Tekstil Kimlik Doğrulama Uygulamaları için Kitosan Aracılı Enerji Transferi ile Curcuma longa Ekstraktlarının Gelişmiş Fotolüminesansı

Sahtecilik, dünya çapında yaygın endüstrilerde bir bela olarak kabul edilir. Piyasadaki sahte ürünlerin hızla artması, birincil mucit ^{1,2,3,4,5,6’nın} geçimini engelleyen ekonomik tahribata neden oluyor. Bu, 2020’de⁷ başlıklarında sahteciliği önleme veya sahteciliği önleme anahtar kelimesinden oluşan yayınların artan eğiliminin kanıtladığı gibi, ortaya çıkan sahte ürünlere ilişkin devam eden endişe üzerine ön plana çıkarıldı. En son 2019’da bildirildiğinden bu yana sahtecilikle ilgili yayınlarda önemli bir artış gözlemlenebilir, bu da hileli malların üretimi ve dağıtımıyla mücadele etmek için önemli çabalar sarf edildiğini göstermektedir. Öte yandan, etkili bir şekilde ele alınmadığı takdirde devam etmesi beklenen sahtecilik endüstrisinin ilerlemesini ifade ettiği göz önüne alındığında, oldukça endişe verici olabilir. Sahte tekstil ürünlerinin varlığı, diğerlerinin yanı sıra gerçek satıcıların, üreticilerin ve dokumacıların geçimini ciddi şekilde etkilediğinden, tekstil endüstrisi bu sorundan yalıtılmamıştır ^3,8. Örneğin, Batı Afrika’daki tekstil endüstrisi uzun zamandır dünyanın önde gelen ihracat pazarlarından biri olarak kabul ediliyordu. Bununla birlikte, pazar payının yaklaşık% 85’inin Batı Afrika tekstil markalarını ihlal eden kaçak tekstillere ait^{olduğu bildirildi}. Sahteciliğin etkileri Asya, Amerika ve Avrupa gibi diğer kıtalarda da bildirilmiştir, bu da bu krizin kontrol edilemez bir düzeye ulaştığını ve zaten mücadele eden tekstil endüstrisi için önemli bir tehdit oluşturduğunu^{göstermektedir} 2,3,4,10,11,12.

Bilim, teknoloji ve inovasyondaki hızlı gelişmelerle birlikte araştırmacılar, sahteciliğe karşı uygulamalar amacıyla fonksiyonel malzemeler geliştirme rolünü üstlendiler. Gizli teknolojinin kullanımı, hileli malların üretimine karşı koymak için en yaygın ve etkili yaklaşımlardan biridir. Farklı dalga boylarında ışınlandığında belirli bir ışık emisyonu sergileyen güvenlik boyaları olarak fotolüminesan malzemelerin^{kullanılmasını içerir 13,14}. Bununla birlikte, piyasada bulunan bazı fotolüminesan boyalar, yüksek konsantrasyonlarda toksisite oluşturabilir ve böylece insan sağlığı ve çevre için tehdit oluşturabilir^15,16.

Zerdeçal (Curcuma longa), boyalar, tatlandırıcı maddeler, ilaç, kozmetik ve kumaş boyaları gibi sayısız uygulamada kullanılan temel bir bitkidir¹⁷. Rizomlarda bulunanlar, kurkuminoidler adı verilen doğal olarak oluşan fenolik kimyasal bileşiklerdir. Bu kurkuminoidler, kurkumin, demetoksikurkumin ve bisdemetoksikurkumini içerir, bunların arasında kurkumin, canlı sarıdan turuncuya renklenmeden ve zerdeçal^18’in özelliklerinden sorumlu ana bileşendir. C21H20O6 ampirik formülü ile 1,7-bis (4-hidroksi-3-metoksifenil) –1,6-heptadien-3,5-dion^19,20 olarak da bilinen kurkumin, antiseptik, antienflamatuar, antibakteriyel ve antioksidan özellikleri nedeniyle biyomedikal ve farmasötik alanlarda önemli miktarda ilgi görmüştür17,18,21,22,23. İlginç bir şekilde, kurkumin ayrıca spektral ve fotokimyasal özelliklere sahiptir. Özellikle dikkat çekici olan, sadece birkaç çalışma ile araştırılan ultraviyole (UV) uyarımlarına maruz kaldığında yoğun fotolüminesan özellikleridir 19,24,25. Bu özellikler göz önüne alındığında, hidrofobik doğası ve toksik olmayan özellikleri ile birlikte, kurkumin, kimlik doğrulama işaretleri için ideal bir renklendirici olarak ortaya çıkmaktadır.

Zerdeçaldan kurkumin ekstraksiyonu ilk olarak 1800’lerin başında bildirildi. Geçtiğimiz yüzyıllar boyunca, daha yüksek verim elde etmek için çok sayıda ekstraksiyon metodolojisi ve tekniği tasarlanmış ve geliştirilmiştir 26,27,28,29,30,31,32,33. Konvansiyonel çözücü ekstraksiyonu, kurkumini zerdeçaldan izole etmek için etanol, metanol, aseton ve heksan gibi organik çözücüler kullandığından yaygın olarak kullanılan bir yaklaşımdır^34,35. Bu yöntem, mikrodalga destekli ekstraksiyon (MAE)18,36,37, Soxhlet ekstraksiyonu ^38,39, enzim destekli ekstraksiyon (EAE)^39,40 ve ultrasonik ekstraksiyon³⁶ gibi daha gelişmiş tekniklerle birleştiğinde modifikasyonlar yoluyla gelişmiştir, diğerlerinin yanı sıra verimi artırmak için. Genel olarak, solvent ekstraksiyon yöntemi, çok yönlülüğü, düşük enerji gereksinimi ve maliyet etkinliği nedeniyle doğal boya ekstraksiyonu için uygulanmıştır ve bu da onu tekstil gibi ölçeklenebilir endüstriler için ideal hale getirir.

Kurkumin, belirgin sarı tonu nedeniyle tekstiller için doğal boyalar olarak entegre edilmiştir. Bununla birlikte, doğal boyaların tekstil liflerine zayıf adsorpsiyonu, ticari uygulanabilirliğini engelleyen bir zorluk teşkil etmektedir⁴¹. Metaller, polisakkaritler ve diğer organik bileşikler gibi mordanlar, doğal boyaların kumaşa afinitesini güçlendirmek için ortak bağlayıcılar olarak işlev görür. Kabuklulardan elde edilen bir polisakkarit olan kitosan, doğadaki bolluğu, biyouyumluluğu ve yıkama dayanıklılığı nedeniyle alternatif bir mordanlama maddesi olarak yaygın olarak kullanılmaktadır⁴². Bu çalışma, kurkumin tabanlı kimlik doğrulama işaretlemesinin hazırlanmasında kolay ve basit bir yaklaşım bildirmektedir. Ham kurkumin ekstraktları, sonikasyon destekli çözücü ekstraksiyon yöntemi ile elde edildi. Ekstrakte edilen kurkuminin fotolüminesan özellikleri, tekstil substratları üzerinde kapsamlı bir şekilde araştırıldı ve kitosanın bir mordanlama maddesi olarak eklenmesiyle daha da geliştirildi. Bu, kimlik doğrulama uygulamaları için doğal olarak türetilmiş bir fotolüminesan boya olarak önemli bir potansiyeli göstermektedir.