Fotoluminescenza potenziata degli estratti di Curcuma longa tramite trasferimento di energia mediato dal chitosano per applicazioni di autenticazione tessile

La contraffazione è considerata una piaga in settori diffusi in tutto il mondo. La rapida ondata di prodotti contraffatti sul mercato provoca il caos economico, che impedisce il sostentamento dell’inventore principale 1,2,3,4,5,6. Ciò è stato portato alla ribalta nel 2020⁷ sulla continua preoccupazione per i prodotti contraffatti emergenti, come evidenziato dalla tendenza crescente delle pubblicazioni che consistono nella parola chiave anticontraffazione o contraffazione nei loro titoli. Dall’ultima segnalazione del 2019 si osserva un aumento significativo delle pubblicazioni relative alla contraffazione, il che suggerisce che si stanno compiendo sforzi considerevoli per combattere la produzione e la distribuzione di merci fraudolente. D’altra parte, può anche essere piuttosto allarmante, dato che indica la progressione dell’industria della contraffazione, che dovrebbe persistere se non affrontata in modo efficace. L’industria tessile non è esente da questo problema, poiché la presenza di prodotti tessili contraffatti ha avuto un grave impatto sui mezzi di sussistenza di venditori, produttori e tessitori autentici, tra gli altri ^3,8. Ad esempio, l’industria tessile dell’Africa occidentale è stata a lungo considerata uno dei principali mercati di esportazione al mondo. Tuttavia, è^{stato riferito che} circa l’85% della quota di mercato è detenuta da prodotti tessili di contrabbando che violano i marchi tessili dell’Africa occidentale. Gli effetti della contraffazione sono stati segnalati anche in altri continenti come l’Asia, l’America e l’Europa, indicando che questa crisi ha raggiunto un livello incontrollabile e rappresenta una minaccia significativa per l’industria tessile già in difficoltà 2,3,4,10,11,12.

Con i rapidi progressi della scienza, della tecnologia e dell’innovazione, i ricercatori hanno assunto il ruolo di sviluppare materiali funzionali ai fini delle applicazioni anticontraffazione. L’uso della tecnologia segreta è uno degli approcci più comuni ed efficaci per contrastare la produzione di beni fraudolenti. Comporta l’utilizzo di materiali fotoluminescenti come coloranti di sicurezza che mostrano un’emissione luminosa specifica quando irradiati da diverse lunghezze d’onda^13,14. Tuttavia, alcuni coloranti fotoluminescenti disponibili sul mercato possono imporre tossicità ad alte concentrazioni, rappresentando così una minaccia per la salute umana e l’ambiente^15,16.

La curcuma (Curcuma longa) è una pianta essenziale utilizzata in una miriade di applicazioni come vernici, agenti aromatizzanti, medicinali, cosmetici e coloranti per tessuti¹⁷. Nei rizomi sono presenti composti chimici fenolici presenti in natura chiamati curcuminoidi. Questi curcuminoidi includono curcumina, demetossicurcumina e bisdemetossicurcumina, tra i quali la curcumina è il principale costituente responsabile della vivace colorazione dal giallo all’arancione e delle proprietà della curcuma¹⁸. La curcumina, altrimenti nota come 1,7-bis(4-idrossi-3-metossifenil)-1,6-eptadiene-3,5-dione^19,20 con una formula empirica di C₂₁H₂₀O₆, ha attirato una notevole attenzione in campo biomedico e farmaceutico grazie alle sue proprietà antisettiche, antinfiammatorie, antibatteriche e antiossidanti 17,18,21,22,23. È interessante notare che la curcumina possiede anche caratteristiche spettrali e fotochimiche. Particolarmente degne di nota sono le sue intense proprietà fotoluminescenti quando sottoposto a eccitazioni ultraviolette (UV) che sono state esplorate solo da pochi studi 19,24,25. Date queste caratteristiche, in tandem con la sua natura idrofobica e le sue proprietà non tossiche, la curcumina emerge come un colorante ideale per i contrassegni di autenticazione.

L’estrazione della curcumina dalla curcuma è stata segnalata per la prima volta all’inizio del 1800. Nel corso degli ultimi secoli, numerose metodologie e tecniche di estrazione sono state ideate e migliorate per ottenere una maggiore resa 26,27,28,29,30,31,32,33^. L’estrazione con solvente convenzionale è un approccio ampiamente utilizzato in quanto impiega solventi organici come etanolo, metanolo, acetone ed esano, tra gli altri, per isolare la curcumina dalla curcuma^34,35. Questo metodo si è evoluto attraverso modifiche, abbinate a tecniche più avanzate come l’estrazione assistita da microonde (MAE)^18,36,37, l’estrazione Soxhlet ^38,39, l’estrazione assistita da enzimi (EAE)^39,40 e l’estrazione ad ultrasuoni³⁶, tra l’altro per aumentare la resa. Generalmente, il metodo di estrazione con solvente è stato applicato per l’estrazione di coloranti naturali grazie alla sua versatilità, al basso fabbisogno energetico e all’economicità che lo rendono ideale per industrie scalabili come quella tessile.

La curcumina è stata integrata come colorante naturale per i tessuti grazie alla sua distinta tonalità gialla. Tuttavia, lo scarso adsorbimento dei coloranti naturali sulle fibre tessili rappresenta una sfida che ne ostacola la redditività commerciale⁴¹. I mordenti, come metalli, polisaccaridi e altri composti organici, fungono da leganti comuni per rafforzare l’affinità dei coloranti naturali con il tessuto. Il chitosano, un polisaccaride derivato dai crostacei, è stato ampiamente utilizzato come agente mordenzante alternativo grazie alla sua abbondanza in natura, alla biocompatibilità e alla durata del lavaggio⁴². Questo studio riporta un approccio semplice e diretto nella preparazione della marcatura di autenticazione basata sulla curcumina. Gli estratti di curcumina grezza sono stati ottenuti tramite il metodo di estrazione con solvente assistito da sonicazione. Le proprietà fotoluminescenti della curcumina estratta sono state studiate in modo completo su substrati tessili e ulteriormente migliorate con l’introduzione del chitosano come agente mordenzante. Ciò dimostra il notevole potenziale come colorante fotoluminescente di derivazione naturale per applicazioni di autenticazione.