بخشی از مقاله
تولید نانوالیاف ژلاتین/آلوئهورا و بررسی خصوصیات نانوالیاف حاصله
چکیده
در سال های اخیر تلاش های عظیمی بهمنظور بهبود ویژگیهـای منسـوجات پزشـکی انجـام گرفتـهاسـتو از آنجـایی کـه معمـولاً یـک زیستماده بهتنهایی قادر به ایجاد تمامی ویژگی های مطلوب در یک منسوج پزشکی نمی باشد، امروزه از ترکیـب زیسـتمـواد مختلـف بـا ویژگی های مطلوب موردنظر نظیر مخلوط پلیمر های طبیعی جهت کاربردهای پزشـکی اسـتفاده مـی گـردد. در ایـن پـژوهش از مخلـوط ژلاتین و آلوئهورا با هدف تهیه نانوالیاف مناسب جهت کاربرد در ترمیم زخم استفاده شده است. بدین منظور از دو غلظت مختلـف ژلاتـین 15%) و ((w/v) 10 که در آن ها مقادیر متفاوتی از آلوئهورا (% 5 و ((w/w) 3 بارگذاری شـده بـود اسـتفاده گردیـد. ارزیـابی خصوصـیات مورفولوژیکی نانوالیاف حاصله نشان می دهد که نانوالیاف تولید شده صاف، بدون دانه تسبیحی و شکستگی میباشند. آنـالیز FTIR، DSC و زاویه تماس بهمنظور بررسی خصوصیات نانوالیاف تهیه شده به کار برده شدند.
کلمات کلیدی: نانوالیاف، الکتروریسی، آلوئهورا، ژلاتین، خشککردن انجمادی
مقدمه
آلوئهورا یکی از پرکاربردترین و مورثرترین گیاهان دارویی در طب سنتی بهشمار میرود. بهعلت حضور ترکیبات زیستفعال گوناگون نظیر پلیساکاریدها، پروتئینها، آمینواسیدهای ضروری، مواد معدنی، ویتامینها، آنتیاکسیدانها و آنزیمها، ژل آلوئهورا دارای خواص بیولوژیکی عالی (زیستسازگاری، خاصیت ضدباکتری، ضدالتهاب، آنتیاکسیدان و ...) میباشد که موجب استفاده روزافزون آن در تولید زیستمواد شدهاست2]،.[1
زیستمواد به شکلهای گوناگون نظیر هیدروژل، اسفنج، نانوذرات و نانوالیاف وجود دارند . محصولات تهیه شده از نانوالیاف دارای نسبت سطح به حجم و تخلخل بالا و از لحاظ ساختاری مشابه ماتریس خارج سلولی بدن (ECM) هستند بههمین دلیل برای تولید داربستهای بیولوژیکی بسیار مورد توجه قرار گرفتهاند. الکتروریسی یکی از پرطرفدارترین روشهای تبدیل پلیمرهای زیستفعال به محصول نانولیفی در مصارف مهندسی بافت، رهایش دارو
و... میباشد. آلوئهورا همچون برخی از زیست مواد مانند فلزات، داروها و ... به تنهایی قابلیت الکتروریسی ندارد بنابراین باید از یک پلیمر دیگر برای الکتروریسی این ماده استفاده کرد 4]،.[3 در پژوهش حاضر برای نخستین بار از پلیمر پروتئینی ژلاتین بهعنوان یک پلیمر طبیعی آبدوست با خواص بیولوژیکی عالی به منظور الکتروریسی آلوئهورا و تولید نانوالیاف ژلاتین/آلوئهورا استفاده شد و خواص نانوالیاف تهیه شده مورد بررسی قرار گرفت.
تجربی
مواد اولیه: ژلآلوئهورا از برگ آلوئهورا تازه استخراج شد. ژلاتین و استیک اسید از شرکت مرک آلمان خریداری شد. جهت تهیه پودر آلوئهورا، ژل آلوئهورا استخراج شده از برگ آن، بهوسیله همزن، بهمنظور تهیه ژل هموژن مخلوط شد پس از آن توسط دستگاه خشککن انجمادی ( Freeze (Dryer تحت شرایط فشار 0/0050 mbar، دمای -70 ℃ و به مدت 6 روز به پودر تبدیل شد.
