پردازش زيستي براي پوشاك و منسوجات هوشمند

1- مقدمه
2- رفتار پشم با آنزيم ها
3- افزودن آنزيم ها به پنبه
4- اصلاح آنزيمي الياف مصنوعي
5- ابريشم عنكبوتي
6- الياف (فيبرهاي) هوشمند
7- نتيجه گيري






1- مقدمه
استفاده از آنزيم ها در فرآوري مواد غذايي، صنايع چرم و كاغذ، به عنوان پودرهاي شوينده، و در فرايند و سايزينگ توليد نخ كاملاً تثبيت شده است. اما بيوكاتاليز نيز وارد چرخه پردازش منسوجات شده است. آنزيم ها، يعني بيوكاتاليزهاي داراي فعاليت ويژه و گزينشي، امروزه به وسيله فرايندهاي بيوتكنولوژيكي (زيست فناوري) به مقادير زياد و كيفيت ثابت توليد شده اند و بنابراين در فرايندهاي با مقياس بزرگ كاربرد دارند.
از ديدگاه كاربردهاي جديد كه حاصل طراحي آنزيم هاي مربوط به فرايندهاي ويژه است، يك تقاضا براي اشتراك مساعي بين بيوشيمدان ها و شيميدان هاي نساجي وجود دارد.
علاوه بر الياف پروتئيني طبيعي مانند پشم و ابريشم و الياف سلولزي طبيعي مانند پنبه، كتاب و شاه دانه، الياف مصنوعي داراي اهداف فرايندهاي بيوكاتاليزي نيز هستند. در اندودكاري پنبه اي به جاي فرايندهاي شيميايي به طور گسترده از فرايندهاي آنزيم- كاتاليز استفاده شده است. علاوه بر بيواستوئينگ و اندودكاري زيستي كه كاملاً شناخته شده اند، ويژگي هايي مانند Modifiad harde, used look به وسيله اندودكاري آنزيمي شناسايي شده است. به علاوه، پتانسيل براي جايگزيني پشم شويي قليايي در معالجه با پنبه، با استفاده از آنزيم هايي مانند پكتيناس وجود دارد. كاتالازها براي نابود كردن پروكسيد باقيمانده در حمام هاي سفيد شويي، آسان كردن استفاده مجدد از ليكور ممكن افزوده مي شوند كه منجر به يك فرايند دوستانه محيط زيست و مؤثر از نظر هزينه مي‌گردد. در اندود كردن پشم در آنزيم ها (بيشتر پروتزها) براي دستيابي به خاصيت ضدچروك استفاده مي شود. خواص منسوجات پشم مانند كار با دست، سفيدي و براقيت به وسيله واكنش آنزيم هاي كاتاليزي بهبود يافته است. در مراحل اوليه حلاجي پشم مانند كربونيزاسيون و پشم شويي خام دورنماي كاربرد آنزيم ارزيابي شده است. علاوه بر اين فرايندهاي زيستي توصيف شده منجر به كاهش دانه سازي و بهبود رنگ پذيري مي شود. صمغ زدايي ابريشم در گذشته به كمك صابون قليايي يا اسيديصورت مي گرفت كه اكنون پروتز مي شود، براي بهبود كيفيت و ثبات الياف كتان يك رطوبت دهي آنزيمي ويژه جايگزين رطوبت دهي ميكرو بيال يا شبنمي شده است. به علاوه، رنگ پذيري ابريشم به وسيله تنزل آنزيم كاتاليزي مواد پكتيك بهبود يافته است بدون اينكه آسيبي به اجزاء سلولزي وارد شود. شاه دانه از نظر آنزيمي با توجه به تبلورپذيري، دسترس پذيري و «ساختار منفذدار» اصلاح شده است. از طريق فيبريلاسيون كنترل شده و آنزيم كاتاليزي الياف ليوسل، اثر معروف به «پوست هلويي» ايجاد شده است. گستره وسيعي از كاربردها و دورنماهاي زيادي جهت استفاده از آنزيم ها در پردازش منسوج وجود دارد كه به تأثير مثبت بر محيط زيست منتهي مي گردد. در اين فصل توسعه هاي جديد در زمينه پردازش آنزيمي منسوجات را بررسي نموده و درباره مزيت ها و محدوديت هاي اين فرايندهاي اندودكاري (تكميلي) بحث مي كند.
