แผ่นไหมไฟโบรอินผสมแป้งข้าวเจ้า

บทความที่แล้วได้กล่าวถึงวิธีเตรียมผงไฟโบรอินที่ละลายน้ำได้ รวมทั้งการนำไหมไฟโบรอินมาทำเป็นแผ่นฟิล์มไม่ละลายน้ำด้วยการแช่ในสารละลายในกลุ่มเอธานอลกันไปแล้ว คราวนี้เรามาฟังกันต่อเรื่องการทำแผ่นฟิล์มไหมไฟโบรอินผสมแป้งข้าวเจ้าที่ไม่ละลายน้ำ ซึ่งเป็นวิทยานิพนธ์ที่ผู้เขียนได้เคยทำตอนสมัยเรียนปริญญาเอกที่ภาควิชาเคมี มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ โดยการนำไหมไฟโบรอินมาผสมกับแป้งเพื่อทำให้เป็นแผ่นไฮโดรเจล สาเหตุที่เลือกใช้ไหมไฟโบรอินเพราะมีคุณสมบัติที่ยอมให้ออกซิเจนซึมผ่านได้ ไม่เป็นพิษ และยังมีสมบัติเชิงกลที่แข็งแรง [1] ในขณะที่แป้งข้าวเจ้านอกจากจะมีราคาถูกแล้วยังสามารถเข้ากันกับไหมไฟโบรอินได้ดีอีกทั้งยังสามารถย่อยสลายได้เอง [2]

รูปที่ 1 ลักษณะภายนอกของแผ่นฟิล์มไหมไฟโบรอินผสมแป้งข้าวเจ้าที่อัตราส่วนต่าง ๆ (ก) 0:100, (ข) 5:95, (ค) 10:90, (ง) 20:80, (จ) 40:60, (ฉ) 60:40, (ช) 80:20 และ (ซ) 100:0 [3]

จากรูปที่ 1 ปัญหาที่พบก็คือเมื่อผสมไหมไฟโบรอินในปริมาณที่สูงขึ้นจะพบว่าแผ่นไฮโดรเจลนั้นมีความแข็งมากเมื่อเกิดการบิดงอจะเกิดการแตกหักได้ง่าย [3] ซึ่งเป็นผลมาจากสมบัติของไหมไฟโบรอินนั้นเอง เรามาดูหมู่ฟังก์ชั่นของไหมไฟโบรอินที่ผสมกับแป้งข้าวเจ้ากันซึ่งมีผลต่อการละลายในน้ำกันต่อในรูปที่ 2

รูปที่ 2 สเปกตรัม FTIR ของ (ก) ไหมไฟโบรอิน (ข) แป้งข้าวเจ้า (ค) ไหมไฟโบรอินผสมแป้งข้าวเจ้า

จากสเปกตรัม FTIR [4] ในรูป 2(ก) จะพบหมู่ N-H, amide I (C=O stretching), amide II (N-H bending), และ amide III (C-N stretching) ของไหมไฟโบรอินที่ 3287, 1639, 1526, และ 1241 cm-1 ตามลำดับ สเปกตรัม 2(ข) จะแสดงหมู่ O-H, C=O stretching, C-O bending และ C-O stretching ที่ 3424, 1651, 1229 และ 1013 cm-1 ตามลำดับ ในขณะที่สเปกตรัม 2(ค) จะเห็นได้ถึงหมู่ N-H ที่ซ้อนทับกับ O-H ที่ 3397 cm-1 ในขณะที่ amide I และ II จะเคลื่อนที่ขึ้นไป (shifted) ที่ 1639 และ 1526 cm-1 แต่ amide III ไม่เกิดการเปลี่ยนแปลง ซึ่งการที่เวฟนัมเบอร์ (wave number) มีค่ามากขึ้นจะบ่งบอกถึงพลังงานมีค่ามากขึ้นตามมา ซึ่งสุดท้ายเราก็จะได้แผ่นไฮโดรเจลที่มีการเชื่อมไขว้กันทางกายภาพจากหมู่ N-H ของไหมไฟโบรอินกับหมู่ O-H ของแป้งข้าวเจ้า โดยหมู่ N-H ก็มีการเชื่อมไขว้กับหมู่ C=O ของไหมไฟโบรอินด้วยเช่นกัน ซึ่งจะทำให้แผ่นฟิล์มละลายไม่ละลายน้ำหรือมีค่าการละลายต่ำลง ถ้าหากอยากอาศัยตัวช่วยอื่นละ ก็ขอตอบเลยว่าได้ ซึ่งตัวช่วยที่นิยมใช้กันมากก็คือตัวเชื่อมไขว้ (cross-linking agent) ซึ่งต้องเลือกใช้ตัวเชื่อมไขว้ที่ไม่อันตรายหรืออันตรายน้อยที่สุด งั้นขอยกยอดไปคราวหน้าเลยนะครับ

เอกสารอ้างอิง

[1] Jiang, C.; Wang, X.; Gunawidjaja, R.; Lin, Y.H.; Gupta, M.K.; Kaplan, D.L.; Naik R.R.; Tsukruk, V.V. Mechanical properties of robust ultrathin silk fibroin films.Adv. Funct. Mater.,2007, 17, 2229–2237.

[2] Shalviri,S.; Liu, Q.; Abdekhodaie, M.J.; Wua, X.Y. Novel modified starch–xanthan gum hydrogels for controlled drug delivery: synthesis and characterization.Carbohydr. Polym.,2010, 79, 898–907.

[3] Racksanti, R.; Janhom, S.; Punyanitya, S.; Watanesk, R.; Watanesk, S. Crosslinking density of silk fibroin - rice starch hydrogels modified with trisodium trimetaphosphate. Appl. Mech. Mater., 2014, 446-447, 366-372.

[4] Anucha Racksanti. Preparation and characterization of novel biodegradable blend from silk fibroin and rice starch. Doctor of Philosophy in Chemistry, Department of Chemistry, Faculty of Science, Chiang Mai University, 2014.