بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق، سنتز نانوذرات سیلیکاي عاملدار شده با مورفولوژي قابل کنترل به منظور تولید نانوکامپوزیتهاي آلژینات - سیلیکا و استفاده از آن در کشت سه بعدي سلولهاي یوکاریوتیک مورد بررسی قرار گرفت. در مرحلهي اول این تحقیق نانوذرات سیلیکا دراندازههاي مختلف با استفاده از روش حذف الگو تهیه شد. نانوذرات به دست آمده داراي اندازههاي 165 تا 660 نانومتر بودند. در مرحله دوم نانوذرات سنتز شده با استفاده از ترکیب آمینواتیل آمینوپروپیل تريمتوکسیسایلین آمیندار شدند.
در این مرحله اثر غلظت این عامل آمینی بر روي میزان بار سطحی نانوذرات مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج اندازهگیري پتانسیل زتا نشان داد با افزایش غلظت این ماده، بار سطحی نانوذرات به میزان قابل توجهی مثبت میشود. در مرحلهي نهایی نانوکامپوزیت آلژینات- سیلیکا به منظور توسعه بسترهاي زیستسازگار براي کشت سهبعدي سلولهاي یوکاریوتیک تهیه شد. مقاومت مکانیکی و پایداري دانههاي نانوکامپوزیتی تهیه شده در مقایسه با دانههاي آلزیناتی به مراتب بهبود یافته و نتایج اولیه کشت سلولی مناسب بودن این بستر براي چنین کاربردي را نشان داد.
.1 مقدمه خواص منحصر به فرد نانوذرات سیلیکا نظیر پایداري مکانیکی و شیمیایی بالا، زیستسازگار بودن، غیرسمیبودن و شیمی سطح انعطافپذیر باعث استفاده از این ذرات در زمینههاي مختلفی مانند دارورسانی و ژنرسانی هدفمند 1 - و - 2، زیستحسگرها - 3 - ، پرکنندهي پلیمرها - 4 - و کشت سلولهاي پروکاریوتی و یوکاریوتی - 5و - 6 شده است. تحقیقات مربوط به کپسولهکردن سلولهاي حیوانی در یک غشاي فیزیکی در اوایل دهه 1950 آغاز شد.
آلژینات1 یک پلیمر طبیعی است که به خاطر خواص زیستسازگاري که دارد به طور گستردهاي براي کپسولهکردن سلولهاي یوکاریوتی استفاده میشود . - 7 - وجود بار منفی بر روي سطح سلولهاي حیوانی و بار منفی موجود در ژل آلژینات و همچنین عدم استحکام مناسب آن، کشت سلولهاي حیوانی را در این نوع ژلها با مشکل مواجه کرده است. این موضوع باعث شده است تا محققین به دنبال راههایی براي اعمال بار مثبت و همچنین ایجاد استحکام لازم در ژلهاي آلژینات باشند.
پلیمرهاي پلیاللیزین - 8 - 2، کیتوزان - - 9، پلیمتیلنکوگوانیدین - 10 - 3 از موادي هستند که بدین منظور استفاده شدهاند. زیستسازگاربودن، استحکام و بار مثبت سطحی نانوذرات عاملدار شدهي سیلیکا باعث شده تا این نانوذرات گزینهي مناسبی در تولید نانوکامپوزیتهاي آلژینات- سیلیکا به منظور بهبود کشت سه بعدي سلولهاي یوکاریوتی به شمار آیند. در این گزارش نتایج مربوط به ساخت و عاملدار کردن نانوذرات سیلیکا و تولید نانوکامپوزیت آلژینات- سیلیکا ارائه شده است.
.2 مواد و روشها
.1-2 مواد آزمایش: تترااتیلاورتوسیلیکات - TEOS - ، ستیلتريمتیلآمونیومبرمید - CTAB - 1، آمونیومهیدروکسید - %32-28 - ، آمینواتیل آمینوپروپیل تريمتوکسیسایلین - EDS - 2، استون، اسیدهیدروکلریک 12 - مولار - ، اتانول بدون آب، استیک اسید - %100 - ، سدیم آلژینات، کلسیمکلرید.
