Fotoluminiscencia mejorada de extractos de Curcuma longa a través de la transferencia de energía mediada por quitosano para aplicaciones de autenticación textil

La falsificación se considera un flagelo en industrias generalizadas en todo el mundo. El rápido aumento de productos falsificados en el mercado causa estragos económicos, lo que impide el sustento del inventor primario 1,2,3,4,5,6. Esto se puso de manifiesto en 2020⁷ debido a la preocupación constante por los productos falsificados emergentes, como lo demuestra la tendencia creciente de las publicaciones que consisten en la palabra clave antifalsificación o falsificación en sus títulos. Se puede observar un aumento significativo de las publicaciones relacionadas con la falsificación desde la última notificación en 2019, lo que sugiere que se están realizando esfuerzos considerables para combatir la producción y distribución de productos fraudulentos. Por otro lado, también puede ser bastante alarmante, dado que significa la progresión de la industria de la falsificación, que se espera que persista si no se aborda de manera efectiva. La industria textil no está exenta de este problema, ya que la presencia de productos textiles falsificados ha afectado gravemente a los medios de subsistencia de auténticos vendedores, fabricantes y tejedores, entre otros ^3,8. Por ejemplo, la industria textil de África Occidental fue considerada durante mucho tiempo como uno de los principales mercados de exportación del mundo. Sin embargo, se informó⁹ de que aproximadamente el 85 por ciento de la cuota de mercado está en manos de textiles de contrabando que infringen las marcas textiles de África Occidental. Los efectos de la falsificación también se han reportado en otros continentes como Asia, América y Europa, lo que indica que esta crisis ha alcanzado un nivel incontrolable y representa una amenaza significativa para la industria textil que ya está en dificultades 2,3,4,10,11,12.

Con los rápidos avances de la ciencia, la tecnología y la innovación, los investigadores asumieron el papel de desarrollar materiales funcionales con el fin de realizar aplicaciones contra la falsificación. El uso de tecnología encubierta es uno de los enfoques más comunes y efectivos para contrarrestar la producción de bienes fraudulentos. Consiste en utilizar materiales fotoluminiscentes como tintes de seguridad que exhiben una emisión de luz específica cuando son irradiados por diferentes longitudes de onda^13,14. Sin embargo, algunos colorantes fotoluminiscentes disponibles en el mercado pueden imponer toxicidad a altas concentraciones, lo que representa una amenaza para la salud humana y el medio ambiente^15,16.

La cúrcuma (Curcuma longa) es una planta esencial que se utiliza en innumerables aplicaciones, como pinturas, agentes aromatizantes, medicamentos, cosméticos y tintes para telas¹⁷. En los rizomas están presentes compuestos químicos fenólicos naturales llamados curcuminoides. Estos curcuminoides incluyen la curcumina, la demetoxicurcumina y la bisdemetoxicurcumina, entre los cuales la curcumina es el principal constituyente responsable de la coloración vibrante de amarillo a naranja y de las propiedades de la cúrcuma¹⁸. La curcumina, también conocida como 1,7-bis(4-hidroxi-3-metoxifenil)-1,6-heptadieno-3,5-diona^19,20 con una fórmula empírica de C₂₁H₂₀O₆, ha atraído una importante atención en los campos biomédico y farmacéutico debido a sus propiedades antisépticas, antiinflamatorias, antibacterianas y antioxidantes 17,18,21,22,23. Curiosamente, la curcumina también posee características espectrales y fotoquímicas. Particularmente destacables son sus intensas propiedades fotoluminiscentes cuando se someten a excitaciones ultravioleta (UV), que han sido exploradas solo por unos pocos estudios 19,24,25. Dadas estas características, junto con su naturaleza hidrofóbica y sus propiedades no tóxicas, la curcumina emerge como un colorante ideal para las marcas de autenticación.

La extracción de curcumina de la cúrcuma se informó por primera vez a principios de 1800. A lo largo de los últimos siglos, se han ideado y mejorado numerosas metodologías y técnicas de extracción para lograr un mayor rendimiento 26,27,28,29,30,31,32,33. La extracción convencional con disolventes es un enfoque ampliamente utilizado, ya que emplea disolventes orgánicos como etanol, metanol, acetona y hexano, entre otros, para aislar la curcumina de la cúrcuma ^34,35. Este método ha evolucionado a través de modificaciones, junto con técnicas más avanzadas como la extracción asistida por microondas (MAE)18,36,37, la extracción Soxhlet^38,39, la extracción asistida por enzimas (EAE)^39,40 y la extracción ultrasónica³⁶, entre otras cosas para aumentar el rendimiento. Generalmente, el método de extracción con solventes se ha aplicado para la extracción de tintes naturales debido a su versatilidad, bajo requerimiento de energía y rentabilidad, lo que lo hace ideal para industrias escalables como la textil.

La curcumina se ha integrado como colorantes naturales para textiles debido a su distintivo tono amarillo. Sin embargo, la mala adsorción de tintes naturales a las fibras textiles plantea un reto que dificulta su viabilidad comercial⁴¹. Los mordientes, como los metales, los polisacáridos y otros compuestos orgánicos, sirven como aglutinantes comunes para fortalecer la afinidad de los tintes naturales con la tela. El quitosano, un polisacárido derivado de crustáceos, se ha utilizado ampliamente como agente mordiente alternativo debido a su abundancia en la naturaleza, biocompatibilidad y durabilidad al lavado⁴². Este estudio informa de un enfoque sencillo y directo en la preparación del marcado de autenticación basado en la curcumina. Los extractos crudos de curcumina se obtuvieron mediante el método de extracción con disolventes asistido por sonicación. Las propiedades fotoluminiscentes de la curcumina extraída se investigaron exhaustivamente en sustratos textiles y se mejoraron aún más con la introducción de quitosano como agente mordiente. Esto demuestra el importante potencial como colorante fotoluminiscente de origen natural para aplicaciones de autenticación.