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Articolo pubblicato il 17-01-2005
di Cosimo Carfagna, Antonella De Maria
Università di Napoli "Federico II"
Numero 11-12 - Anno 2
17 Gennaio 2005
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 Applicazioni tessili delle ciclodestrine
Le ciclodestrine (CD) sono degli oligosaccaridi ciclici (figura 1) che contengono, generalmente, da sei a otto unità D-glucopiranosidiche. Le tre forme più comuni (figura 2) sono la a-CD (6 unità), la ß-CD (7 unità) e la y-CD (8 unità, in figura 1).
Figura 1: y-CD
Figura 2: Rappresentazione schematica delle ciclodestrine a, ß, y
Tali macromolecole, grazie alla formazione di legami d'idrogeno intramolecolari, assumono una struttura tridimensionale rigida di tipo toroidale, con una superficie esterna che contiene gruppi -CH2OH ed una cavità interna che risulta essere idrofobica. Quest'ultima ha dimensioni che dipendono dal numero di unità costituenti la ciclodestrina.
La presenza della cavità insieme con la solubilità in acqua, derivante dalle funzionalità alcoliche idrofiliche, conferisce alle ciclodestrine l'abilità di complessazione in soluzione acquosa.
Con molecole organiche le ciclodestrine tendono a formare un composto di inclusione 1:1, con l'ospite all'interno della cavità. La forza spingente per l'inclusione coinvolge una varietà di contributi quali accordo sterico, effetti idrofobici, interazioni di van der Waals, interazioni dipolo-dipolo, interazioni elettrostatiche e legami d'idrogeno.
In base a quanto detto, risulta evidente che le ciclodestrine, relativamente economiche e disponibili commercialmente, sono una classe di enorme importanza come host, con una grande varietà di usi industriali nei settori alimentari, cosmetici e farmaceutici, come agenti per il lento rilascio e il veicolo di composti. Le ciclodestrine possono essere impiegate anche come sostanze ausiliarie nell'industria tessile. In questo campo, i tipi di applicazioni si distinguono a seconda che le ciclodestrine vengano ancorate ai tessuti o meno.
Nel primo caso, il metodo di ancoraggio da realizzare dipende dal tipo di tessuto che si intende funzionalizzare, cioè dal tipo di materiale polimerico. A tale scopo è possibile utilizzare metodi chimici o fisici. L'ancoraggio chimico prevede l'utilizzo di derivati delle ciclodestrine, che possiedono gruppi in grado di reagire con gruppi funzionali presenti sul tessuto, come ad esempio gruppi idrossilici delle fibre di cotone. Oppure si può ricorrere all'ausilio di agenti compatibilizzanti in grado di legarsi chimicamente sia al tessuto che alla ciclodestrina.
Il fissaggio permanente con metodi fisici, impiegato in particolare sulle fibre sintetiche, è possibile con derivati ciclodestrinici con lunghe catene alchiliche o altri gruppi idrofobici. La parte idrofobica delle ciclodestrine sostituite migra nella fibra ad una temperatura superiore a quella di transizione vetrosa. Le molecole di ciclodestrine, che presentano i gruppi esterni idrofilici, rimangono sulla superficie della fibra.
Le ciclodestrine una volta ancorate non possono essere rimosse con lavaggio e gli usi possono essere molteplici.
Si possono realizzare ad esempio tessuti resistenti ai cattivi odori, in quanto le ciclodestrine fissate sul tessuto sono capaci di complessare le sostanze nelle loro cavità prevenendo o riducendo in modo sostanziale così la formazione di cattivi odori. La ciclodestrina inglobata nel tessuto sarà come una spugna in grado di ingabbiare il cattivo odore non consentendo che esso si leghi alle fibre e quindi neutralizzandone l'effetto. Ovviamente la pulizia del tessuto con le ciclodestrine è necessaria al pari di quelli privi di ciclodestrine.
Oppure, prima di indossare un tessuto con ciclodestrine ancorate, le cavità possono essere riempite con una fragranza. la cui introduzione può avvenire durante il lavaggio o semplicemente spruzzando del profumo. Le molecole di profumo vengono incapsulate nelle cavità delle ciclodestrine e non evaporano. Queste sono trattenute per un lungo periodo, al fine del rilascio delle molecole di profumo è necessaria la presenza di acqua. In pratica, anche le piccole quantità di acqua rilasciate dalla pelle sono sufficienti a liberare le molecole di profumo e, infatti, ciò accade quando si indossa un capo. Simultaneamente le molecole organiche costituenti i cattivi odori vengono complessate, andando a riempire le cavità precedentemente occupate dal profumo.
La complessazione o il rilascio di sostanze da ciclodestrine fissate può anche essere usato per applicazioni mediche. L'identificazione di composti organici "sequestrati" da pazienti permette lo sviluppo di nuovi metodi in medicina diagnostica. L'utilizzo di un tessuto con ciclodestrine permette di prelevare sostanze organiche del sudore da un paziente. Le sostanze trattenute dal tessuto vengono successivamente estratte ed analizzate con metodi cromatografici. Questo tipo di analisi può diventare complementare o alternativo ai test sul sangue o sulle urine, .
Infine, oltre alle sostanze cosmetiche, anche i farmaci sono fissati dalle ciclodestrine e, successivamente, rilasciati dal tessuto indossato, penetrando attraverso la pelle.
Si possono sfruttare le proprietà delle ciclodestrine sui tessuti anche senza legarle permanentemente alle fibre. In questo caso vengono utilizzati derivati delle ciclodestrine in detersivi e prodotti per la pulizia e la cura dei tessuti. Gli odori sgradevoli dei tessuti saranno rimossi, mediante complessazione, spruzzando il tessuto con una soluzione di ciclodestrine. Il complesso viene rimosso dalla superficie del tessuto meccanicamente. Per esempio durante la pulizia di un tappeto il complesso solido è rimosso insieme alle particelle di polvere, dopodichè il tessuto è completamente inodore perché il cattivo odore è allontanato e non mascherato. Le ciclodestrine o i loro complessi non asportati meccanicamente, essendo solubili in acqua, verranno rimossi al lavaggio successivo.
Cosimo Carfagna, direttore dell'Istituto di chimica e tecnologia dei polimeri del Cnr di Napoli
Link:
La rivoluzione della moda targata Cnr
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Autore: Cosimo Carfagna, Antonella De Maria
Università di Napoli "Federico II"
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