فهرست مطالب

  • سال سی و یکم شماره 6 (پیاپی 158، بهمن و اسفند 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/12/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مهران علی زاده، الهام جلیل نژاد*، رضا رفیعی صفحات 499-518
    یون های سنگین فلزی (مانند Cd+2، وPb+2، وCu+2 و Mg+2) و آلاینده های آلی موجود در پساب های صنعتی (مانند رنگینه ها)، از عوامل اصلی آلودگی منابع آبی هستند. این آلاینده ها برای انسان، گیاهان و جانوران آبزی سمی هستند و باید پیش از دفع، از پساب حذف شوند. روش های تصفیه مختلفی مانند انعقاد و لخته سازی، اکسایش، فیلترکردن غشایی و جذب سطحی برای حذف آلاینده ها از محیط آبی گزارش شده است. اکثر این روش ها محدودیت ها و معایبی از دیدگاه های بازده، عملی بودن و اقتصادی به همراه دارند. روش جذب سطحی از بعد اقتصادی، انعطاف پذیری و سهولت طراحی فرایند و گستردگی جاذب های در دسترس به عنوان روش موثری برای حذف انواع آلاینده های آلی و غیرآلی موجود در محیط آبی پیشنهاد می شود. هیدروژل ها شبکه های پلیمری سه بعدی و انعطاف پذیری هستند که کاربردهای فراوانی در زمینه های زیست پزشکی، دارورسانی، کشاورزی، زیست فناوری و فرایندهای جداسازی دارند. با توجه به خواص فیزیکی و شیمیایی ویژه هیدروژل ها مانند آب دوستی، تورم پذیری، ظرفیت جذب زیاد، وجود گروه های عاملی ویژه مختلف و اصلاح پذیری ساختار آن ها، علاقه به پژوهش در زمینه توسعه و استفاده از هیدروژل ها به عنوان جاذب در سامانه های تصفیه افزایش یافته است. هیدروژل ها عملکرد چشمگیری در حذف محدوده گسترده ای از آلاینده های آبی مانند فلزات سنگین و رنگینه های سمی با روش جذب سطحی نشان داده اند. با توجه به نبود جمع بندی از کاربرد هیدروژل ها در جذب سطحی آلاینده ها، در این مقاله مراحل مختلف سامانه های تصفیه بر پایه هیدروژل، عوامل موثر و سازوکار حذف آلاینده ها مرور شده است. همچنین، چالش های اصلی مطرح در این سامانه ها نظیر سینتیک و هم دمای جذب، محدوده pH عملیاتی، تداخل و بازیابی هیدروژل ها بحث و بررسی شده و در نهایت به ملاحظات مهم اقتصادی مانند پایداری، قابلیت بازمصرف هیدروژل ها و بازیابی آلاینده ها پرداخته شده است.
    کلیدواژگان: تصفیه پساب، جذب سطحی، هیدروژل، آلاینده های آبی، بازیابی
  • فاطمه رفیع منزلت*، وحدت عدلی صفحات 519-537
    فرضیه: با توجه به خواص بی نظیر و کاربردهای زیاد پلی یورتان ها در صنایع مختلف از قبیل پوشش ها و چسب ها و از سوی دیگر افزایش نگرانی های زیست محیطی درباره کاهش ترکیبات فرار در تولید یا کاربرد محصولات، پلی یورتان های پایه آبی توجه زیادی را جلب کرده اند.