.2-2 تولید نانوذرات سیلیکا : براي سنتز نانوذرات سیلیکا از روش حذف الگو استفاده شد . - 11 - براي خارجسازي سورفکتنت از شبکهي نانوذرات، نانوذرات خشک شده در 50 میلیلیتر اتانول و 2 میلیلیتر اسید هیدروکلریک به مدت 6 ساعت در 60 درجهي سانتیگراد ریفلاکس شدند . - 12 - باقیماندهي سورفکتنت با حرارتدهی در کوره در 600 درجهي سانتیگراد خارج شد. در این قسمت اثر افزایش مقدار TEOS به عنوان ماده پیشساز سیلیکا بر اندازه نانوذرات سیلیکا مطالعه شد.
.3-2 عاملدارکردن نانوذرات سیلیکا: براي عاملدارکردن نانوذرات سیلیکا 50 میلیگرم از نانوذرات در محلولی حاوي 4/6 میلیلیتر اتانول بدون آب و 0/2 میلیلیتر آب دیونیزه، در حمام اولتراسونیک به مدت 10 دقیقه پراکندهسازي شد. پس از یکنواخت شدن سوسپانسیون، استیکاسید و EDS به محلول اضافه و محلول به مدت 60 دقیقه همزده شد. نانوذرات عاملدار شده توسط اتانول بدون آب و آب دیونیزه شستشو شدند.
.4-2 تولید نانوکامپوزیت آلژینات- سیلیکا: براي تهیه نانوکامپوزیت آلژینات- سیلیکا نانوذرات سیلیکا به محلول 2درصد از آلژینات اضافه شدند. سوسپانسیون به دست آمده پس از همزدن و یکنواخت شدن با استفاده از سرنگ مناسب به صورت قطرهقطره به محلول کلسیم کلرید در حال همزدن اضافه شد. در نتیجهي جایگزینی یونهاي کلسیم با یونهاي سدیم دانههاي ژلهاي آلژینات-سیلیکا تشکیل شد.
.5-2 آنالیز نانوذرات: اندازه و مورفولوژي نانوذرات با استفاده از دستگاه SEM3، میزان بار سطحی آنها با استفاده از دستگاه ZetaSizer تعیین شد. براي بررسی حذف سورفکتنت از آنالیز FT-IR استفاده شد. دانههاي ژلهاي آلژینات- سیلیکا با استفاده از میکروسکوپ نوري عکسبرداري شدند.
.3 نتایج در این تحقیق سنتز نانوذرات سیلیکا با استفاده از روش حذف الگو انجام شد. از آنجایی که حضور سورفکتنت در ساختار نانوذرات موجب کاهش خواص زیستسازگاري این ذرات میشود، لازم است از خارج شدن کامل سورفکتنت از ساختار این ذرات اطمینان حاصل کرد. شکل 1 نشاندهندهي نتایج به دست آمده از آنالیز FT-IR نانوذرات سیلیکا است. همانطور که مشاهده میشود با توجه به نمونه شاهد تهیه شده به روش استوبر - Stöber - که در آن از هیچ گونه سورفکتنتی استفاده نمیشود، و نمونههاي سیلیکاي تهیه شده به روش حذف الگو قبل و بعد از شستشو، نقاط مربوط به حضور سورفکتنت که ناشی ازحضور پیوندهاي - CH2- و -CH3 در طول موجهاي 1500، 2850 و cm-1 2870 حذف شدهاند.
در شکل 2، تصاویر SEM مربوط به نانوذرات سیلیکا ارائه شده است. همانطور که در این شکل مشاهده میشود این نانوذرات کروي بوده و با افزایش میزان TEOS - جدول - 1 اندازهي آنها افزایش مییابد. براي مثبتکردن بار سطحی نانوذرات سیلیکا از ترکیب EDS استفاده شد - جدول . - 2 نتایج آنالیز پتانسیل زتا که نشانگر بار سطحی است، نشان میدهد که میزان بار سطحی نانوذرات با افزایش غلظت حجمی از 0/5 درصد به 2 درصد افزایش یافته و با افزایش بیشتر به 4درصد تقریباً ثابت میماند. این پدیده را میتوان با پلیمریزه شدن ترکیب EDS در محلول در غلظت بالاي آن و در نتیجه عدم اتصال موثر آن بر روي نانوذرات مرتبط دانست.
