بخشی از مقاله
خلاصه
زخمپوشهای هیدروژلی به دلیل نقش مناسب در التیام برخی زخمها و سوختگیها، در سالهای اخیر مورد توجه بسیاری پژوهشگران قرار گرفتهاند. ایجاد خاصیت ضد میکروبی در این هیدروژلها، میتواند تأثیر شایانی بر بهبود عملکرد آنها در التیام زخم داشته باشد. پرتوهای یونیزه کننده به دلیل عدم استفاده از واکنشگرهای شیمیایی، سترونسازی در حین فرآیند و امکان تهیه هیدروژل در ظرف بستهبندی شده و عدم نیاز به اختلاط در زمان واکنش، دارای مزیت نسبت به دیگر روشهای تهیه هیدروژل هستند. در مطالعه حاضر، با استفاده از پرتوهای یونیزه کننده الکترونی، هیدروژلی از آمیزه فیزیکی کتیرا و ژلاتین تهیه گردیده و امکان تهیه همزمان نانوذرات نقره در هیدروژل یاد شده بررسی گردید.
هدف از افزودن کتیرا، افزایش قدرت جذب و نگهداری آب و هدف از بارگذاری نانوذرات، ایجاد خاصیت ضد میکروبی در هیدروژل بود. برای این کار، محلول آمیزه فیزیکی ژلاتین و کتیرا با غلظت و ترکیب درصد معین تهیه و پس از افزودن غلظت معین نیترات نقره، با استفاده از دستگاه شتاب دهنده الکترون 10 مگا الکترون ولت با دز 35 کیلوگری پرتودهی شد. در ادامه، اثر عوامل ترکیب درصد کتیرا و غلظت نیترات نقره بر خواص هیدروژل شامل رفتار تورمی، محتوای ژل، سرعت از دست دادن آب در مجاورت هوا و خواص ضد میکروبی بررسی گردید.
با توجه به نتایج، افزودن کتیرا موجب افزایش معنیدار درجه تورم تعادلی و قدرت نگهداشت آب در هیدروژل گردید، به طوری که قدرت نگهداشت آب در هیدروژل پس از 5 ساعت گرماگذاری، از متوسط 41 به 52 افزایش یافت . با توجه به تصاویر میکروسکوپ الکترونی، نانوذرات نقره با اندازه متوسط 54 نانومتر و با توزیع یکنواخت در هیدروژل سنتز شدهاند. هیدروژل حاوی نانوذرات در آنالیز هاله عدم رشد میکروبی، خواص ضد میکروبی مناسبی در مقابل باکتریهای E.coli و S. aureus نشان داد. همچنین، بارگذاری نانوذرات نقره اثر معنیدار بر رفتار تورمی و محتوای ژل نداشت. با توجه به نتایج، هیدروژل یاد شده میتواند به عنوان یک گزینه امیدوار کننده برای آنالیزهای درونتنی درمان زخم مورد استفاده قرار گیرد.
کلمات کلیدی: زخم پوش هیدروژلی، ژلاتین، کتیرا، نانوذرات نقره، پرتو الکترونی، اثر ضد میکروبی
.1 مقدمه
هیدروژلها شبکههای سه بعدی پلیمری هستند که با جذب آب به جای حل شدن تا رسیدن به حالت تعادلی متورم میشوند. ویژگیهای منحصر به فرد هیدروژلها از جمله ظرفیت جذب میزان بالای آب، نزدیکی خواص زیستی به بافتهای زنده و حفظ خواص داروها در طول فرایند بارگذاری، موجب کاربرد فراوان آنها در زمینههای پزشکی و دارویی شده است. از نظر اجزای سازنده، هیدروژلها معمولاً از پلیمرهای طبیعی یا مصنوعی تهیه میشوند. پلیمرهای مصنوعی عموماً دارای ساختار یکنواختتر و شناخته شدهتری هستند، در مقابل تنشهای فیزیولوژیکی مقاومترند و علاوه بر فرآیندپذیری برای استفاده در فرآیند تولید دارای خاصیت تکرارپذیری هستند. ولی بزرگترین مشکل استفاده از آنها، زیستسازگاری و زیستتخریبپذیری پایین و توانایی ناکافی برای تقلید شرایط فیزیولوژیکی بافتهای زیستی هست.
