الكتروريسي سينامالدهيد در نانوالياف كيتوزان/پلي‌كاپرولاكتون: بررسي ويژگي-هاي فيزيكومكانيكي، ساختاري و ضدميكروبي جهت اهداف بسته‌بندي زيستي مواد غذايي

Electrospinning of cinnamaldehyde in chitosan/poly(ε-caprolactone) hybrid nanofibers: the investigation of physicomechanical, structural, and antimicrobial properties for food biopackaging exploits

توسعه نانوالياف‌هاي الكتروريسي ضدميكروبي يكي از جديدترين رويكردها در زمينه بسته‌بندي زيستي مواد غذايي است. در مطالعه حاضر، نانوالياف‌هاي ضدميكروبي جديد بر پايه كيتوزان (CS)/پلي‌كاپرولاكتون (PCL) حاوي سينامالدهيد (CIN) در سه سطح مختلف (3، 5 و 10%، وزني/وزني) از طريق روش الكتروريسي ساخته شده و ويژگي‌هاي محلول‌هاي الكتروريسي و نانوالياف‌هاي حاصله مورد بررسي قرار گرفت. ميكروسكوپ الكتروني نشر ميداني، FE-SEM، نشان داد نانوالياف‌هاي CS/PCL داراي جهت‌گيري خوب، بدون گره و داراي سطح صاف با قطر يكنواخت در طول خود بودند. فعل و انفعالات فيزيكي و پيوند هيدروژني بين CS/PCL و CIN توسط طيف-سنجي مادون قرمز با تبديل فوريه، FTIR، تأييد شد. اين نانوالياف‌هاي هيبريدي جديد استحكام مكانيكي عالي حداكثر تا 0/93 ± 11/76 مگاپاسكال (CS/CIN(10%)/PCL) را نشان دادند و عملكرد مطلوبي در مقابل بخار آب، WVP، به نمايش گذاشتند. بررسي الگوي رهايش CIN در محيط برون‌تني نيز نشان داد كه در پايان 96 ساعت، بيشترCIN موجود در نانوالياف‌هايCS/PCL بدون رهايش باقي ماند (78/1-73/2%)، كه نشان‌دهنده دوام اسانس در نانوالياف‌هاي الكتروريسي مي‌باشد. به‌علاوه، نانوالياف‌هاي الكتروريسي حاوي بيشترين غلظت CIN (CS/CIN(10%)/PCL) فعاليت ضدباكتريايي متمايزي را نسبت به باكتري‌هاي گرم‌مثبت ليستريا مونوسيتوژنز و گرم‌منفي اشرشياكلي نشان دادند. اين مطالعه بينش‌هايي را به منظور طراحي مواد ضدميكروبي جديد مبتني بر نانوالياف‌ها جهت كاربردهاي بسته‌بندي مواد غذايي ارائه مي‌دهد.

The development of antimicrobial electrospun nanofibrous mats is one of the most recent trends in the field of food biopackaging. Herein, novel antimicrobial fibrous mats consisting of blend electrospun chitosan (CS)/poly(ε-caprolactone) (PCL) embedded with cinnamaldehyde (CIN) were fabricated via an electrospinning approach and investigated. Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) manifested that as-spun fibers were well-oriented with uniform diameters along their lengths. The physical interactions and hydrogen bonding between CS/PCL and CIN were verified by Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy. This novel hybrid mat demonstrated excellent mechanical strength of 11.7 ± 0.93 MPa (CS/CIN(10%)/PCL) and achieved good water vapor barrier (WVP) performance. In vitro release assay also revealed that most of CIN loaded fiber mats were remained (73.2-78.1%) after 96h, demonstrating their durability. Furthermore, the electrospun nanofibrous mats containing the highest amount of CIN (CS/CIN(10%)/PCL) exhibited distinctive antibacterial activity towards Gram-positive Listeria monocytogenes and Gram-negative Escherichia coli bacteria. This study gives insights to design new fiber-based antimicrobial nanomaterials of interest in food packaging exploits.