    روش ها
    در این پژوهش، پلی یورتان های خود رنگ پایه آبی بر پایه ایزوفوران دی ایزوسیانات و هگزامتیلن دی ایزوسیانات (PEG-400) و دی ال آزو با استفاده از دی متیلول پروپیونیک اسید (DMPA) یا N-متیل دی اتانول آمین (NMDA) به عنوان گروه یون کننده سنتز شدند. سپس به ترتیب با اضافه کردن تری اتیل آمین یا یدومتان، به آنیونومر یا کاتیونومر مربوط تبدیل شدند و با افزودن آب، پراکنه آبی تهیه شد. پس از آن، اثر نوع گروه یون کننده و موقعیت آن (قطعه داخلی (C) یا بیرونی (T))، درجه خنثی سازی و مقدار جامد سامانه ها بر گرانروی و پایداری پراکنه، رنگ و اندازه ذرات پراکنه بررسی شد. همچنین خواص گرمایی، شکل شناسی، مقاومت به خراش و مهاجرت رنگینه فیلم های پلیمری، مطالعه شد. بررسی های لازم درباره فیلم های پلیمرها یا پراکنه آبی آن ها با روش های گرانروی سنجی چرخشی، پراکندگی نور دینامیکی (DLS)، طیف سنجی های زیرقرمز تبدیل فوریه (FTIR) و رزونانس مغناطیسی هسته (NMR)، پراش پرتو X، تجزیه دینامیکی-مکانیکی گرمایی (DMTA)، تجزیه گرما وزن سنجی (TGA) و گرماسنجی پویشی تفاضلی (DSC) انجام شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد، آنیونومرها با تولید رنگ نارنجی تا قرمز شرابی، با ازدیاد مقدار جامد، افزایش گرانروی و کاهش اندازه ذرات را نشان دادند. با کاهش درجه خنثی سازی، کاهش گرانروی و افزایش اندازه ذرات دیده شد. پلیمرهای DMPA-T، با مقدار جامد بیشتر دارای پایداری پراکنه بیشتر و اندازه ذرات کوچک تری نسبت به DMPA-C بودند. کاتیونومرها با تولید رنگ قرمز جگری تا بنفش تیره، برای نمونه های NMDA-C اندازه ذرات کوچک تر و پایداری گرمایی بیشتری نسبت به NMDA-T نشان دادند. به طورکلی، آنیونومرها پایداری پراکنه بیشتر، اندازه ذرات کوچک تر، جذب آب بیشتر، مقاومت به خراش و پایداری گرمایی بیشتری نسبت به کاتیونومرها نشان دادند. T%5 نمونه های DMPA-T و DMPA-C به ترتیب 271 و 250 بود.
    کلیدواژگان: آنیونومر پلی یورتان، کاتیونومر پلی یورتان، پراکنه آبی، پلیمر خودرنگ
  • مژده سادات میرشفیعی، سهیل بدوحی* صفحات 539-550
    فرضیه: در این پژوهش، نانوذرات هیالورونیک اسید-آلوئه ورا با روش نانورسوب دهی تهیه شدند. هردو ترکیب هیالورونیک اسید و آلوئه ورا زیست سازگاری بسیار خوبی دارند و قابلیت آن ها به عنوان عامل ضدباکتریایی نشان داده شد. همچنین، اتصال عرضی شیمیایی این دو ماده به وسیله واکنش استری شدن می تواند به تغییر پایداری و زیست تخریب پذیری نانوذرات حاصل منجر شود. داکسی سایکلین به عنوان داروی مدل انتخاب و به وسیله نانوذرات هیالورونیک اسید-آلوئه ورا کپسولی شد.
    روش ها
    پودر آلوئه ورا از برگ گیاه تهیه و با طیف سنجی های زیرقرمز تبدیل فوریه و رزونانس مغناطیسی هسته شناسایی شد. هیالورونیک اسید و آلوئه ورا طی واکنش استری شدن سنتز شدند. اندازه و شکل نانوذرات با دستگاه پراکندگی نور دینامیکی و میکروسکوپ الکترونی پویشی بررسی شد. آزمون ضدباکتریایی سامانه روی باکتری استافیلوکوکوس اورئوس و اشرشیا کلی و نیز محاسبه حداقل غلظت بازدارندگی و حداقل غلظت کشندگی انجام شد.
