Усиленная фотолюминесценция экстрактов Curcuma longa посредством хитозан-опосредованного переноса энергии для текстильной аутентификации

Контрафакт считается бичом в широко распространенных отраслях промышленности по всему миру. Стремительный всплеск контрафактной продукции на рынке вызывает экономический хаос, который препятствует существованию основного изобретателя 1,2,3,4,5,6. В 2020 г. это было выдвинуто на первый^{план7 в связи} с сохраняющейся озабоченностью по поводу появления контрафактной продукции, о чем свидетельствует тенденция к увеличению числа публикаций, содержащих в своих названиях ключевое слово «антиконтрафакт» или «контрафакт». С момента последнего сообщения в 2019 году наблюдается значительный рост публикаций, связанных с контрафактной продукцией, что свидетельствует о том, что предпринимаются значительные усилия по борьбе с производством и распространением поддельных товаров. С другой стороны, это также может быть довольно тревожным, учитывая, что оно означает прогресс индустрии контрафактной продукции, которая, как ожидается, сохранится, если не принять эффективные меры. Текстильная промышленность не изолирована от этой проблемы, поскольку наличие контрафактной текстильной продукции серьезно повлияло на средства к существованию настоящих продавцов, производителей и ткачей, среди прочих ^3,8. Например, текстильная промышленность в Западной Африке долгое время считалась одним из ведущих экспортных рынков в мире. Тем не менее, сообщалось^{, что примерно} 85% доли рынка приходится на контрабандный текстиль, который нарушает права на товарные знаки западноафриканского текстиля. О последствиях контрафактной продукции также сообщалось на других континентах, таких как Азия, Америка и Европа, что указывает на то, что этот кризис достиг неконтролируемого уровня и представляет собой значительную угрозу для и без того испытывающей трудности текстильной^{промышленности.}

С быстрым развитием науки, технологий и инноваций исследователи взяли на себя роль разработчиков функциональных материалов для борьбы с подделками. Использование скрытых технологий является одним из наиболее распространенных и эффективных подходов к противодействию производству мошеннических товаров. Он включает в себя использование фотолюминесцентных материалов в качестве защитных красителей, которые демонстрируют специфическое световое излучение при облучении различными длинами волн^13,14. Однако некоторые фотолюминесцентные красители, доступные на рынке, могут оказывать токсичное воздействие при высоких концентрациях, тем самым представляя угрозу для здоровья человека и окружающей среды^15,16.

Куркума (Curcuma longa) является важным растением, используемым во множестве применений, таких как краски, ароматизаторы, лекарства, косметика и красители для тканей¹⁷. В корневищах присутствуют встречающиеся в природе фенольные химические соединения, называемые куркуминоидами. Эти куркуминоиды включают куркумин, деметоксикуркумин и бисдеметоксикуркумин, среди которых куркумин является основным компонентом, ответственным за яркую желто-оранжевую окраску и свойства куркумы¹⁸. Куркумин, также известный как 1,7-бис(4-гидрокси-3-метоксифенил)-1,6-гептадиен-3,5-дион^19,20 с эмпирической формулой C₂₁H₂₀O₆, привлек значительное внимание в биомедицинской и фармацевтической областях благодаря своим антисептическим, противовоспалительным, антибактериальным и антиоксидантным свойствам 17,18,21,22,23. Интересно, что куркумин также обладает спектральными и фотохимическими характеристиками. Особого внимания заслуживают его интенсивные фотолюминесцентные свойства при воздействии ультрафиолетовых (УФ) возбуждений, которые были изучены лишь в нескольких исследованиях 19,24,25. Учитывая эти характеристики, в тандеме с его гидрофобной природой и нетоксичными свойствами, куркумин становится идеальным красителем для маркировки подлинности.

Об извлечении куркумина из куркумы впервые сообщалось в начале 1800-х годов. За последние столетия было разработано и усовершенствовано множество методов и методов экстракции для достижения более высокого выхода 26,27,28,29,30,31,32,33^. Традиционная жидкостная экстракция является широко используемым подходом, поскольку в ней используются органические растворители, такие как этанол, метанол, ацетон и гексан, среди прочих, для выделения куркумина из куркумы^34,35. Этот метод развивался путем модификаций в сочетании с более совершенными методами, такими как микроволновая экстракция (MAE)^18,36,37, экстракция по Сокслету ^38,39, ферментативная экстракция (EAE)^39,40 и ультразвуковая экстракция³⁶, в том числе для повышения урожайности. Как правило, метод экстракции растворителем применяется для экстракции натуральных красителей из-за его универсальности, низкого энергопотребления и экономической эффективности, что делает его идеальным для масштабируемых отраслей, таких как текстильная промышленность.

Куркумин был интегрирован в качестве натуральных красителей для текстиля из-за его ярко выраженного желтого оттенка. Однако плохая адсорбция природных красителей в текстильных волокнах представляет собой проблему, препятствующую их коммерческой жизнеспособности⁴¹. Протравы, такие как металлы, полисахариды и другие органические соединения, служат общими связующими веществами для усиления сродства натуральных красителей к ткани. Хитозан, полисахарид, получаемый из ракообразных, широко используется в качестве альтернативного травильного агента из-за его обилия в природе, биосовместимости и долговечности стирки⁴². В этом исследовании сообщается о простом и прямолинейном подходе к подготовке маркировки подлинности на основе куркумина. Сырые экстракты куркумина получали методом ультразвуковой экстракции растворителем. Фотолюминесцентные свойства экстрагированного куркумина были всесторонне исследованы на текстильных подложках и дополнительно усилены введением хитозана в качестве травильного агента. Это свидетельствует о значительном потенциале фотолюминесцентного красителя природного происхождения для приложений аутентификации.