Title COSMETOTEXTILES - CARRIERS OF ACTIVE NATURAL SUBSTANCES TO THE SKIN Title (croatian) KOZMETO-TEKSTILIJE KAO PRIJENOSNICI AKTIVNIH TVARI PRIRODNOG PORIJEKLA NA KOŽU Author Iva Brlek Mentor Sandra Bischof (mentor)Committee member Tanja Pušić (predsjednik povjerenstva)Committee member Sandra Bischof (član povjerenstva)Committee member Srećko Valić (član povjerenstva)Granter University of Zagreb Defense date and country 2023, Croatia Scientific / art field, TECHNICAL SCIENCES Universal decimal classificationUDC ) 677 - Textile industry Abstract The main goal of this thesis was to determine the methodology best suited for the quantification of active substances on cosmetic textiles, before and after their release in washing cycles. Prior to development of methodology for quantifying active substances on cosmetotextiles, it was necessary to synthesise microcapsules. Active substances, α-tocopherol and immortelle essential oil were selected and three different types of microcapsules were synthesised (containing α-tocopherol, immortelle essential oil and mixture of α-tocopherol and immortelle essential oil). The synthesis was optimised and the best amount of active substance and ethyl cellulose, which plays the role of a membrane in the synthesised microcapsules, in rate 1:3, (oil: ethyl cellulose) was selected for further investigations. Both, α-tocopherol and immortelle essential oil are very sensitive to external influences and encapsulation was a logical choice to prevent their decomposition, i.e. premature evaporation during and after the application to textiles. The synthesised microcapsules were analysed gravimetrically and microscopically to determine their morphology and to detect the presence of oil in the microcapsules. Antioxidant analysis was performed and demonstrated using Electron Spin Resonance (ESR) technique. As expected, α-tocopherol showed very strong antioxidant activity, but immortelle essential oil as an active substance showed significant antioxidant potential as well. Microcapsules containing α-tocopherol and the ones containing immortelle essential oil were selected for application to textiles. Cotton fabric was selected as a potential cosmetotextile due to its natural origin, hydrophilic and pleasant characteristics in contact with the skin. Studies were also conducted on other textile materials (e.g. PES/cotton, silk, modal and liocel). Three different applications methods were carried out: impregnation, exhaustion and electrospinning. Exhaustion method has proven to be the most acceptable, as it allowed a uniform binding of the microcapsules to the textiles under controlled conditions of temperature, time and concentration of the chemicals, which was not the case with impregnation and electrospinning. VI SEM confirmed the presence and unchanged morphology of the microcapsules after application to textiles, while HPLC qualitatively and quantitatively confirmed the presence of α-tocopherol on textiles. UV spectrophotometry confirmed qualitatively and quantitatively presence of immortelle essential oil on the treated textiles and the antioxidant content of the cosmetotextile containing microcapsules with α-tocopherol and immortelle essential oil. Remission spectrophotometry was used to analyse the whiteness before and after processing the textiles. The results revealed unsignificant change in the whiteness of the material after processing with microcapsules. Additionally, the presence of α-tocopherol on the treated textile was qualitatively confirmed by the drop test through a simple visual determination of colour change. Application of microcapsules containing 8 % (by weight of the material) has not achieved antibacterial and bactericidal properties in tests with cosmetotextile containing essential oil during testing with: Klebsiella pneumoniae (KP), Acinetobacter baumannii (AB) and Staphylococcus aureus, although immortelle has an antibacterial effect according to the literature. The dermatological test (Patch test) was performed on 50 subjects and all patients were negative for the tested textile samples. Since the tested patients were most likely to have sensitised skin, we could conclude that the tested textiles are hypoallergenic. The textiles treated with microcapsules were subjected to a test for fastness to washing, rubbing and light to determine the binding of the microcapsules as well as their release during the usage. The cosmetotextile containing microcapsules of essential oil were found to have good light resistance (55.74 % of the active substance was still present on the cosmetotextile after the test), but they were not wash-resistant, as no essential oil could be detected on the textiles after 10 washing cycles. The obtained rubbing fastness results showed that the oil was gradually released when rubbed on the skin, which was a necessary precondition to classify prototype as a cosmetotextile. Cosmetotextiles prototype containing microcapsules of ethyl cellulose and immortelle essential oil developed within the thesis can be used for clothing in close contact with the skin.
