تلألؤ ضوئي محسن لمستخلصات الكركم لونغا عبر نقل الطاقة بوساطة الشيتوزان لتطبيقات مصادقة المنسوجات

يعتبر التزييف آفة في الصناعات واسعة الانتشار في جميع أنحاء العالم. تسبب الزيادة السريعة في المنتجات المقلدة في السوق فوضى اقتصادية ، مما يعيق معيشة المخترع الرئيسي^{1،2،3،4،5،6}. وقد برز هذا في المقدمة في عام 2020⁷ بشأن القلق المستمر للمنتجات المزيفة الناشئة كما يتضح من الاتجاه المتزايد للمنشورات التي تتكون من الكلمة الرئيسية لمكافحة التزييف أو التزييف في عناوينها. يمكن ملاحظة زيادة كبيرة في المنشورات المتعلقة بالتزييف منذ آخر تقرير تم الإبلاغ عنه في عام 2019 ، مما يشير إلى بذل جهود كبيرة لمكافحة إنتاج وتوزيع السلع الاحتيالية. ومن ناحية أخرى، يمكن أن يكون أيضا مقلقا للغاية، بالنظر إلى أنه يدل على تقدم صناعة التزوير، التي من المتوقع أن تستمر إذا لم تعالج بفعالية. صناعة النسيج ليست معزولة عن هذه المشكلة ، حيث أن وجود منتجات المنسوجات المقلدة قد أثر بشدة على معيشة البائعين والمصنعين والنساجين الحقيقيين ، من بين آخرين ^3,8. فعلى سبيل المثال، اعتبرت صناعة النسيج في غرب أفريقيا لفترة طويلة واحدة من أسواق التصدير الرائدة في العالم. ومع ذلك ، أفيد⁹ أن ما يقرب من 85 ٪ من حصة السوق مملوكة من قبل المنسوجات المهربة التي تنتهك العلامات التجارية للمنسوجات في غرب أفريقيا. كما تم الإبلاغ عن آثار التقليد في قارات أخرى مثل آسيا وأمريكا وأوروبا ، مما يشير إلى أن هذه الأزمة قد وصلت إلى مستوى لا يمكن السيطرة عليه وتشكل تهديدا كبيرا لصناعة النسيج المتعثرة بالفعل^{2،3،4،10،11،12}.

مع التقدم السريع في العلوم والتكنولوجيا والابتكار ، تولى الباحثون دور تطوير المواد الوظيفية لغرض تطبيقات مكافحة التزييف. يعد استخدام التكنولوجيا السرية أحد أكثر الأساليب شيوعا وفعالية لمواجهة إنتاج السلع الاحتيالية. إنه ينطوي على استخدام مواد ضوئية كأصباغ أمان تظهر انبعاثا ضوئيا محددا عند تشعيعه بأطوال موجية مختلفة^13,14. ومع ذلك ، فإن بعض الأصباغ الضوئية المتوفرة في السوق قد تفرض سمية بتركيزات عالية ، مما يشكل تهديدات لصحة الإنسان والبيئة^15,16.

الكركم (كركم لونغا) هو نبات أساسي يستخدم في عدد لا يحصى من التطبيقات مثل الدهانات وعوامل النكهة والأدوية ومستحضرات التجميل وأصباغ النسيج¹⁷. توجد في الجذور مركبات كيميائية فينولية تحدث بشكل طبيعي تسمى الكركمينويدات. تشمل هذه الكركمينويدات الكركمين ، وديميثوكسيكوركمين ، وبيسديميثوكسي كوركومين ، ومن بينها الكركمين هو المكون الرئيسي المسؤول عن اللون الأصفر إلى البرتقالي النابض بالحياة وخصائص الكركم¹⁸. الكركمين ، المعروف باسم 1،7-مكرر (4-هيدروكسي-3-ميثوكسي فينيل) -1،6-هيبتادين -3،5-ديون^19،20 مع صيغة تجريبية من C₂₁H₂₀O₆ ، اجتذب قدرا كبيرا من الاهتمام في المجالات الطبية الحيوية والصيدلانية بسبب خصائصه المطهرة والمضادة للالتهابات والمضادة للبكتيريا ومضادات الأكسدة^{17،18،21،22،23}. ومن المثير للاهتمام أن الكركمين يمتلك أيضا خصائص طيفية وكيميائية ضوئية. تجدر الإشارة بشكل خاص إلى خصائصه الضوئية المكثفة عند تعرضه لإثارة الأشعة فوق البنفسجية (UV) التي تم استكشافها فقط من خلال عدد قليل من الدراسات^19،24،25. بالنظر إلى هذه الخصائص ، جنبا إلى جنب مع طبيعته الكارهة للماء وخصائصه غير السامة ، يظهر الكركمين كملون مثالي لعلامات المصادقة.

تم الإبلاغ عن استخراج الكركمين من الكركم لأول مرة في أوائل أواخر القرن الثامن عشر. على مدى القرون الماضية ، تم ابتكار العديد من منهجيات وتقنيات الاستخراج وتحسينها لتحقيق عائد أعلى^{26،27،28،29،30،31،32،33}. استخراج المذيبات التقليدية هو نهج يستخدم على نطاق واسع لأنه يستخدم المذيبات العضوية مثل الإيثانول والميثانول والأسيتون والهكسان وغيرها ، لعزل الكركمين من الكركم^34,35. تطورت هذه الطريقة من خلال التعديلات ، إلى جانب تقنيات أكثر تقدما مثل الاستخراج بمساعدة الميكروويف (MAE) ^18،36،37 ، واستخراج Soxhlet^38،39 ، والاستخراج بمساعدة الإنزيم (EAE) ^39،40 ، والاستخراج بالموجات فوق الصوتية³⁶، من بين أمور أخرى لزيادة الغلة. بشكل عام ، تم تطبيق طريقة استخراج المذيبات لاستخراج الصبغة الطبيعية نظرا لتعدد استخداماتها ومتطلبات الطاقة المنخفضة وفعالية التكلفة مما يجعلها مثالية للصناعات القابلة للتطوير مثل المنسوجات.

تم دمج الكركمين كأصباغ طبيعية للمنسوجات بسبب لونه الأصفر المميز. ومع ذلك ، فإن الامتزاز الضعيف للأصباغ الطبيعية لألياف النسيج يشكل تحديا يعيق جدواها التجارية⁴¹. تعمل اللاذبات ، مثل المعادن والسكريات والمركبات العضوية الأخرى ، كمواد رابطة شائعة لتقوية تقارب الأصباغ الطبيعية مع النسيج. تم استخدام الشيتوزان ، وهو عديد السكاريد المشتق من القشريات ، على نطاق واسع كعامل موردانتينغ بديل بسبب وفرته في الطبيعة والتوافق الحيوي ومتانة الغسيل⁴². تشير هذه الدراسة إلى نهج سهل ومباشر في إعداد علامات المصادقة القائمة على الكركمين. تم الحصول على مستخلصات الكركمين الخام عن طريق طريقة استخراج المذيبات بمساعدة الصوتنة. تم فحص خصائص التوهج الضوئي للكركمين المستخرج بشكل شامل على ركائز النسيج وتم تعزيزها بشكل أكبر مع إدخال الشيتوزان كعامل موردانتينج. يوضح هذا الإمكانات الكبيرة كصبغة ضوئية مشتقة بشكل طبيعي لتطبيقات المصادقة.