بخشی از مقاله
خلاصه
پلی وینیل کاپرولاکتام به دلیل زیست سازگار بودن، زیست تخریب پذیر بودن، میزان تورم مناسب و دارا بودن دمای انحلال بحرانی در محدوده ی مصارف پزشکی در سالیان اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این کار پژوهشی هیدروژل پلی وینیل کاپرولاکتام به روش پرتویی ساخته شد و رفتار تورم آن در محیط های آبی بررسی گردید. همچنین تاثیر دوز پرتودهی و غلظت مونومر اولیه بر درصد ژل شدن و نسبت تورم در دماهای مختلف مورد ارزیابی قرار گرفت. دمای انحلال بحرانی پایین تر - LCST - برای نمونه ی بهینه - تهیه شده با غلظت مونومر اولیه 15 درصد وزنی-حجمی و دوز پرتودهی 10 کیلوگری - به کمک آزمون های تورم با دما و گرماسنجی روبشی تفاضلی - DSC - ، 32-31 درجه سانتیگراد گزارش شد.
کلمات کلیدی: هیدروژل ، پلی وینیل کاپرولاکتام ، پرتودهی با گاما ، مواد هوشمند ، مواد حساس به دما ، دمای انحلال بحرانی ، رفتار تورم هیدروژل ، درصد ژل
.1 مقدمه
توسعه و استفاده از مواد زیستی - بیومتریال - جدید نقش مهمی در پیشرفت درمان بیماری ها و کیفیت سلامت دارد. در این میان مواد پاسخگو به محرک دسته ی مهمی از مواد زیستی را تشکیل می دهند. پژوهش های اخیر در زمینه ی مواد زیستی پلیمری بر تولید مواد جدید با سازگاری زیستی بیشتر، خواص مکانیکی بهتر و پاسخگویی بالاتر - نسبت به محرک های مختلف - تمرکز دارند. یکی از مهم ترین مواد پاسخگو به محرک، ژل های پاسخگو به محرک های مختلف هستند. توانایی تورم و جمع شدگی در حضور یا غیاب محیط آبی مهم ترین ویژگی هیدروژل هاست. دو عامل مهم و موثر بر رفتار تورم هیدروژل ها، میزان آب دوست بودن زنجیره های پلیمر و چگالی اتصالات عرضی - Crosslink density - هستند.
هیدروژل های حساس به محرک می توانند از طریق وجود کومونومر پاسخگو به محرک، در زنجیره ی اصلی - backbone - از یک ساختار شبکه ای یا بصورت گروه های جانبی، تهیه شوند. این هیدروژل ها توانایی تورم، جمع شدن، خم شدن یا حتی تخریب را در برابر محرک های خارجی دارند. این هیدروژل های پاسخگو به محرک، “هیدروژل های هوشمند” نیز نامیده می شوند. آن ها با تغییرات کوچکی در شرایط محیطی نظیر PH، دما، میدان الکتریکی، قدرت یونی و انواع نمک ها، بطور برگشت پذیر متورم و جمع می شوند.[1]
پلیمرهای پاسخگو به محرک توجه زیادی را در زمینه ی سیستم های رهایش داروی کنترل شده به خود جلب کرده اند. از آنجایی که مهم ترین محرک در کاربری رهایش دارو، دمای محیط می باشد، لذا پژوهش های گسترده ای در زمینه ی استفاده از پلیمرهای پاسخگو به دما در علم پزشکی و داروسازی صورت گرفته است. محلول پلیمرهای حساس به دما در دمای انحلال بحرانی پایین تر - LCST - جدایی فازی نشان می دهد. دو پلیمر پاسخگو به دمای پلی ایزوپروپیل آکریل آمید - PNIPAam - با دمای بحرانی 31 درجه سانتیگراد و پلی وینیل کاپرولاکتام با دمای بحرانی 34 - 32 درجه سانتیگراد، به دلیل قرار گرفتن دمای انحلال بحرانی آن ها در محدوده ی پرکاربرد در مصارف پزشکی، در زمینه های پزشکی و داروسازی مورد توجه قرار گرفته اند.
پلی وینیل کاپرولاکتام - PNVCL - پلیمری زیست تخریب پذیر، زیست سازگار، قابل حل در آب و حلال های آلی، با توانایی جذب آب بالا و دارای دمای انتقال در ناحیه ی مورد نیاز برای مصارف پزشکی - حدودا 33 درجه سانتیگراد - است که این ویژگی ها باعث شده این پلیمر در مصارف پزشکی مورد توجه قرار گیرد. اگرچه دمای انحلال بحرانی محلول پلی وینیل کاپرولاکتام - PNVCL - به پلی ایزوپروپیل آکریل آمید نزدیک است اما تفاوت آشکاری در ترمودینامیک و مکانیزم مولکولی انتقال فاز میان این دو پلیمر وجود دارد. برخلاف پلی ایزوپروپیل آکریل آمید، پلی وینیل کاپرولاکتام دارای دیاگرام فازی پاسخگو به دمای فلوری هاگینز کلاسیک است.
