Un film biodégradable à base de cellulose et de thiazolidine possédant une propriété de protection contre les UV

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 7887 (2022) Citer cet article

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La logique actuelle est d'explorer de nouveaux films de protection UV respectueux de l'environnement à base de cellulose et de thiazolidine. La cellulose a été oxydée en dialdéhyde cellulose (DAC) et en tricarboxycellulose (TCC) par le périodate et le TEMPO/périodate/hypochlorite, respectivement. Alors que la E-3-amino-5-(phényldiazényl)-2-thioxothiazolidin-4-one (TH) a été synthétisée en couplant le sel de diazonium avec le 5-méthylène de la 2-thioxo-4-thiazolidinone. Le DAC a ensuite été couplé au TH via la réaction de base de Schiff et incorporé au TCC avec différents ratios pour obtenir des films de protection UV. La 1HNMR, la spectroscopie infrarouge (FTIR) et l'analyse thermique gravimétrique (TGA) ont été utilisées pour étudier la structure chimique des matériaux synthétisés. De plus, la morphologie des films, ainsi que leurs propriétés thermiques, mécaniques et de protection contre les UV ont été étudiées. Les études de protection contre les UV ont révélé que le film contenant 10 % de DAC-TH présente respectivement 99,88, 99,99 et 96,19 % de blocage des UV (UVB), d'absorbance des UV (UVA) et de protection contre les ultraviolets (UPF). De plus, les films préparés ont démontré une activité antimicrobienne prometteuse contre Escherichia coli, S. aureus, P. aeruginosa et Candida albicans. Enfin, les films préparés n'ont montré aucun effet cytotoxique sur la lignée cellulaire HFB-4 des fibroblastes cutanés humains normaux.

Au cours des dernières décennies, les films polymères ont été largement utilisés comme matériaux d'emballage dans de nombreuses industries primaires telles que l'alimentation, les médicaments et les appareils électroniques en raison de leur faible coût, de leur légèreté, de leur bonne élasticité et de leur transmission élevée1,2. Cependant, les scientifiques se sont tournés vers la création de matériaux biodégradables face aux voix croissantes appelant à la préservation de l’environnement et à la tendance à utiliser des matériaux respectueux3,4. Ces matériaux, obtenus à partir de sources renouvelables, sont des produits polymères purs, composites ou mélangés, et pourraient être classés comme polymères verts. Récemment, les matériaux cellulosiques sont apparus comme une alternative intéressante aux polymères synthétiques en raison de leur caractère biocompatible, biodégradable, non toxique et sans allergène5. En fonction de son groupe fonctionnel qui peut être inséré dans son squelette de chaînes via la modification appropriée. Il semble être le matériau le plus prometteur et joue un rôle important dans de nombreuses applications telles que l’administration de médicaments6, les matériaux conducteurs7,8, les agents fertilisants9 et le traitement de l’eau10. La dialdéhyde cellulose (DAC) est la cellulose oxydée la plus largement utilisée avec des sites hautement réactifs. Le périodate est répandu pour oxyder la cellulose en dialdéhyde cellulose11,12. Il oxyde les groupes hydroxyles vicinaux de la cellulose en C2 et C36. Ces dernières années, la dialdéhyde-cellulose a fait l'objet d'une attention croissante en tant qu'agent de réticulation idéal dont les groupes aldéhyde peuvent se réticuler avec le NH2 de l'acide aminé via l'interaction des bases de Schiff7.

D’un autre côté, la fabrication de films de cellulose bloquant les UV est devenue un besoin urgent de développement et d’applications en tant que matériaux de protection contre les UV biodégradables et respectueux de l’environnement13,14. De nombreuses approches ont été réalisées pour développer une cellulose protégeant les UV grâce à une technologie de traitement thermique, présentée comme une approche écologique et simple pour préparer de la cellulose bloquant les UV. Cependant, cette méthode dépend de la décoloration jaune des fibres cellulosiques lors du traitement15,16. De plus, les absorbeurs d'UV sont considérés comme la technologie dominante pour obtenir une protection UV élevée en les incorporant dans des films de cellulose. Dans ce contexte, le développement de films de protection contre les UV à base de cellulose très efficaces retient toute l'attention des scientifiques17. Les absorbeurs d'UV organiques et inorganiques sont principalement incorporés dans des films cellulosiques pour obtenir une protection contre les UV en fonction du type de groupe fonctionnel inséré dans son squelette de chaîne13.

D’autre part, les composés hétérocycliques peuvent être trouvés dans les matériaux naturels et synthétiques et sont principalement connus pour leur importante propriété d’absorption des UV18,19,20. La 3-amino-2-thioxothiazolidin-4-one, communément appelée rhodanine, possède un large spectre d'activités biologiques démontrant une activité antiseptique, anti-inflammatoire, antiparasitaire, antifongique, antidiabétique, antivirale et antinéoplasique21,22,23. De nombreuses études ont été réalisées sur les dérivés de la rhodanine pour prouver leur activité antimicrobienne24,25. De plus, leurs dérivés de colorants azoïques sont utilisés comme chimiocapteur spectrophotométrique pour Fe3+26 doté de propriétés optiques27.