Luminescent cellulose fibers modified with Poly((9-Carbazolyl)Methylthiirane)

This article presents the results of research related to the development of cellulose man-made fibers with luminescent properties. The fibers were obtained from regenerated cellulose with the use of the N-Methylmorpholine-N-Oxide (NMMO) method for lyocell (Tencel) fiber formation. The method is named after the cellulose solvent (NMMO) used to obtain the spinning solution. Fibers are formed by the dry–wet spinning method. Due to the characteristic of the lyocell process, the fibers were easily modified to achieve luminescent properties with star-shaped organic compound poly((9-carbazolyl)methylthiirane) (KMT). Fibers were examined on their mechanical parameters with the use of Zwick Z2.5/TN1S tensile testing machine, and the results show the influence of the KMT concentration in the fiber matrix on mechanical parameters of the fibers. The study also attempted to determine the concentration of the modifier in the fibers with the use of UV-VIS Spectrofluorometer JASCO. The luminescent properties of fibers were estimated as well, using Jobin–Yvon spectrofluorometer FLUOROMAX–4, and the results are very promising as the fibers emit blue light in the range of visible light spectrum even for small concentrations of KMT (about 0.1 wt.%)

Cellulose fibers with luminescent properties

Głównym celem przedstawionej rozprawy doktorskiej było otrzymanie włókien celulozowych modyfikowanych organicznymi i nieorganicznymi związkami luminescencyjnymi do zastosowania w dokumentach i tekstyliach. Podstawowym celem badań było zbadanie wpływu rodzaju, stężenia i rozproszenia modyfikatorów w matrycy polimerowej włókna na jego mechaniczne i luminescencyjne właściwości, jak również na kolor emisji otrzymanych włókien. Włókna otrzymywane były z użyciem sucho-mokrej metody formowania z roztworów celulozy, otrzymanych poprzez bezpośrednie rozpuszczenie celulozy w N-tlenku-N-metylomorfoliny (NMMO). Modyfikatory luminescencyjne dodawane były podczas procesu przygotowania płynów przędzalniczych. Zbadano właściwości otrzymanych luminescencyjnych włókien. Widma wzbudzenia i emisji zostały wykonane na spektrofotometrze fluorescencyjnym. Charakterystyki rozmiaru cząstek modyfikatora i ich rozproszenia w matrycy włókien zostały przestudiowane z użyciem transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM). Wyznaczono również właściwości mechaniczne modyfikowanych włókien, jak również zbadano wpływ testów starzeniowych na właściwości luminescencyjne i mechaniczne włókien. Biorąc pod uwagę potencjalne zastosowanie otrzymanych włókien, przygotowano w warunkach laboratoryjnych próbki papieru zawierającego włókna luminescencyjne. Zbadano właściwości zmodyfikowanego papieru oraz wykonano analizę jego mikrostruktury z wykorzystaniem skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). W wyniku przeprowadzonych prac otrzymano włókna ze specjalnymi luminescencyjnymi właściwościami, gdzie związek luminescencyjny zamknięty jest w matrycy polimerowej włókien. Otrzymane włókna charakteryzują się dobrymi właściwościami mechanicznymi i luminescencyjnymi, z różnymi kolorami emisji. Testy starzeniowe wykazały, iż szacunkowa trwałość włókien wynosi nie mniej niż 10 lat oraz ich właściwości luminescencyjne zostają zachowane. Analiza SEM struktury papieru zawierającego luminescencyjne włókna pokazała, iż włókna są trwale wbudowane w jego strukturę i nie mają negatywnego wpływu na właściwości papieru. Dodatek włókien do papieru zapewnia możliwości zastosowania, takie jak: zabezpieczenia dokumentów i tekstyliów oraz znacznik kontroli anizotropii w procesie produkcji papieru.The main aim of the dissertation was to obtain cellulose fibers modified with luminescent organic and inorganic compounds for documents and papers application. The basic purpose of the research was to examine the influence of modifiers type, concentration and distribution in the polymer matrix of the fibers on their mechanical and luminescent properties, as well on the emission colour of obtained fibers. The fibers were formed with the use of dry-wet spinning method from cellulose solutions, obtained by direct dissolution of cellulose in Nmethylomorpholine- N-oxide (NMMO). Luminescent modifiers were added during spinning dope preparation process. The properties of obtained luminescent fiberswere examined. The excitation and emission spectra were performed on fluorescence spectrophotometer. The characteristics of modifiers particles size and distribution in fibers matrix were studied using transmission electron microscopy (TEM). The mechanical properties of modified fibers were also determined, as well as the influence of aging tests on mechanical and luminescent properties of the fibers. Taking into account the potencial applications of obtained fibers, laboratory production paper samples were prepared containing luminescent fibers, in order to examine their behavior as an additive in papermaking process. The properties of modified paper were examined and pictures of microstructure of paper were carried out by scanning electron microscopy (SEM) analysis. As a result of my PhD thesis the fibers with special luminescent properties were prepared. Due to the method of modification the luminescent agent is closed in polymer matrix of the fibers. This provides modification’s durability and increase the fibers usability. Obtained fibers are characterized by good mechanical and luminescent properties, with different colours of emission. Aging tests of the fibers showed that estimated durability of the fibers is no less than 10 years and the mechanical properties of fibers worsens of about 40% whereas the luminescent properties are preserved. SEM analysis of paper containing luminescent fibers showed that the fibers are permanently build into the paper's structure and have no negative influence on it's properties. Addition of the fibers to the paper provides application possibilities like documents and textile protection, as well as marker for anisotropy control in papermaking process

Microbial Symbionts Accelerate Wound Healing via the Neuropeptide Hormone Oxytocin

Wound healing capability is inextricably linked with diverse aspects of physical fitness ranging from recovery after minor injuries and surgery to diabetes and some types of cancer. Impact of the microbiome upon the mammalian wound healing process is poorly understood. We discover that supplementing the gut microbiome with lactic acid microbes in drinking water accelerates the wound-healing process to occur in half the time required for matched control animals. Further, we find that Lactobacillus reuteri enhances wound-healing properties through up-regulation of the neuropeptide hormone oxytocin, a factor integral in social bonding and reproduction, by a vagus nerve-mediated pathway. Bacteria-triggered oxytocin serves to activate host CD4+Foxp3+CD25+ immune T regulatory cells conveying transplantable wound healing capacity to naive Rag2-deficient animals. This study determined oxytocin to be a novel component of a multi-directional gut microbe-brain-immune axis, with wound-healing capability as a previously unrecognized output of this axis. We also provide experimental evidence to support long-standing medical traditions associating diet, social practices, and the immune system with efficient recovery after injury, sustained good health, and longevity.National Institutes of Health (U.S.) (Grant P30-ES002109)National Institutes of Health (U.S.) (Grant U01 CA164337)National Institutes of Health (U.S.) (Grant R01CA08854