از طرف دیگر، پلیمرهای طبیعی عموماً دارای ساختار کاملاً شناخته شدهای نیستند و تنوع بسیار زیادی در ساختار بسته به منبع استخراج و ... دارند. ولی به دلیل زیستتخریبپذیری و زیستسازگاری مناسب و ساختار مشابه بافتهای زیستی، در سالهای اخیر تهیه هیدروژلها از پلیمرهای طبیعی و همچنین اصلاح خواص هیدروژلهای تهیه شده از پلیمرهای مصنوعی با افزودن پلیمرهای طبیعی موضوع پژوهشهای گستردهای بوده است .[1] هیدروژلها از نظر نوع پیوندهای بین شبکه به گروههای شبکهای شده فیزیکی و شیمیایی تقسیم میشوند. نقطه ضعف هیدروژلهای فیزیکی، استحکام مکانیکی پایین و پایداری ناکافی در محیط بدن است.
هر چند با شبکهای شدن شیمیایی عمده این مشکل حل میشود، مواد سمی به کار رفته یا ایجاد شده در نتیجه واکنشهای شبکهای شدن شیمیایی، بزرگترین عیب سیستمهای شبکهای شده شیمیایی هستند. استفاده از پرتوهای یونیزه کننده یکی از روشهای تهیه هیدروژلهای شیمیایی است که دارای مزیتهایی نسبت به روشهای دیگر شیمیایی میباشد. یکی از مزیتها، انجام واکنش شبکهای شدن بدون نیاز به عوامل شبکهای کننده شیمیایی و مزیت دیگر انجام همزمان فرآیند سترونسازی در حین فرآیند تولید هیدروژل با پرتودهی است .[2] مهمترین پرتوهای یونیزه کننده مورد استفاده کنونی تابش گاما و پرتو الکترونی هستند.
ژلاتین پلیمری زیستی متشکل از مخلوط پروتئینهاست که از هیدرولیز کلاژن به دست می آید. ژلاتین به خوبی در آب گرم حل میشود و در ادامه با سرد شدن به دمای اتاق، حالت محلول باقی میماند. این ماده به طور گسترده در صنایع غذایی به عنوان ژله و عامل افزایش قوام و همچنین در صنایع داروسازی در تهیه کپسولهای نرم و سخت ژلاتینی استفاده میشود. همچنین هیدروژلهای تهیه شده از این ماده توسط پژوهشگران زیادی برای کاربرد در سامانههای رهایش دارو و مهندسی بافت ارزیابی شده است. شبکهای شدن شیمیایی ژلاتین با استفاده از شبکهای کنندههای شیمیایی مختلف مانند ژنیپین و گلوتارآلدهید انجام شده است. همچنین پرتودهی محلول ژلاتین منجر به شبکهای شدن این ماده و تشکیل هیدروژل میگردد. هیدروژل یاد شده در کنار دارا بودن خواص مفید خود، دارای استحکام کششی مناسبی نبوده و برای توسعه کاربرد، نیاز به بهبود انعطافپذیری، میزان جذب آب در شبکه و قدرت حفظ رطوبت دارد .[3]
کتیرا صمغی طبیعی است که از دستهای از گیاهان روینده در مناطق مرتفع آسیا در محدوده ترکیه تا افغانستان با نام گون آستراگالوس ترشح میشود. کتیرا درشت مولکولی پلیساکاریدی متشکل از مونوساکاریدهای اسیدی و آنیونی به همراه مقداری نمکهای کلسیم، منیزیم و پتاسیم و مقدار اندکی پروتئین است. این صمغ از یک بخش محلول و یک بخش نامحلول متورم شونده در آب تشکیل شده است. بخش نامحلول تورم پذیر در اکثر مراجع باسورین و بخش محلول تراگاکانتین یا تراگانتیک اسید نام داده شده است. بدنه اصلی کتیرا از مونومرهای آلفا-دی-گالاکترونیک اسید تشکیل شده است که با پیوندهای آلفا - 4 1 - به هم متصل شدهاند. در تعدادی از مونومرهای گالاکترونیک اسید زنجیره اصلی، گروه کربوکسیلیک اسید متیل استر جایگزین گروه کربوکسیل شده است.