    یافته ها
    متوسط اندازه هر ذره پیش و پس از بارگذاری دارو به ترتیب برابر 118 و 171nm بود. داکسی سایکلین با غلظت بهینه 200μg/mL، مقدار داروی بارگذاری شده %5.43 و بازده بارگذاری دارو %14.40 برای ادامه مطالعات برون تنی انتخاب شد. مقدار رهایش دارو به مدت 16 روز، %93.4 بود که بیانگر رهایش آهسته است. نتایج حاصل از آزمون ضدباکتریایی نشانگر اثر سامانه بر هر دو باکتری مثبت بود. اما با توجه به نتایج حلقه بازدارندگی رشد اثر آن بر باکتری استافیلوکوکوس اورئوس بیشتر بود. زنده مانی سلولی روی رده سلولی NIH3T3 با استفاده از روش MTT انجام شد و نانوذرات دارای دارو با غلظت 10μg/mL به عنوان غلظت مناسب انتخاب شدند. مطالعه حاضر نشان داد، نانوحامل های هیالورونیک اسید-آلوئه ورا برای رهایش کنترل شده داروی داکسی سایکلین و نیز به عنوان عامل درمانی برای درمان بیماری های عفونی مناسب هستند.
    کلیدواژگان: نانوذرات، هیالورونیک اسید، آلوئه ورا، داکسی سایکلین، رهش آهسته
  • علی بالی اسلامی، مجید پیروی*، محسن جهان شاهی، حمزه حسین پور صفحات 551-561
    فرضیه: با وجود کاربرد گسترده غشاهای نانوفیلترکردن در محلول های آبی، قابلیت استفاده آن ها در تصفیه حلال های آلی نیز جالب توجه است. با وجود این، هنوز چالش توسعه غشاهای نانوفیلترکردن پلیمری مقاوم در برابر حلال به منظور استفاده در محدوده گسترده ای از حلال های آلی وجود دارد. پلیمرهای بسیاری با مقاومت زیاد در برابر حلال ها وجود دارند که از این میان می توان به پلی ایمید (PI) و پلی بنزیمیدازول (PBI) اشاره کرد که برای ساخت لایه نگه دارنده غشاهای مقاوم در برابر حلال استفاده می شوند. پلی(5،2-بنزیمیدازول) (ABPBI) نوعی پلیمر با ساختار شیمیایی مشابه یا حتی بهتر نسبت به پلی بنزیمیدازول است.
    روش ها
    ابتدا پلیمر پلی(5،2-بنزیمیدازول) با خلوص زیاد سنتز شد. در مرحله بعد، غشاهای ABPBI و پلی وینیلیدن فلوئورید (PVDF) سنتز شدند. غشاهای کامپوزیتی فیلم نازک (TFC) پلی آمینی با روش پلیمرشدن بین سطحی و از واکنش بین پلی اتیلن ایمین (PEI) و سیانوریک کلرید به دست آمدند. در پایان، ساختار، خواص فیزیکی و شیمیایی، پایداری شیمیایی و عملکرد غشاهای پایه و کامپوزیتی فیلم نازک حاصل از پلیمر ABPBI با غشاهای حاصل از PVDF مقایسه شدند.
    یافته ها
    آزمون های پایداری شیمیایی شامل حل پذیری، مقدار ژل و درجه تورم حاکی از پایداری بسیار زیاد غشای ABPBI بوده است. درجه تورم در حلال های اتانول، متانول و نرمال هگزان برای غشای پایه ABPBI به ترتیب 0.0132، 0.175 و 0.01 و برای PDVF به ترتیب 0.9، 0.808 و 0.34 بوده است. شار عبوری آب از غشاهای پلی آمینی ABPBI-PA و PVDF-PA به ترتیب برابر با 20 و 26kg/m2.h و مقدار پس زنی محلول آبی دارای 10ppm رنگ دانه بلور بنفش به ترتیب برابر 85 و %81 بود.
    کلیدواژگان: غشای کامپوزیتی فیلم نازک، پلی (5، 2-بنزیمیدازول)، نانوفیلترکردن حلال آلی، لایه رویی پلی آمینی، پایداری شیمیایی
  • مرضیه رنجبر محمدی*، هانیه شکی، سعید کارگذار صفحات 563-574
    فرضیه: در بین نانوساختارها، نانوالیاف و نانوذرات به دلیل داشتن سطح ویژه زیاد و زیست سازگاری عالی کارایی چشمگیری در مهندسی بافت و رهایش کنترل شده دارو دارند.
