت است. پلاسمای سرد باعث کاهش وزن، چگالی، حلالیت در آب، انتقال نور و. . . می شود. نانوفیلم های کیتین دارای حداکثر افزایش طول (63/0 میلی متر)، استرس قابل تحمل (99/50 مگاپاسکال)، مدول الاستیک و مقاومت در برابر کشش است. هنگامی که نانوفیلم به مدت زمان طولانی در معرض پلاسمای سرد قرار گیرد، مدول الاستیسیته آن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. نتیجه گیری: اعمال تیمار پلاسمای سرد اتمسفری منجر به افزایش مقاومت به نفوذ بخار آب و تولید ترکیبات قطبی می شود و همچنین باعث به وجود آمدن اتصالات عرضی در سطح فیلم می شود. در کل اعمال پلاسمای سرد باعث بهبود بسیاری از پارامترهای نانوفیلم می-شود ولی برخی دیگر را کاهش می دهد.

در این مطالعه تمرکز بر روی تهیه هیدروژل دوست دار محیط زیست بر پایه نانوسلولز به فرم پد می باشد. هیدروژل ها شبکه های سه بعدی آب-دوست و دارای اتصالات عرضی هستند که در تماس با آب متورم شده اما حل نمی شوند. در این تحقیق برای تهیه هیدروژل به شکل فیلم، از نانوالیاف سلولزی و هیدروکسی اتیل سلولز با نسبت های وزنی (1 به 1، 2 به 1 و 3 به 1) استفاده شد. همچنین برای ایجاد اتصالات عرضی، سیتریک اسید که نسبت به سایر اتصال دهنده ها برتری قابل ملاحظه ای به لحاظ دو ویژگی مهم سمیت و قیمت دارد در مقادیر مختلف 10% و 20% وزنی نسبت به ماتریس، مورد استفاده قرار گرفت. به منظور یافتن شرایط بهینه تهیه هیدروژل، آزمون های FTIR، FESEM، اندازه گیری قابلیت واکشیدگی وابسته به زمان و بررسی خواص حرارتی و رئولوژیکی انجام گرفت. نمونه های با نسبت کمتر نانوسلولز به هیدروکسی اتیل سلولز به دلیل از دست دادن یکپارچگی ظاهری خود در آزمون اندازه گیری قدرت واکشیدگی، نامناسب شناخته شدند. با توجه به نتایج FTIR، اتصالات عرضی تنها در نمونه های با بیشترین نسبت نانوسلولز به هیدروکسی اتیل سلولز در مقادیر مختلف سیتریک اسید، به خوبی انجام گرفت. بنابراین ویژگی هیدروژل ها عمدتا متاثر از نسبت نانوسلولز به هیدروکسی اتیل سلولز بوده و مقدار سیتریک اسید تاثیر کمتری بر روی این ویژگیها داشت. این دو نمونه نهایی موفق، در سایر خصوصیات مورد ارزیابی نیز خواص قابل قبولی از خود نشان داده و منجر به انتخاب نسبت بهینه واکنشگرها در تهیه هیدروژل جهت استفاده در صنایع مختلف از جمله صنعت دارورسانی گردیدند.