کتیرا از زمانهای کهن در صنایع غذایی، آرایشی و بهداشتی، نساجی، کاشی و سرامیک و رنگ کاربرد داشته است. این صمغ در صنایع غذایی و دارویی به عنوان قوام دهنده، امولسیون کننده و پایدار کننده در محصولات مختلف استفاده میشود. بر اساس مطالعهای که در سال 2013 انجام شده است، کتیرا سهم 9 درصدی را در بین پلیمرهای طبیعی مورد استفاده در قرصهای رهایش تأخیری دارو دارد .[4] این ماده به دلیل خواص مطلوبش در سالهای اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته و پژوهشگران از آن برای تهیه هیدروژلهای شبکهای شده شیمیایی و فیزیکی، نانوذرات و میکروذرات، داربستهای الکتروریسی شده و فیلمهای پلیمری برای استفاده به عنوان سامانههای رهایش دارو، داربستهای مهندسی بافت، زخم پوشها و ... استفاده کردهاند .[7-5]
فیاض زاده و همکاران از مطالعات درونتنی روی موش آزمایشگاهی برای مشخص شدن اثر درمانی کتیرا در بهبود زخم استفاده کردند. این پژوهشگران با پوشاندن زخم موشها با لایهای از هیدروکلوئید کتیرا و مقایسه آن با نمونه شاهد، به این نتیجه رسیدند که کتیرا موجب افزایش سرعت بهبود و بسته شدن زخمها و همچنین موجب بهبود تشکیل بافت گرانوله و بازسازی مخاطی میشود .[8] همچنین مطالعه انجام شده توسط مقبل و همکاران بر روش خوکچه آزمایشگاهی، این نتایج را تأیید میکند .[9] با آگاهی از نقش و توانایی پرتوهای یونساز در ایجاد رادیکال آزاد بر روی گروه فنولی، توکل و همکاران در سال 2016 از پرتودهی الکترونی محلول کتیرای عاملدار شده با گروه فنولی تیرامین برای تهیه هیدروژل استفاده کردند . با توجه به نتایج این مطالعه، هیدروژل تهیه شده به دلیل داشتن ویژگیهای مطلوب میتواند به عنوان یک گزینه امیدوار کننده برای مهندسی بافت و تهیه زخم پوشها ارزیابی گردد .[10]
از مهمترین ویژگیهایی که برای زخمپوشهای مطلوب بیان شده است، فعالیت ضد میکروبی مناسب و همچنین داشتن اثر مثبت در تسریع و بهبود فرآیند ترمیم زخم است. عوامل ضد میکروبی، ترکیبات طبیعی یا مصنوعی هستند، که مانع رشد میکروب میشوند. بسیاری از فلزات سنگین و اکسیدهای فلزی یا در حالت آزاد و یا در غلظتهای بسیار پایین، برای میکروبها، سمی هستند. اکسید روی، اکسید مس، اکسید منیزیم، دی اکسید تیتانیوم و نقره برخی از مواد معدنی استفاده شده در ساخت پوششهای ضد میکروبی هستند. یانگ ژو و همکارانش هیدروژل ضد باکتربایی ژلاتین/کربوکسی متیل کیتوسان حاوی نانوذرات نقره را با استفاده از پرتوهای الکترونی تهیه کردند.
این هیدروژل دارای مدول فشاری و زیست سازگاری خوب و به واسطه افزوده شدن کربوکسی متیل کیتوسان به ساختار دارای ظرفیت جذب و نگهداری آب بالا بوده است. همچنین با افزودن نانوذرات نقره، فعالیت ضد میکروبی هیدروژل زیاد و التهاب در طول دوره بهبود کاهش پیدا کرده است .[11] در مطالعه حاضر تلاش شده است با افزودن محلول کتیرا به محلول ژلاتین یک شبکه در هم تنیده پلیمری تهیه شود که دارای خواص مناسبتری نسبت به هیدروژل تهیه شده از ژلاتین است. سپس خصوصیات هیدروژل تولیدی شامل رفتار تورمی و محتوای ژل به عنوان تابعی از ترکیب درصد پلیمرها بررسی گردیده است. در ادامه برای ایجاد خاصیت ضد میکروبی در ساختار هیدروژل، با استفاده از تکنیک پرتودهی نانوذرات نقره در سامانه یاد شده سنتز و خصوصیات ضد میکروبی و زیستسازگاری هیدروژل حاصل ارزیابی شده است.
.2 مواد و روشها
کتیرای خام ایرانی ترشح شده از گونه اصفهان1 از بازار تهیه و پس از جداسازی ناخالصیها، آسیاب و ذخیره شد. ژلاتین از شرکت مرک خریداری گردید. دیگر مواد آزمایشگاهی و حلالها، همگی از درجه آزمایشگاهی تهیه و بدون