    روش ها
    در این پژوهش، تولید داربست های نانولیفی از پلی لاکتیک اسید (PLA)، ژلاتین (Gel) و گرافن (G) به منظور ارزیابی کاربرد آن ها در مهندسی بافت استخوان بررسی شده است. به کارگیری ترکیب پلیمر طبیعی ژلاتین به همراه پلیمر سنتزی PLA به استفاده هم زمان از خواص پایداری مکانیکی مناسب PLA و خواص زیستی منحصر به فرد Gel منجر شد. بارگذاری گرافن در ساختار Gel/PLA موجب تشکیل نمد نانولیفی با شباهت زیاد به بافت استخوان شد. برای تولید داربست ها از دو پلیمر نامبرده، روش الکتروریسی هیبریدی به کار گرفته شد. محلول پلیمری Gel از یک سرنگ و محلول پلیمری PLA همراه با نانوذره گرافن از سرنگ دیگر تزریق شدند.
    یافته ها
    مطالعه خواص شکل شناختی داربست های تولیدشده نشان داد، افزودن گرافن به محلول PLA در ترکیب ژلاتین-پلی لاکتیک اسید (Gel/PLA)، قطر الیاف تولیدشده را به طور معنی داری کاهش داده است. و افزودن ژلاتین به ترکیب PLA و افزودن گرافن به ترکیب Gel/PLA زاویه تماس نمونه ها را کاهش داد. نانوالیاف هیبریدی G -Gel/PLA تهیه شده در مجاورت سلول های استخوان زیست سازگاری خوبی نشان دادند و هیچ سمیت سلولی مشاهده نشد. سلول های رشدیافته روی داربست ها شکل شناسی پهن و دوکی شکل نشان داده و تقریبا به طور یکنواخت کل ساختار نمد را پوشاندند. نانوالیاف نهایی تولیدشده با توجه به داشتن شکل شناسی صاف و نانولیفی، رفتار سلولی خوب و آب دوستی بیشتر می توانند انتخاب مناسبی برای استفاده در بافت استخوان باشند.
    کلیدواژگان: ژلاتین، پلی لاکتیک اسید، گرافن، نانوالیاف هیبریدی، بافت استخوان
  • حسام عمرانی فرد، محمدحسین عباس پور فرد، مهدی خجسته پور*، علی دشتی صفحات 575-592
    فرضیه: در این پژوهش، فرایند پیرولیز زیست پلاستیک های تهیه شده از آمیخته دو پروتئین حیوانی و آرد کامل سیب زمینی مطالعه و سپس، رفتار سینتیکی و ترمودینامیکی آن ها طی فرایند پیرولیز بررسی شد. پروتئین های استفاده شده در این مطالعه شامل پروتئین آب پنیر و ژلاتین گاوی بود که از ضایعات صنایع پرورش و فراورش محصولات دامی استخراج شدند.
    روش ها
    برای بررسی سینتیک تخریب گرمایی از روش های مختلف هم تبدیلی شامل Friedman،وFlynn-Wall-Ozawa،وKissinger-Akahira-Sunose و Starink استفاده شد. با هر یک از این مدل ها، پارامترهای سینتیکی تجزیه گرمایی برای نمونه های زیست پلاستیک شامل آمیخته های ژلاتین گاوی-آرد کامل سیب زمینی (BG) و پروتئین آب پنیر- آرد کامل سیب زمینی (Wh) و نیز آرد کامل سیب زمینی به تنهایی (P) به عنوان شاهد محاسبه شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد، محدوده انرژی فعال سازی بر اساس روش Friedman برای زیست پلاستیک های بر پایه آمیخته BG، وWh و شاهد به ترتیب 60.15-214.65، 59.16-264.07وkJ/mol 50.38-216.68 تغییر کرده است. تخمین مدل واکنش با استفاده از روش Criado در دو شرایط تبدیل (a)، اول بین 0.1 تا 0.4 و دوم بین 0.1 تا 0.9، با هدف پوشش دهی رفتار زیست پلاستیک ها در دو شیوه فراورش و تولید انرژی تجدیدپذیر نشان داد، در تمام زیست پلاستیک های بررسی شده، مدل Valensi و(D2) در شیوه فراورش و مدل Jander و(D3) در شیوه دوم بهترین برازش را بر اساس ضریب تبیین (R2) بین نمودارهای اصلی نظری و سرعت های کاهش یافته تجربی داشته اند. بررسی های ترمودینامیکی نمایانگر آن بود که بیشینه تغییرات آنتالپی مشاهده شده برای زیست پلاستیک های آمیخته ای BG در تبدیل 0.5 برابر ~210kJ/mol و برای زیست پلاستیک های شاهد و آمیخته ای Wh در نسبت تبدیل 0.6 به ترتیب حدود 259 و 212kJ/mol بوده است. نتایج حاصل از این مطالعه ضمن تبیین رفتار گرمایی زیست پلاستیک های بر پایه آرد سیب زمینی در دماهای مختلف و روند تجزیه گرمایی، به تولید انرژی های تجدیدپذیر از ضایعات زیست پلاستیک ها کمک می کند.
