magistrsko delo
Miša Žnidarič (Avtor), Mojca Škerget (Mentor), Simona Strnad (Mentor), Lidija Fras Zemljič (Komentor)

Povzetek

Keratin, prisoten v živalskih tkivih, kot sta perje in volna, predstavlja velik delež odpadkov iz tekstilne, kmetijske in mesno-predelovalne industrije. Zaradi težnje po zmanjšanju negativnih vplivov na okolje je nujna učinkovita pretvorba teh odpadkov v produkte z dodano vrednostjo. Metode ekstrakcije keratina iz različnih virov se razlikujejo predvsem po kvaliteti dobljenega ekstrakcijskega produkta in po njihovem okoljskem vplivu, pri čemer je glavni izziv uporabiti okolju prijazne metode za ekstrakcijo, ki dajejo keratin, primeren za specifično uporabo. Magistrska naloga se osredotoča na razvoj stabilnih nanovlaken iz keratina, pridobljenega iz odpadnega perja in volne s hidrotermičnim postopkom z uporabo subkritične vode. V ta namen so bile iz liofiliziranih ekstrakcijskih produktov pripravljene predilne raztopine. Zaradi mejnih vrednosti povprečja molskih mas v ekstrakcijskih produktih, smo keratin kombinirali s polietilen oksidom (PEO) v razmerjih 50/50 in 70/30. Za izdelavo nanovlaken je bila uporabljena tehnika brezigelnega elektropredenja, pri čemer smo optimizirali pogoje predenja. Z namenom izboljšanja stabilnosti izpredenih nanovlaken smo uporabili dva postopka zamreženja, in sicer z etilen glikol diglicidil etrom (EGDE) in z pentaeritritol triakrilatom (PETA). Predilnim raztopinam so bile pred predenjem analizirane naslednje lastnosti: prevodnost, viskoznost, pH, površinska napetost, velikost delcev, zeta potencial in koncentracija proteina. Kemično strukturo liofiliziranega keratina in izdelanih nanovlaken smo spremljali z infrardečo spektroskopijo (ATR-FTIR). Vrstična elektronska mikroskopija (SEM) je bila uporabljena za analizo uspešnosti oblikovanja nanovlaken, merjenje kontaktnih kotov pa za analizo hidrofilnosti nanovlaken. Za določanje antioksidativnosti raztopin keratin/PEO in nanovlaken je bila uporabljena metoda ABTS. Izkoristek ekstrakcije keratina iz odpadnega perja in volne je znašal 87,46 % ter 88,33 %. S tehniko SDS-PAGE je bila določena največja koncentracija molskih mas v suspenziji keratina iz perja in iz volne v območju med 4,6 in 9 kDa. Rezultati so pokazali, da je iz liofiliziranih produktov mogoče izdelati nanovlakna, ki vsebujejo relativno velike deleže (tudi do 70 %) keratina v mešanicah s PEO. Nanovlaknom iz mešanic keratin/PEO smo po zamreženju s PETA in z EGDE uspeli identificirati tipične keratinske vrhove s ATR-FTIR, kar jih naredi ključne za uporabo v biomedicinskih aplikacijah. Stopnja antioksidativnosti izdelanih nanovlaken je bila visoka (86,9 % inhibicija) in postopki zamreženja nanjo niso imeli pomembnega vpliva. Z uporabo zamreževalca PETA smo dosegli večje kontaktne kote (med 101,42˚ in 110,16˚) v primerjavi z uporabo zamreževalca EGDE (med 85,26˚ in 94,71˚), s čimer sklepamo, da so nanovlakna, zamrežena s PETA ob obsevanju z UV-svetlobo 40 min, stabilnejša ob stiku z vodo.

Ključne besede

keratin;subkritična voda;elektropredenje;nanovlakna;zamreženje;magistrske naloge;

Podatki

Jezik: Slovenski jezik
Leto izida:
Tipologija: 2.09 - Magistrsko delo
Organizacija: UM FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
Založnik: [M. Žnidarič]
UDK: 66.061.3:[547.962.9:675.08](043.2)
COBISS: 220294659 Povezava se bo odprla v novem oknu
Št. ogledov: 0
Št. prenosov: 0
Ocena: 0 (0 glasov)
Metapodatki: JSON JSON-RDF JSON-LD TURTLE N-TRIPLES XML RDFA MICRODATA DC-XML DC-RDF RDF

Ostali podatki

Sekundarni jezik: Angleški jezik
Sekundarni naslov: Development of composite nanofibres based on keratin obtained by hydrothermal process
Sekundarni povzetek: Keratin, present in animal tissues such as feathers and wool, accounts for a large proportion of waste from the textile, agricultural and meat-processing industries. The drive to reduce negative environmental impacts makes it essential to convert these wastes efficiently into value-added products. The methods for extracting keratin from different sources differ mainly in the quality of the extraction product obtained and in their environmental impact, the main challenge being to use environmentally friendly extraction methods that yield keratin suitable for specific applications. This MSc thesis focuses on the development of stable nanofibres from keratin extracted from waste feathers and wool by a hydrothermal process using subcritical water. Due to the limiting values of the average molar masses in the extraction products, keratin was combined with polyethylene oxide (PEO) in 50/50 and 70/30 ratios. A needle-free electrospinning technique was used to produce the nanofibres. In order to improve the stability of the spun nanofibres, two crosslinking procedures were used, namely with ethylene glycol diglycidyl ether (EGDE) and with pentaerythritol triacrylate (PETA). The following properties were analysed on the spinning solutions before spinning: conductivity, viscosity, pH, surface tension, particle size, zeta potential and protein concentration. The chemical structure of the lyophilised keratin and the nanofibres produced was monitored by infrared spectroscopy (ATR-FTIR). Spinning electron microscopy (SEM) was used to analyse the nanofibre formation performance and contact angle measurements were used to analyse the hydrophilicity of the nanofibres. The ABTS method was used to determine the antioxidant capacity of the keratin/PEO and nanofibre solutions. The extraction yields of keratin from feather and wool waste were 87,46 % and 88,33 %, respectively. The SDS-PAGE technique was used to determine the maximum molar mass concentration of keratin in the suspension from feathers and wool in the range between 4,6 and 9 kDa. The results showed that nanofibres containing up to 70% keratin in blends with PEO can be produced from the lyophilised products. After crosslinking with PETA and EGDE, we were able to identify typical keratin peaks in the keratin/PEO blend nanofibres by ATR-FTIR. The antioxidant activity of the fabricated nanofibres was high (86.9% inhibition) and was not significantly affected by the crosslinking procedures. Higher contact angles (between 101.42˚ and 110.16˚) were achieved using PETA crosslinker compared to EGDE crosslinker (between 85.26˚ and 94.71˚), suggesting that PETA crosslinked nanofibres are more stable in contact with water when irradiated with UV light for 40 min.
Sekundarne ključne besede: keratin;subcritical water;electrospinning;nanofibres;crosslinking;EGDE;PETA;
Vrsta dela (COBISS): Magistrsko delo/naloga
Konec prepovedi (OpenAIRE): 2027-09-03
Komentar na gradivo: Univ. v Mariboru, Fak. za kemijo in kemijsko tehnologijo
Strani: 1 spletni vir (1 datoteka PDF (XIV, 110 f.))
ID: 24741495