キトサンを介したエネルギー移動によるクルクマ・ロンガ抽出物のフォトルミネッセンスの向上(Enhanced Photoluminescence of Curcuma longa Extracts via Kitosan-Mediated Energy Transfer for Textile Authentication Applications)

偽造は、世界中の広範な産業で惨劇と見なされています。市場における模倣品の急増は、経済的大混乱を引き起こし、主要な発明者^1,2,3,4,5,6の生活を妨げます。これは、2020年に表面化しました7 タイトルに偽造防止または偽造品というキーワードを含む出版物の増加傾向が示すように、新興の偽造品に対する継続的な懸念が示されました。2019年に最後に報告されて以来、偽造関連の出版物が大幅に増加しており、詐欺品の製造と流通に対抗するためにかなりの努力が払われていることを示唆しています。一方で、模倣品業界の進行を意味しており、効果的に対処しなければ存続することが予想されるため、非常に憂慮すべきことでもあります。偽造繊維製品の存在は、とりわけ本物の売り手、製造業者、織り手の生活に深刻な影響を与えているため、繊維産業はこの問題と無縁ではありません^3,8。例えば、西アフリカの繊維産業は、長い間、世界有数の輸出市場と考えられてきました。しかし、市場シェアの約85%は、西アフリカの繊維商標を侵害する密輸繊維製品によって占め^{られていると報告}されています9。偽造の影響は、アジア、アメリカ、ヨーロッパなどの他の大陸でも報告されており、この危機が制御不能なレベルに達しており、すでに苦戦している繊維産業に重大な脅威をもたらしていることを示しています2,3,4,10,11,12。

科学技術やイノベーションの急速な進歩に伴い、研究者は偽造防止用途を目的とした機能性材料の開発の役割を担っています。秘密技術の使用は、詐欺的な商品の生産に対抗するための最も一般的で効果的なアプローチの1つです。これは、異なる波長で照射されたときに特定の発光を示すセキュリティ色素としてフォトルミネッセンス材料を利用することを含みます^13,14。しかし、市場で入手可能な一部のフォトルミネッセンス染料は、高濃度で毒性を課す可能性があり、それによって人間の健康と環境に脅威をもたらす可能性があります^15,16。

ターメリック(Curcuma longa)は、塗料、香料、医薬品、化粧品、布地染料など、無数の用途で使用される必須植物です¹⁷。根茎には、クルクミノイドと呼ばれる天然に存在するフェノール化合物があります。これらのクルクミノイドには、クルクミン、デメトキシクルクミン、ビスデメトキシクルクミンが含まれ、その中でクルクミンは、鮮やかな黄色からオレンジ色の着色とターメリック¹⁸の特性に関与する主成分です。クルクミンは、1,7-ビス(4-ヒドロキシ-3-メトキシフェニル)-1,6-ヘプタジエン-3,5-ジオン^19,20として知られており、C₂₁H₂₀O₆の経験式は、その防腐性、抗炎症性、抗菌性、および抗酸化性により、生物医学および製薬分野で大きな注目を集めています17,18,21,22,23.興味深いことに、クルクミンはスペクトル特性と光化学特性も持っています。特に注目に値するのは、紫外線(UV)励起を受けたときのその強烈な発光特性であり、これはいくつかの研究によってのみ調査されています19,24,25。これらの特性を考えると、その疎水性と非毒性特性に加えて、クルクミンは認証マーキングの理想的な着色剤として浮上します。

ターメリックからのクルクミンの抽出は、1800年代初頭に初めて報告されました。過去何世紀にもわたって、より高い収量^{26、27、28、29、30、31、32、33}を達成するために、多くの抽出方法と技術が考案され、改善されてきました。従来の溶媒抽出は、エタノール、メタノール、アセトン、ヘキサンなどの有機溶媒を使用してターメリックからクルクミンを分離するため、広く使用されているアプローチです^34,35。この方法は、マイクロ波アシスト抽出(MAE)18,36,37、ソックスレー抽出^38,39、酵素アシスト抽出(EAE)^39,40、超音波抽出³⁶などのより高度な技術と相まって、改良によって進化してきましたとりわけ、収量を増やすため。一般に、溶媒抽出法は、その汎用性、低エネルギー要件、および費用対効果により、天然染料抽出に適用されており、繊維などのスケーラブルな産業に最適です。

クルクミンは、その独特の黄色の色合いから、繊維の天然染料として取り入れられています。しかし、天然染料の繊維への吸着性の悪さは、その商業的実行可能性を妨げる課題となっている⁴¹。金属、多糖類、その他の有機化合物などの媒染剤は、天然染料の生地への親和性を強化するための一般的なバインダーとして機能します。甲殻類由来の多糖類であるキトサンは、その豊富さ、生体適合性、および洗浄耐久性により、代替媒染剤として広く利用されてきた⁴²。この研究は、クルクミンベースの認証マーキングを準備するための簡単で簡単なアプローチを報告しています。粗クルクミン抽出物は、超音波処理支援溶媒抽出法によって得られた。抽出されたクルクミンのフォトルミネッセンス特性を繊維基材で包括的に調査し、媒染剤としてキトサンを導入することでさらに強化されました。これは、天然由来のフォトルミネッセンス色素として、認証用途に大きな可能性を秘めていることを示しています。