    کلیدواژگان: انرژی تجدیدپذیر، زیست پلاستیک آمیخته ای، پیرولیز، روش هم تبدیلی، سیب زمینی
|
  • Mehran Alizadeh, Elham Jalilnejad *, Reza Rafiee Pages 499-518
    Heavy metal ions (e.g., Cd2+, Pb2+, Cu2+, Mg2+) and organic pollutants (like dyes) present in industrial wastewaters are one of the major causes of pollution of groundwater sources. These pollutants are toxic to humans, plants and aquatic life and should be removed from wastewater before disposal. Various treatment technologies have been reported to treat pollutants from aqueous media, such as coagulation and flocculation, oxidation, membrane filtration, and adsorption. Most of these methods are associated with some shortcomings and challenges in terms of applicability, efficiency, and cost. Based on economical aspect, flexibility and simplicity of design, and availability of wide range of adsorbents, adsorption is recommended as an effective method for removal of organic/inorganic pollutants from aqueous media. Hydrogels are three-dimensional flexible polymeric networks with extensive applications in the biomedical, pharmaceutical, agriculture, biotechnology and separation processes fields. Due to the unique physical and chemical characteristics of hydrogels, such as hydrophilicity, swelling ability, high adsorption capacity, the presence of various specific functional groups and modifiability, an increasing research interest in the development and application of novel hydrogels in water and wastewater treatment has emerged. Hydrogels have exhibited superior performance in the adsorptive removal of a wide range of aqueous pollutants including heavy metals and toxic dyes. Due to the lack of an overview on applications of hydrogels in adsorption of pollutants, this review investigates the different steps involved in the hydrogel-based treatment systems, the influencing factors and mechanisms of pollutants removal. Major challenges about adsorption kinetics, operational pH range, interference, and hydrogel recovery are discussed. Finally, important considerations like stability, reusability of hydrogels and resource recovery are discussed for economic and sustainability concerns.
    Keywords: wastewater treatment, adsorption, hydrogel, aqueous pollutants, recovery
  • Fatemeh Rafiemanzelat *, Vahdat Adli Pages 519-537
    Hypothesis: Due to the outstanding properties of polyurethanes (PUs) and their widespread uses in various industries such as coatings, adhesives, and on the other hand, increasing the environmental concern to reduce VOC during production or application of  products, waterborne PUs have attracted much attention.
    Methods
    In this study, a group of self-colored-PUs based-on isophorone and hexamethylene diisocyanate, PEG-400 and an azo-diol were synthetized. Dimethylol propionic-acid (DMPA) and N-methyl-diethanolamine (NMDA) were used as internal ionic groups, and then converted to the corresponding anionomer or cationomer using triethylamine or iodomethane, and finally dispersed in water by addition of water (PUDs). The effect of the anionizing group type and location (inner block (C) or outer block (T)), degree of neutralization and solid content of PUDs was studied on their dispersion viscosity and stability, color and particle size. The thermal properties, morphology, scratch resistance, and color migration of polymer films were studied. These studies were performed by rotational viscometry, DLS, FTIR and NMR spectroscopy, XRD, DMTA, TGA and DSC techniques.  
