Tobacco stalk lignocellulosic nanofibers characterization for pharmaceutical applications

Abstract

Lignocellulosic nanofibers derived from tobacco stalk can have countless applications in polymers composites, textile, cosmetics, and pharmaceuticals. Thus, it is important to evaluate biomass characteristics such as the presence of nicotine. In this study, nanofibers were obtained by mechanical fibrillation while cellulose content (0.5 and 2.0%) and drying methods were varied. Nanofibers were characterized by thin layer chromatography, 1H NMR, morphological analysis, α-cellulose content, Fourier transform infrared spectroscopy, X-ray diffraction and thermal analysis. Results demonstrate the absence of nicotine in tobacco stalk. The grinding mill process was efficient to produce by freeze - drying, nanofibers with fiber’s mean diameter of ~30 nm. Solid concentrations can influence the diameter of obtained fibers. Thermal stability increased and crystallinity decreased when alkali treatment was applied. The characterization techniques applied enable the evaluation of tobacco stalk and expanded its application to pharmaceutics.

Nanofibras lignocelulósicas derivadas do caule do tabaco podem ter inúmeras aplicações em compósitos poliméricos, tecidos, cosméticos e produtos farmacêuticos. Assim, é importante avaliar características da biomassa como a presença de nicotina. Neste estudo, as nanofibras foram obtidas por fibrilação mecânica, enquanto o teor de celulose (0,5 e 2,0%) e os métodos de secagem foram variados. As nanofibras foram caracterizadas por cromatografia em camada delgada, 1H RMN, análise morfológica, conteúdo de α-celulose, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, difração de raios-X e análises térmicas. Os resultados demonstram a ausência de nicotina no caule do tabaco. O processo de moagem foi eficiente para produzir por liofilização, nanofibras com diâmetro médio da fibra de ~ 30 nm. As concentrações de sólidos podem influenciar o diâmetro das fibras obtidas. A estabilidade térmica aumentou e a cristalinidade diminuiu quando o tratamento alcalino foi aplicado. As técnicas de caracterização aplicadas possibilitaram a avaliação do caule do tabaco e ampliaram sua aplicação na área farmacêutica.

Las nanofibras lignocelulósicas derivadas del tallo del tabaco pueden tener innumerables aplicaciones en compuestos de polímeros, textiles, cosméticos y productos farmacéuticos. Por tanto, es importante evaluar las características de la biomasa como la presencia de nicotina. En este estudio, las nanofibras se obtuvieron mediante fibrilación mecánica mientras se variaba el contenido de celulosa (0,5 y 2,0%) y los métodos de secado. Las nanofibras se caracterizaron por cromatografía en camada delgada, 1H RMN, análisis morfológico, contenido de α-celulosa, espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier, difracción de rayos X y análisis térmicas. Los resultados demuestran la ausencia de nicotina en el tallo del tabaco. El proceso del molino fue eficiente para producir mediante liofilización, nanofibras con un diámetro medio de fibra de ~ 30 nm. Las concentraciones de sólidos pueden influir en el diámetro de las fibras obtenidas. La estabilidad térmica aumentó y la cristalinidad disminuyó cuando se aplicó un tratamiento con álcali. Las técnicas de caracterización aplicadas permiten evaluar el tallo del tabaco y ampliar su aplicación a la industria farmacéutica.