Abstract (croatian) Glavni cilj ovog rada je utvrđivanje metodologije koja je najprimjerenija za kvantificiranje aktivnih tvari na kozmetotekstilijama, prije i nakon njihovog otpuštanja i pranja. Kako bi se mogla provesti istraživanja te razraditi metodologija za kvantificiranje aktivnih sredstava na kozmetotekstilijama za početak je bilo potrebno sintetizirati mikrokapsule. Za sintezu su odabrana aktivna sredstva α-tokoferol i eterično ulje smilja te su sintetizirane tri različite vrste mikrokapsula (one koje sadrže samo α-tokoferol, one koje sadrže samo eterično ulje smilja i one koje sadrže α-tokoferol i eterično ulje smilja). Provedena je optimizacija sinteze te je odabrana optimalna količina aktivnog sredstva i etil celuloze koja ima ulogu membrane u sintetiziranim mikrokapsulama u omjeru 1:3 (ulje:etil celuloza). α-tokoferol i eterično ulje smilja su vrlo osjetljivi na vanjske utjecaje te je kapsuliranje bio logičan izbor za sprečavanje njihovog raspada, odnosno prijevremenog gubitka za vrijeme i nakon nanašanja na tekstil. Provedene su analize aktivnih sredstava prije sinteze u svrhu karakterizacije. Na sintetiziranim mikrokapsulama su provedene analize: gravimetrijska; mikroskopske (skenirajući elektronski mikroskop (SEM), konfokalni laserski skenirajući mikroskop (CLSM)) pomoću kojih je utvrđena morfologija mikrokapsula te dokazana prisutnost ulja unutar mikrokapsula; kvalitativne i kvantitativne analize (visokoučinkovita tekućinska kromatografija (HPLC) i UV spektrofotometrija); Fourier-ova transformacijska infracrvena spektrofotometrija (FTIR) analiza te antioksidativna analiza. Antioksidativna analiza je provedena na „Institutu Ruđer Bošković“ koristeći elektronsku spinsku rezonanciju (ESR) analizu te je dokazana antioksidativnost svih sintetiziranih mikrokapsula. α-tokoferol je pokazao veoma snažnu antioksidativnu aktivnost, ali i eterično ulje smilja kao aktivna supstanca je isto pokazala značajni antioksidativni potencijal. Nakon provedenih ispitivanja sintetiziranih mikrokapsula, za aplikaciju na tekstil su odabrane mikrokapsule s α-tokoferolom i mikrokapsule s eteričnim uljem smilja. Pamučna tkanina je odabrana kao potencijalna kozmetotekstilija jer je pamuk prirodnog podrijetla, hidrofilan je i ugodan u dodiru s kožom. Istraživanja su provedena i na drugim VIII tekstilnim materijalima (PES/pamuk, svila, modal i liocel) kako bi se istražila mogućnost primjene i na drugim tekstilnim materijalima u budućim istraživanjima. Provedene su tri različite aplikacije mikrokapsula na tekstil: impregnacija, iscrpljenje i elektroispredanje. Aplikacija iscrpljenjem se pokazala najprihvatljivijom jer se na taj način omogućuje mikrokapsulama da se vežu na tekstil egalno i u kontroliranim uvjetima temperature, vremena i koncentracije kemikalija što kod impregnacije i elektroispredanja nije slučaj. SEM-om je potvrđeno prisustvo i ne promijenjena morfologija mikrokapsula nakon aplikacije na tekstil, dok je HPLC-om kvalitativno i kvantitativno potvrđeno prisustvo α-tokoferola na tekstilu. UV spektrofotometrijom je potvrđeno kvalitativno i kvantitativno prisustvo eteričnog ulja smilja na obrađenom tekstilu te antioksidativnost kozmetotekstilija koje sadrže mikrokapsule s α-tokoferolom i eteričnim uljem smilja. Remisijskom spektrofotometrijom je analizirana bjelina prije i nakon obrade tekstila, a rezultati su pokazali da ne dolazi do značajnije promjene u bjelini materijala nakon obrade s mikrokapsulama. Jednostavnim vizualnim određivanjem promjene obojenja pomoću Testa kapi (Drop test) kvalitativno je potvrđeno prisustvo α-tokoferola na obrađenom tekstilu. Primjenom 8 % mikrokapsula (na masu materijala) nisu postignuta antibakterijska i baktericidna svojstva kozmetotekstilija s eteričnim uljem smilja tijekom ispitivanja sa: Klebsiella pneumoniae (KP), Acinetobacter baumannii (AB) i Staphylococcus aureus (SA) iako prema literaturi smilje ima antibakterijsku aktivnost. Dermatološki test (Patch test) je proveden na 50 ispitanika i svi bolesnici su bili negativni na testirane uzorke tekstila. S obzirom da su testirani bolesnici koji imaju senzibiliziranu kožu s velikom vjerojatnosti može se zaključiti da su ispitivane tekstilije hipoalergene. Tekstilni materijali obrađeni mikrokapsulama su podvrgnuti ispitivanju postojanosti na pranje, trenje i svjetlost kako bi se utvrdilo vezivanje mikrokapsula, kao i njihovo otpuštanje tijekom upotrebe jer je to najvažniji preduvjet da se takav tekstil uopće može nazvati kozmetotekstilijom. Nakon provedenih testova na postojanosti utvrđeno je da kozmetotekstilije koje sadrže mikrokapsule s eteričnim uljem smilja imaju dobru postojanost na svjetlo (nakon testa je na kozmetotekstiliji ostalo 55.74 % aktivne supstance), ali nisu postojane na pranje jer nakon 10 ciklusa pranja više nije bilo moguće detektirati eterično ulje na tekstilu. Dobiveni rezultati postojanosti na trenje ukazuju da IX se ulje postepeno otpušta prilikom trenja o kožu, što je u ovom slučaju poželjno jer se u protivnom razvijeni prototip tekstilije ne može kategorizirati kao kozmetotekstilija. UV spektroskopija se pokazala najboljom za kvantifikaciju eteričnog ulja smilja na kozmetotekstilijama. Ova analiza je jednostavna, rezultati su ponovljivi i male količine ulja je moguće detektirati navedenom analizom. Razvijeni prototip kozmetotekstilije pamučnog materijala s etil celuloznim mikrokapsulama koje sadrže eterično ulje smilja se može koristiti za odjevne predmete koji su u bliskom kontaktu s kožom (donje rublje, kratke majice, uske hlače, npr. tajice) te za maske za spavanje, posteljinu itd. u svrhu wellness tekstila.
Keywords
α-tocopherol
immortelle essential oil
microcapsules
cosmetotextiles
Keywords (english)
α-tokoferol
eterično ulje smilja
mikrokapsule
kozmetotekstilije
Language english URN:NBN urn:nbn:hr:201:248283 Promotion 2023 Study programme Title: Textile Science and Technology Type of resource Text File origin Born digital Access conditions Closed access Terms of use Created on 2023-11-20 13:30:51