رفتار انتقال فاز پلی وینیل کاپرولاکتام به وزن مولکولی و غلظت این پلیمر در محلول بستگی دارد. این ویژگی منحصر بفرد امکان کنترل حساسیت دمایی پلیمر را با تغییر وزن مولکولی فراهم می کند. همچنین پلی ایزوپروپیل آکریل آمید به دلیل داشتن گروه آمیدی زیست سازگار نبوده و در مصارف درون تنی قابل استفاده نیست. بر خلاف آن، پلی وینیل کاپرولاکتام کاملا زیست سازگار است در مصارف پزشکی قابلیت استفاده دارد. [2] در دهه های اخیر پژوهش هایی در زمینه ی سنتز پلی وینیل کاپرولاکتام و تهیه ی هیدروژل آن به روش های شیمیایی و پرتویی انجام شده است. همچنین بر روی رفتار تورم و جمع شدن هیدروژل پلی وینیل کاپرولاکتام و محاسبه ی دمای انحلال بحرانی، مطالعاتی صورت پذیرفته است. [4-3]
بعلاوه در این سال ها پژوهشگران در ارتباط با تاثیر عوامل مختلف بر دمای انحلال بحرانی پژوهش هایی را انجام داده اند. [5] در این کار پژوهشی هیدروژل پلی وینیل کاپرولاکتام به روشی پرتویی تهیه خواهد شد و تاثیر دوز پرتودهی و غلظت مونومر اولیه بر درصد ژل شدن و نسبت تورم در دماهای مختلف مورد بحث قرار میگیرد. همچنین دمای انحلال بحرانی پایین تر برای این هیدروژل به کمک آزمون تورم با دما و گرماسنجی روبشی تفاضلی تعیین می شود.
.2 اقدامات آزمایشگاهی
-1-2مواد مورد استفاده
مواد مورد استفاده در این کار تحقیقاتی شامل مونومر وینیل کاپرولاکتام - شرکت سیگما-آلدرچ آمریکا 98 - - - ، آب مقطر دیونیزه - یون زدوده - ، متیلن بیس آکریل آمید - شرکت فارماسیا بیوتک سوئد - و اتانول خالص - شرکت مرک آلمان - می باشد.
2-2 -تهیه ی نمونه های هیدروژل پلی وینیل کاپرولاکتام -1-2-2 تهیه ی محلول های حاوی مونومر وینیل کاپرولاکتام
مخلوطی از آب مقطر دیونیزه : اتانول خالص - به نسبت - 80 : 20 به عنوان حلال انتخاب شده و محلول هایی از مونومر وینیل کاپرولاکتام - NVCL - با غلظت های 0/1 ، 0/15 و 0/2 گرم بر میلی لیتر ساخته شد. به هریک از محلول ها متیلن بیس آکریل آمید به عنوان ماده ی شبکه ای کننده با غلظت 0/005 گرم بر میلی لیتر افزوده شد. محلول ها به میزان 7 میلی لیتر در ویال های شیشه ای ریخته شدند.
-2-2-2 پرتودهی
پرتودهی با استفاده از کبالت 60 ، دستگاه گاما سل 220 - نوردیون کانادا - کالیبره شده به وسیله ی روش فریک-دوزیمتر، با نرخ پرتودهی ثابت، به میزان 7 کیلوگری بر ساعت صورت گرفت. نمونه ها با دوزهای 10، 20، 40 و 60 کیلوگری تحت اتمسفر نیتروژن، در دمای اتاق، پرتودهی شدند.
-3-2 محاسبه درصد ژل
پس از پرتودهی نمونه های بدست آمده، به منظور جداسازی پلیمر خطی پلی وینیل کاپرولاکتام و منومرهای واکنش نداده، نمونه ها با آب مقطر در دمای 2 درجه ی سانتیگراد - به عنوان حلال پلیمر خطی پلی وینیل کاپرولاکتام - و اتانول - به عنوان حلال مونومر وینیل کاپرولاکتام - شستشو شدند . سپس باقی مانده ی نمونه ها در آون در دمای 60 درجه سانتیگراد تحت خلاء خشک شدند. نمونه های خشک شده جهت تعیین درصد ژل توزین شدند. برای تعیین درصد ژل از رابطه ی زیر استفاده شد:
-4-2 طیف سنجی تبدیل فوریه ی فروسرخ - FTIR -
به کمک طیف سنج تبدیل فوریه ی فروسرخ - مدل تنسور 27 ، بروکر آلمان - ، طیف هیدروژل بدست آمده در حالت خشک گرفته شد.
