Film biodegradabile a base di cellulosa e tiazolidina con proprietà di schermatura UV

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 7887 (2022) Citare questo articolo

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La logica attuale è quella di esplorare nuove pellicole ecologiche per la schermatura UV a base di cellulosa e tiazolidina. La cellulosa è stata ossidata in dialdeide cellulosa (DAC) e tricarbossicellulosa (TCC) rispettivamente mediante periodato e TEMPO/periodato/ipoclorito. Mentre l'E-3-ammino-5-(fenildiazenil)-2-tiossotiazolidin-4-one (TH) è stato sintetizzato accoppiando il sale di diazonio con il 5-metilene del 2-tiosso-4-tiazolidinone. Il DAC è stato quindi accoppiato con il TH tramite la reazione della base di Schiff e incorporato nel TCC con rapporti diversi per ottenere pellicole di schermatura UV. 1HNMR, spettroscopia infrarossa (FTIR) e analisi termogravimetrica (TGA) sono state utilizzate per studiare la struttura chimica dei materiali sintetizzati. Inoltre, sono state studiate la morfologia, le proprietà termiche, meccaniche e di schermatura UV dei film. Gli studi sulla schermatura UV hanno rivelato che la pellicola con il 10% di DAC-TH ha rispettivamente il 99,88, 99,99 e 96,19% di blocco UV (UVB), assorbanza UV (UVA) e protezione dai raggi ultravioletti (UPF). Inoltre, i film preparati hanno dimostrato una promettente attività antimicrobica contro Escherichia coli, S. aureus, P. aeruginosa e Candida albicans. Infine, le pellicole preparate non hanno mostrato effetti citotossici sulla linea cellulare HFB-4 dei fibroblasti della pelle umana normale.

Negli ultimi decenni, i film polimerici sono stati ampiamente applicati come materiali da imballaggio in molte industrie primarie come quella alimentare, farmaceutica e dei dispositivi elettronici per il loro notevole basso costo, leggerezza, buona elasticità ed elevata trasmittanza1,2. Tuttavia, gli scienziati si sono rivolti alla creazione di materiali biodegradabili a seguito delle crescenti voci che invocano la conservazione dell’ambiente e la tendenza a utilizzare materiali rispettosi3,4. Questi materiali, ottenuti da fonti rinnovabili, sono prodotti polimerici puri, compositi o miscelati e potrebbero essere classificati come polimeri green. Recentemente, i materiali cellulosici sono emersi come una valida alternativa ai polimeri sintetici grazie alla loro esclusiva biocompatibilità, biodegradabilità, non tossicità e assenza di allergeni5. A seconda del suo gruppo funzionale che può essere inserito nella sua dorsale di catene tramite l'apposita modifica. Sembra il materiale più promettente e svolge un ruolo importante in molte applicazioni come la somministrazione di farmaci6, materiali conduttivi7,8, agenti fertilizzanti9 e trattamento delle acque10. La cellulosa dialdeide (DAC) è la cellulosa ossidata più utilizzata con siti altamente reattivi. Il periodato è molto diffuso per ossidare la cellulosa in cellulosa dialdeide11,12. Ossida i gruppi idrossilici vicinali della cellulosa in C2 e C36. Negli ultimi anni, la cellulosa dialdeide ha ricevuto crescente attenzione come agente reticolante ideale i cui gruppi aldeidici possono reticolarsi con NH2 dell'amminoacido tramite l'interazione della base di Schiff7.

D'altro canto, la realizzazione di pellicole di cellulosa con blocco UV è diventata un'urgente necessità per ulteriori sviluppi e applicazioni come materiali di schermatura UV biodegradabili ed ecologici13,14. Sono stati adottati molti approcci per sviluppare cellulosa con protezione UV attraverso la tecnologia del trattamento termico, presentata come un approccio ecologico e semplice per preparare la cellulosa con blocco UV. Tuttavia, questo metodo dipende dalla colorazione gialla delle fibre cellulosiche durante il trattamento15,16. Inoltre, gli assorbitori UV sono considerati la tecnologia dominante per ottenere un’elevata protezione UV incorporandoli nelle pellicole di cellulosa. In questo contesto, lo sviluppo di pellicole di schermatura UV altamente efficienti a base di cellulosa è oggetto di grande attenzione da parte degli scienziati17. Gli assorbitori UV organici e inorganici sono per lo più incorporati nei film cellulosici per ottenere la protezione UV a seconda del tipo di gruppo funzionale inserito nella sua catena principale13.

D'altra parte, i composti eterociclici si possono trovare in materiali naturali e sintetici e sono noti principalmente per la loro significativa proprietà di assorbimento dei raggi UV18,19,20. Il 3-ammino-2-tioxotiazolidin-4-one, comunemente noto come rodanina, ha un ampio spettro di attività biologiche che dimostrano attività antisettica, antinfiammatoria, antiparassitaria, antifungina, antidiabetica, antivirale e antineoplastica21,22,23. Sono stati condotti numerosi studi sui derivati ​​della rodanina per dimostrare l'attività antimicrobica24,25. Inoltre, i loro derivati ​​azocoloranti vengono utilizzati come chemosensore spettrofotometrico per Fe3+26 con proprietà ottiche27.