    Findings
    The results indicate that anionomers are orange to reddish-fire-brick, and show increased viscosity and reduced particle size by increasing solid content. They showed decreased viscosity and increased particle size by reducing the degree of neutralization. Polymers with DMPA-T block, in higher solids content, have higher dispersion stability and smaller particle size than polymers with DMPA-C block. The cationomers are reddish-brown to dark-magenta. Cationomers with NMDA-C block exhibited smaller particle size and thermal stability than polymers with NMDA-T block. Generally, anionomers exhibited greater dispersion stability, lower particle size, and higher water absorption, scratch resistance and thermal stability than cationomers. T5% of PUD-DMPA-T and PUD-DMPA-C were 27°C and 250°C; respectively.
    Keywords: polyurethane anionomer, polyurethane cationomer, water dispersion, self-colored polymer, Synthesis
  • Mojdeh Sadat Mirshafiei, Soheil Boddohi * Pages 539-550
    Hypothesis: In this work, hyaluronic acid-aloevera (HA-AV) nanoparticles were prepared by nanoprecipitation method. Both HA and AV have shown great biocompatibility potential as antibacterial agents. Also chemical crosslinking of these two materials by esterification reaction could change stability and biodegradability. Doxycycline was selected as a drug model and encapsulated by HA-AV nanoparticles.
    Methods
    Aloevera powder was prepared from the plant leaf and characterized by FTIR and NMR. The synthesis of HA-AV was carried out through esterification reaction. Size and shape of nanoparticles were measured by dynamic light scattering (DLS) and scanning electron microscopy (SEM). Anti-bacterial test was obtained against Staphylococcus aureus and Escherichia coli bacteria and also minimum inhibitory concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC) were measured.
    Findings
    Average size of each particle before and after drug loading was about 118 nm and 171 nm, respectively. Doxycycline with an optimum concentration of 200 µg/mL was loaded, and drug loading content of 5.43% and drug loading efficiency of 40.14% were obtained. The sustained release profile showed 93.4% release during 16 days in PBS buffer solution. The results showed that the nanocarriers affected on both bacteria but the growth inhibitory loop was greater in Staphylococcus aureus. The cell viability test of nanocarriers was performed on NIH3T3 cell line by MTT assay method and nanoparticles containing 10 μg/mL of drug were selected as an appropriate concentration. Overall, this study has demonstrated that HA-AV nanocarriers can potentially be suitable for controlled release of doxycycline as a therapeutic agent for treatment of infectious diseases.
    Keywords: nanoparticles, hyaluronic acid, aloevera, doxycycline, sustained release
  • Ali Bali Eslami, Majid Peyravi *, Mohsen Jahanshahi, Hamzeh Hosseinpour Pages 551-561
    Hypothesis: Despite the wide application of nanofiltration (NF) membranes in aqueous solutions, their potential usage in the treatment of organic solution has been considered. However, it is still a challenge to develop polymeric solvent resistant nanofiltration membranes (SRNF) that can be applied in a broad range of organic solvents. There are many polymers with high resistance to solvents such as polyimide (PI) and polybenzimidazole (PBI) which used for making ultrafiltration membrane for SRNF. Poly(2,5-benzimidazole) (ABPBI) is a sort of polymer with similar or even better chemical structure than PBI.
    Methods
    At first, a high-purity poly(2,5-benzimidazole) (ABPBI) polymer was synthesized. In the next step, ABPBI and polyvinylidene fluoride (PVDF) membranes were synthesized. TFC polyamine membranes were prepared by the interfacial polymerization (IP) of polyethylenimine and cyanuric chloride. Finally, the physical and chemical structure as well as chemical stability and membrane performance of UF and TFC membranes obtained by ABPBI polymer were evaluated and compared with those of PVDF membrane.
    Findings
    Chemical stability tests including solubility, gel content and swelling degree indicated much higher stability of ABPBI membrane. The swelling degree in ethanol, methanol and n-hexane for ABPBI and PVDF membranes were 0.0132, 0.175, 0.01 and 0.9, 0.808, 0.34, respectively. The water fluxes for ABPBI-PA and PVDF-PA membranes were 20 and 26 kg/m2.h and the rejection for 10 ppm aqueous solution of crystal violet (CV, 408 g/mol) was 85 and 81, respectively.
