بخشی از مقاله
چکیده
هیدروژلهای هوشمند قادر به پاسخگویی در برابر تغییرات محیطی هستند و این مواد زیستی، گزینههای مناسبی برای تهیه منسوجات هوشمند میباشند. بدینمنظور در این پژوهش سنتز نانوهیدروژل هوشمند آلجینات حساس به نور و خواص آن مورد بررسی قرار گرفتهاست. در مرحله اول، نانوهیدروژل آلجینات با روش امولسیون وارون و به کمک آهن - - IIکلرید سنتز شد و برای ارزیابی آن، از آزمون میکروسکوپ الکترونی پویشی - SEM - ، استفاده شد و سپس نانوهیدروژل بر روی کالای پنبهای تکمیل شد. در انتها، طی عملیات فراصوت، داروی فولیکاسید درون ساختار نانوهیدروژل تکمیلشده بر روی کالای پنبهای بارگذاری شد و میزان رهایش دارو بر اثر تابش نور فرابنفش و همچنین در محیط تاریک، با استفاده از اسپکتروفتومتری مورد ارزیابی قرار گرفت.
کلید واژه- آلجینات، آهن، پاسخگو به نور، فولیکاسید، هیدروژل هوشمند
-1 مقدمه
هیدروژلها، شبکههای سهبعدی متشکل از پلیمرها هستند که برخلاف دارابودن قابلیت آبدوستی زیاد، در آب نامحلول بوده و دارای کاربرد فراوان در زمینههایی مانند بیوتکنولوژی، کشاورزی، پزشکی، داروسازی و ... میباشند.[1] جهت بهبود خواص هیدروژلها و با افزایش نیاز روزافزون به هوشمندی در کاربردهای پزشکی و علم مواد، هیدروژلهای هوشمند طراحی شدند که این هیدروژلها در برابر محرکهای فیزیکی مانند نور، دما، فشار و یا محرکهای شیمیایی نظیر pH، تغییراتی در ساختار شبکهای، استحکام مکانیکی، نفوذپذیری و ... را از خود نشان میدهند و بهاینجهت هیدروژلهای هوشمند نامیده میشوند.[2]
در این میان، هیدروژلهای پاسخگو به نور به دلایلی نظیر انتقال سریع، رهایش کنترلشده و ...، مورد توجه بسیار قرار گرفتهاند. این هیدروژلها به دو دسته عمده تقسیم میشوند: -1 هیدروژلهای تخریبپذیر نوری که دارای گروههایی نظیر آزوبنزن در ساختارشان هستند و هنگامیکه ساختارشان تخریب میشود، دارو را رها میسازند. -2 هیدروژلهای حساس به دما مانند پلیان-ایزوپروپیلاکریلآمید که درون نانوساختارهای جاذب نور مادونقرمز - NIR - ، محبوس شدهاند و تحت فرآیند تغییر حجم و انبساط و انقباض قرار میگیرند تا رهایش صورت گیرد.[3]هیدروژلهای پاسخگو به نور اغلب از طریق اضافهکردن گروههای عاملی حساس به نور به درون شبکه هیدروژلی تهیه میشوند[4]
که در این راستا میتوان به گروههای عاملی آزوبنزن - با تغییر حالت سیس و ترانس - ، تریفنیلمتان - با تغییر ساختار کاتیونی و غیریونی - و اسپیروپیران - با تغییر ساختاری حلقه باز و بسته - و ... اشاره کرد.[5] در این میان، استفاده از آهن برای تهیه هیدروژل حساس به نور حائز اهمیت است و تغییر ظرفیت آهن بر اثر تابش نور و درحضور یک کربوکسیلیکاسید، موجب تغییر ساختاری هیدروژل[6] و هوشمندسازی آن میشود.در این پژوهش، از آلجینات که یک پلیمر زیستی طبیعی، آبدوست، زیستسازگار و زیستتخریبپذیر است و در مواردی نظیر حبس سلولی، انتقال دارو و تهیه داربست سلولی کاربرد دارد[7] استفاده شدهاست تا نانوهیدروژل آلجینات هوشمند سنتز شود و برای بررسی این هوشمندی از داروی فولیکاسید که برای رشد و سوختوساز سلولی مورد نیاز است استفاده شدهاست.