استفاده از آنزيم ها در فراوري مواد غذايي، صنايع چرم و پوشاك، به عنوان افزودني در پودرهاي شوينده و دسايزينگ توليد نخ تثبيت شده است. در حال حاضر، فرايندهاي آنزيمي گسترش يافته اند، كه هدف آنها اصلاح ظاهر و عملكرد منسوجات پشم و پنبه است.
آنزيم ها بيوكاتاليزهايي با فعاليت ويژه و انتخابي هستند و واكنش هاي متمايز را شتاب بخشيده و بعد از واكنش بدون تغيير باقي مي مانند. از ديدگاه اكولوژيكي و اقتصادي، پارامترهاي واكنش مناسب فرايندهاي آنزيم كاتاليزي و احتمال وجود آنزيم هاي داراي چرخه مجدد به ويژه جالب است. امروزه، آنزيم ها به وسيله فرايندهاي بيوتكنولوژيكي به مقدار زياد و با كيفيت ثابت توليد مي شوند، بنابراين امكان استفاده از آنزيم ها در فرايندهاي بزرگ وجود دارد. پيشرفت در زمينه مهندسي ژنتيك به توليد كنندگان آنزيم توانايي طراحي يك آنزيم براي يك فرايند خاص را مي دهد مثل بهينه با توجه به پايداري دما يا PH . طراحي يك آنزيم براي يك هدف خاص نياز به درك عمل كاتاليتيك آنزيم بر روي يك ماده خاص دارد. يعني در مورد ماده فيبر طبيعي، طراح يك فرايند آنزيمي بايد دانش خاصي در مورد مورفولوژي پشم يا پنبه، تأثير يك آنزيم خاص بر اجزاء فيبر و در نتيجه بر خواص كلي ماده فيبر داشته باشد. علاوه بر اين، براي ارزيابي فرايند آنزيم، نتايج عمليات آنزيمي بايد با نتايج پردازش شيميايي معمولي مقايسه گردد. اولين فرايند آنزيمي در اندودكاري منسوج فرآيند دسايزينگ با استفاده از آميداز بود. بسياري از عرصه هاي اندودكاري منسوج از آن پس گشوده شده است. امروزه، چشم انداز در زمينه توسعه اندودهاي فشاري و بادوام جديد براي پنبه وجود دارد مانند اتصال عرضي در زمينه حذف رنگ پخش شده و در زمينه تركيب كردن الياف مصنوعي. به علت ماهيت پروتئيني آنزيم ها، ايمني استفاده از آنزيم ها اغلب مورد سئوالاست چون استنشاق مكرر ماده پروتئيني مي تواند باعث واكنش هاي آلرژيك در بعضي افراد شود. توجه به اين نكته مهم است كه هيچ شواهدي كه نشان دهد آلرژي‌هاي آنزيمي از طريق تماس پوستي منتقل شده اند وجود ندارد. با آنزيم هاي توان با اطمينان كار كرد و همچنين با تجهيزات محافظ شخصي مناسب، در طرح توليد از ذرات آنزيم و فرمولاسيون هاي پودري بايد اجتناب كرد. در حالي كه فرمولاسيون هاي دانه اي (با قابليت غباري پايين) و مايع (با فعاليت مكانيكي در رگ هاي بسته) را مي توان توصيه كرد. پتانسيل بارز براي آنزيم قابل توجه است. يك مطالعه به ازاي بيانر آن است كه از سال 1992 مبلغ 350 ميليون دلا بايد به 588 ميليون دلار در سال 2000 رسيده باشد و بيشترين دغدغه درباره كاربردهاي جديد آن در صنايع كاغذسازي، شيميايي و داروسازي و در بازيابي زباله ها باشد.