    Keywords: thin film composite membrane, poly(2, 5-benzimidazole), organic solvent nanofiltration, polyamine top-layer, chemical stability
  • Marziyeh Ranjbar, Mohammadi *, Hanieh Shaki, Saeed Kargozar Pages 563-574
    Hypothesis: Among nanostructures, nanofibers and nanoparticles have a tremendous efficiency in tissue engineering and controlled release of drugs due to their high specific surface area and excellent biocompatibility.
    Methods
    The production of nanofibrous scaffolds from polylactic acid (PLA), gelatin (Gel) and graphene (G) has been conducted in order to investigate their application in bone tissue engineering. The use of a combination of natural and synthetic polymers resulted in simultaneous use of the appropriate mechanical stability of PLA and the unique biological properties of Gel. The loading of graphene in the Gel/PLA structure caused the formation of nanofibrous mat with great resemblance to bone tissue. For the production of scaffolds from two mentioned polymers, the dual electrospinning method was applied. Gelatin solution was injected from a syringe and PLA or PLA-G solutions from another syringe.
    Findings
    The morphological properties of the produced scaffolds showed that the addition of graphene to PLA solution reduced the diameter of the fabricated fibers, significantly. The addition of Gel to PLA and graphene to Gel/PLA decreased the contact angle of the samples. Gel/PLA-G hybrid nanofibers revealed good biocompatibility in the presence of human osteosarcoma cells, and no trace of cellular toxicity was observed. The cells grown on the scaffolds exhibited a spindle-like and broad morphology and almost uniformly covered the entire mat structure. The fabricated nanofibers due to smooth and nanofibrous morphology, good cellular behavior and higher hydrophilicity can be a good candidate for use in bone tissue.
    Keywords: gelatin, polylactic acid, graphene, hybrid nanofibers, bone tissue
  • Hesam Omranifard, Mohammad Hossein Abbaspour, Fard, Mehdi Khojastepour *, Ali Dashti Pages 575-592
    Hypothesis: The pyrolysis process of bioplastics, prepared from a mixture of two animal proteins and whole potato flour, was studied and their kinetics and thermodynamic behavior during pyrolysis was investigated. The proteins used in this study included whey protein and bovine gelatin, which were extracted from the wastes of animal breeding and processing industries.
    Methods
    To study kinetics of thermal decomposition, various isoconversional methods including Friedman, Flynn-Wall-Ozawa, Kissinger-Akahira-Sunose, and Starink were used and the kinetic parameters of thermal decomposition were calculated for bioplastic samples consisting of bovine gelatin-whole potato flour (BG), whey protein-whole wheat flour (Wh) and whole potato flour (P) as control.
    Findings
    The results showed that the variation in activation energy calculated by the Friedman method for BG, Wh and control (P) bioplastic samples was 60.15-214.65 kJ/mol, 59.16-264.07 kJ/mol and 50.38-216.68 kJ/mol, respectively. Prediction of reaction model using Criado’s method in the conversion ranges of 0.1-0.4, and 0.1-0.9, in order to cover the behavior of the bioplastics in two modes of processing and producing renewable energy, respectively, showed that in all investigated bioplastics, Valensi model (D2) in processing mode and Jander model (D3) in the second mode had the best linearity coefficient (R2) between theoretical master plots and experimental reduced rates. Thermodynamic analysis showed that the maximum enthalpy change for BG was observed in the conversion of 0.5 and was equal to ~210 kJ/mol and for the control and Wh bioplastics were observed in the conversion of 0.6 and were equal to ~259 kJ/mol and ~212 kJ/mol, respectively. The results of this study not only determined the thermal behavior of potato-based bioplastics at different temperatures and the thermal decomposition process, but also helped to generate renewable energy from bioplastic wastes.
    Keywords: renewable energy, blend bioplastic, pyrolysis, isoconversional method, potato