-2 تجربیات/تئوری:
1؛-2 مواد:
سدیمآلجینات - Daejung, Korea - ، نرمالهگزان - Merck, Germany - ، اسپن - Daejung, Korea - 80، کلریدآهن - - II چینی، سدیملاکتات - Panreac, Spain - ، فولیکاسید - CDH:Central Drug House Ltd, India - ، آب مقطر، اتانول 96% - شرکت نور زکریای رازی - ، پارچه پنبهای تاری پودی - شرکت ایران پوپلین - با وزن 168/57 گرم بر مترمربع، سطحفعالغیریونی - ADRASA, Spain - Adrasil Hp ، اسیدسیتریک - Sigma Aldrich, Germany - ، دیسدیمهیدروژنفسفات - Merck, Germany -
2؛-2 وسایل و تجهیزات:
ترازوی چهار رقم اعشار، غشا دیالیز سلولزی - سیگما، قطر 43 میلیمتر - ، همزن مغناطیسی - شرکت پلایدهآل پارس - ، دستگاه فراصوت پروبی - مدل 400R، ساخت شرکت فناوری ایرانیان پژوهشنصیر - فاپن - - ، هیتر، دستگاه پد آزمایشگاهی، دستگاه حمام فراصوت Germany - ، - Elmasonic P 60 H، دستگاه میکروسکوپ الکترونی پویشی SEM - مدل AIS 2100، شرکت SERON، ساخت کشور کره - ، دستگاه اسپکتروفتومتر انتقالی - Camspec M 350, United Kingdom - ، کابینت نوری فرابنفش
3؛-2 روش کار:
سنتز نانوهیدروژل آلجینات: در این پژوهش از روش امولسیون وارون آب در روغن برای سنتز نانوهیدروژل استفاده شد که مراحل آن بدینترتیب است: -1حل کردن سطحفعال غیریونی اسپن80 در فاز روغنی نرمالهگزان به مدت ده دقیقه با همزن مغناطیسی، -2افزودن محلول سدیمآلجینات و همزدن به مدت پنج دقیقه، -3انجام عملیات فراصوت به مدت بیست دقیقه و حاصلشدن امولسیون شیریرنگ، -4قرار دادن امولسیون در دمای آزمایشگاه به مدت سه روز - جهت نفوذ بهتر آب به فاز روغنی - ، -5همزدن و افزودن سدیملاکتات و تنظیم pH=7، -6حل کردن آهن - - IIکلرید در آب مقطر و افزودن آن به امولسیون تحت همزدن شدید، -7قرار دادن در یخچال به مدت یک روز، -8دیالیز با مخلوط آب و اتانول 96% به مدت 2 روز، -9خشککردن نانوهیدروژل حاصل بر روی لام و تحلیل نتایج توسط میکروسکوپ الکترونی پویشی.مقادیر مواد مورد استفاده برای سنتز نانوهیدروژل در جدول 1 آورده شدهاست.شستشوی کالای پنبهای و تکمیل آن با نانوهیدروژل آلجینات: ابتدا پارچه پنبهای در یک محلول آبی حاوی 2g/L سطحفعال غیریونی Adrasil HP و با 25:1 L:G در دمای 60 °C به مدت 45 دقیقه شستشو دادهشد و در نهایت پس از شستشو با آب، برای مدت 24 ساعت در دمای اتاق خشک شد.
سپس بهمنظور تکمیل پارچه پنبهای، محلول سوسپانسیونی شامل 6% ژل نسبت به وزن کالا، 2% وزن کالا اسیدسیتریک - جهت اتصال ژل به کالای پنبهای - و 1% وزن کالا، کاتالیزور دیسدیمهیدروژنفسفات در L:G 15:1 تهیه شد و پارچه مذکور پس از غوطهوری درون محلول مذکور، با استفاده از دستگاه فولارد با برداشت 70% پد شد. سپس جهت عملیات پخت، پارچه به مدت 2 دقیقه در دمای 110°C قرار گرفت. در مرحله بعد، پارچه تکمیلشده برای 24 ساعت در محیطی با رطوبت 100% قرار گرفت تا اکسیداسیون انجام شود.تکمیل پارچه پنبهای با استفاده از نانوهیدروژل آلجینات و بارگذاری فولیکاسید: در این مرحله پارچه پنبهای تکمیلشده با نانو-هیدروژل به مدت سی دقیقه درون حمامی حاوی فولیکاسید 0/025 - گرم فولیکاسید در 100:1 - L:G قرار دادهشد تا طی عملیات فراصوت، فولیکاسید وارد ساختار نانوهیدروژل گردد.
4؛-2 ارزیابی نانوهیدروژل سنتزشده با میکروسکوپ الکترونی پویشی:
در این پژوهش بهمنظور بررسی مورفولوژی نانوهیدروژل آلجینات، سطح نمونههای نانوهیدروژل سنتزشده و پارچه پنبهای تکمیلشده با نانوهیدروژل آلجینات و فولیکاسید، با طلا پوشش دادهشده و با استفاده از میکروسکوپ الکترونی پویشی تصاویری از آنها تهیه شدهاست.
5؛-2 ارزیابی رهایش فولیکاسید بر اثر تابش نور از پارچه تکمیلشده:
بهمنظور بررسی میزان رهایش دارو از پارچه تکمیلشده با نانوهیدروژل بر اثر تابش نور، نمونههایی از پارچههای تکمیلشده درون ظروف محتوی 20 میلیلیتر آب قرار دادهشدند و سپس نمونهها در دو محیط تاریک و در معرض نور فرابنفش قرار گرفتند. سپس در بازههای زمانی معین، مقدار 5 میلیلیتر از محتویات ظرف برای آنالیز برداشته شد و هر بار همین مقدار آب به ظرف اضافهشد. در نهایت میزان داروی فولیکاسید موجود در هر یک از محلولها در زمانهای مذکور با استفاده از روش اسپکتروفتومتری فرابنفش-مریی تعیین شد.
