Photoluminescence améliorée d’extraits de Curcuma longa via un transfert d’énergie médié par le chitosane pour des applications d’authentification textile

La contrefaçon est considérée comme un fléau dans les industries répandues à travers le monde. L’augmentation rapide des produits contrefaits sur le marché provoque des ravages économiques, ce qui entrave les moyens de subsistance de l’inventeur principal 1,2,3,4,5,6. Cela a été mis en évidence en 2020⁷ sur la préoccupation constante des produits contrefaits émergents, comme en témoigne la tendance croissante des publications consistant en un mot-clé anti-contrefaçon ou contrefaçon dans leurs titres. Une augmentation significative des publications liées à la contrefaçon a été observée depuis le dernier rapport en 2019, ce qui suggère que des efforts considérables sont déployés pour lutter contre la production et la distribution de produits frauduleux. D’un autre côté, cela peut aussi être assez alarmant, étant donné qu’il signifie la progression de l’industrie de la contrefaçon, qui devrait persister si elle n’est pas traitée efficacement. L’industrie textile n’est pas à l’abri de ce problème, car la présence de produits textiles contrefaits a gravement affecté les moyens de subsistance des vendeurs, fabricants et tisserands authentiques, entre autres ^3,8. Par exemple, l’industrie textile en Afrique de l’Ouest a longtemps été considérée comme l’un des principaux marchés d’exportation au monde. Toutefois, il a été signalé⁹ qu’environ 85 % de la part de marché est détenue par des textiles de contrebande qui portent atteinte aux marques textiles d’Afrique de l’Ouest. Les effets de la contrefaçon ont également été signalés sur d’autres continents comme l’Asie, l’Amérique et l’Europe, indiquant que cette crise a atteint un niveau incontrôlable et constitue une menace importante pour l’industrie textile déjà en difficulté 2,3,4,10,11,12.

Avec les progrès rapides de la science, de la technologie et de l’innovation, les chercheurs ont assumé le rôle de développer des matériaux fonctionnels à des fins d’applications anti-contrefaçon. L’utilisation de technologies secrètes est l’une des approches les plus courantes et les plus efficaces pour contrer la production de biens frauduleux. Il s’agit d’utiliser des matériaux photoluminescents comme colorants de sécurité qui présentent une émission lumineuse spécifique lorsqu’ils sont irradiés par différentes longueurs d’onde^13,14. Cependant, certains colorants photoluminescents disponibles sur le marché peuvent imposer une toxicité à des concentrations élevées, constituant ainsi des menaces pour la santé humaine et l’environnement^15,16.

Le curcuma (Curcuma longa) est une plante essentielle utilisée dans une myriade d’applications telles que les peintures, les agents aromatisants, les médicaments, les cosmétiques et les teintures pour tissus¹⁷. Les rhizomes contiennent des composés chimiques phénoliques naturels appelés curcuminoïdes. Ces curcuminoïdes comprennent la curcumine, la déméthoxycurcumine et la bisdéméthoxycurcumine, parmi lesquelles la curcumine est le principal constituant responsable de la coloration jaune vif à orange et des propriétés du curcuma¹⁸. La curcumine, également connue sous le nom de 1,7-bis(4-hydroxy-3-méthoxyphényl)-1,6-heptadiène-3,5-dione^19,20 avec une formule empirique de C₂₁H₂₀O₆, a attiré une attention importante dans les domaines biomédical et pharmaceutique en raison de ses propriétés antiseptiques, anti-inflammatoires, antibactériennes et antioxydantes 17,18,21,22,23. Il est intéressant de noter que la curcumine possède également des caractéristiques spectrales et photochimiques. Ses propriétés photoluminescentes intenses lorsqu’elles sont soumises à des excitations ultraviolettes (UV) qui n’ont été explorées que par quelques études 19,24,25 sont particulièrement remarquables. Compte tenu de ces caractéristiques, en tandem avec sa nature hydrophobe et ses propriétés non toxiques, la curcumine apparaît comme un colorant idéal pour les marquages d’authentification.

L’extraction de la curcumine du curcuma a été signalée pour la première fois au début des années 1800. Au cours des siècles passés, de nombreuses méthodologies et techniques d’extraction ont été conçues et améliorées pour obtenir un rendement plus élevé 26,27,28,29,30,31,32,33. L’extraction conventionnelle par solvant est une approche largement utilisée car elle utilise des solvants organiques tels que l’éthanol, le méthanol, l’acétone et l’hexane, entre autres, pour isoler la curcumine du curcuma^34,35. Cette méthode a évolué au fil des modifications, associées à des techniques plus avancées telles que l’extraction assistée par micro-ondes (MAE)18,36,37, l’extraction Soxhlet ^38,39, l’extraction assistée par enzyme (EAE)^39,40 et l’extraction par ultrasons³⁶, entre autres pour augmenter le rendement. Généralement, la méthode d’extraction par solvant a été appliquée pour l’extraction de colorants naturels en raison de sa polyvalence, de sa faible consommation d’énergie et de sa rentabilité, ce qui la rend idéale pour les industries évolutives telles que le textile.

La curcumine a été intégrée comme colorant naturel pour les textiles en raison de sa teinte jaune distincte. Cependant, la mauvaise adsorption des colorants naturels sur les fibres textiles constitue un défi qui entrave sa viabilité commerciale⁴¹. Les mordants, tels que les métaux, les polysaccharides et d’autres composés organiques, servent de liants courants pour renforcer l’affinité des colorants naturels avec le tissu. Le chitosane, un polysaccharide dérivé des crustacés, a été largement utilisé comme agent de mordançage alternatif en raison de son abondance dans la nature, de sa biocompatibilité et de sa durabilité au lavage⁴². Cette étude fait état d’une approche simple et directe dans la préparation du marquage d’authentification à base de curcumine. Des extraits bruts de curcumine ont été obtenus par une méthode d’extraction par solvant assistée par sonication. Les propriétés photoluminescentes de la curcumine extraite ont été étudiées de manière approfondie sur des substrats textiles et encore améliorées avec l’introduction du chitosane comme agent de mordançage. Cela démontre le potentiel important en tant que colorant photoluminescent d’origine naturelle pour les applications d’authentification.