تهیه محلولها و الکتروریسی: محلولهای مورد نیاز برای الکتروریسی از حل کردن ژلاتین (Gel) و آلوئهورا (AV ) در حلال استیک اسید %90 تهیه شدند که به شرح ذیل میباشند:
محلول ژلاتین (w/v ) %10
محلول ژلاتین +(w/v) %10 آلوئهورا (w/w) %3 محلول ژلاتین +(w/v) %10 آلوئهورا (w/w) %5 محلول ژلاتین (w/v ) %15
محلول ژلاتین +(w/v) %15 آلوئهورا (w/w) %3 محلول ژلاتین +(w/v) %15 آلوئهورا (w/w) %5
محلولهای فوق تحت شرایط ولتاژ 15 kV، نرخ تغذیه 0/5 ml/hr و فاصله ریسندگی 13 cm الکتروریسی گردیدند.
ارزیابی نمونهها: بهمنظور بررسی خصوصیات نانوالیاف حاصله از میکروسکوپ الکترونی پویشی (SEM)، طیفسنج مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR)، گرماسنج روبشی تفاضلی
(DSC) و دوربین Sony Color Video Camera برای انجام
آزمون زاویه تماس استفاده شد.
نتایج و بحث
ترکیبات فعال موجود در ژل آلوئه ورا باعث تغییر رنگ (از بی رنگ به قهوهای) و کاهش ویژگیهای مفید آن زمانی که به مدت طولانی در معرض هوا قرار میگیرد، میشوند. در این پژوهش به منظور جلوگیری از این اتفاق، ژل شفاف و بیرنگ آلوئهورا بلافاصله پس از استخراج از برگ، توسط خشککن انجمادی به پودر تبدیل شد تا قابلیت نگه داری به مدت طولانی را داشته باشد. قابل ذکر است که رنگ پودر حاصله طی عملیات خشک کردن انجمادی تغییر نکرد. در شکل 1 ژل آلوئه ورا، پودر آلوئهورا قابل قبول و پودر آلوئهورا تغییر رنگ داده نشان داده شدهاست.
تصاویر SEM حاصل از نانوالیاف تهیه شده نشاندهنده موفولوژی مناسب و یکنواختی الیاف بهطور کلی میباشد (شکل .(2 نتایج بیانگر آن است که با افزایش غلظت ژلاتین قطر نانوالیاف از 120nm به 238nm بهطور معناداری افزایش یافته(( P≤0.05 و میزان دانه تسبیحی در نانوالیاف کمتر شدهاست. از طرف دیگر مشاهده شدهاست که افزودن آلوئهورا تاثیر معناداری بر قطر نانوالیاف نداشته است. در این میان نانوالیاف دارای %10 ژلاتین و %5 آلوئهورا از لحاظ مورفولوژی (131nm)، یکنواختی و خواص زیستی بهینهترین حالت را دارد و به عنوان ترکیب بهینه برای انجام آزمایشات بعدی انتخاب شد.
بهمنظور بررسی گروههای عاملی ژلاتین و آلوئهورا و برهمکنش آنها در ژلاتین/آلوئهورا، طیفهای FTIR پودر آلوئهورا، نانوالیاف ژلاتین و ژلاتین/آلوئهورا مورد بررسی قرار گرفتند (شکل .(3 پلیمر پروتئینی ژلاتین دارای گروههای آمیدی است که پیکهای شاخص آن در عدد موج cm-1 –NH) 3350 کششی آمید I و (II، C=O ) 1652 cm-1 کششی و –NH خمشی آمید (I، پیک قوی 1537 cm-1 (ترکیب –NH خمشی و C–N کششی آمید (II و cm-1 1451 (ترکیب گروههای آلیفاتیک و گروه (COO- مشاهده میگردد. از طرف دیگر طیف FTIR آلوئهورا دارای پیکهای شاخص در عدد موج –NH) 3382cm-1 گروه آمین)، 2926cm-1 (گروه آلیفاتیک)، C=O) 1723cm-1 مربوط به -Oاستیل استر)، C=C) 1600cm-1 گروه وینیلی
و آلوئین)، 1097cm-1 و C-O-C)1254 واحد گلوکوزیدی و گروه استر و فنول) است. همچنین عدم حضور پیک جدید در طیف مربوط به نانوالیاف ژلاتین/آلوئهورا، نشاندهندهی عدم وقوع هرگونه واکنش شیمیایی بین این دو جزء میباشد. دلیل مشاهده نشدن برخی پیکهای آلوئهورا، در طیف نانوالیاف ترکیبی به علت مقدار بسیار کم آلوئهورا (%5 w/w) نسبت به ژلاتین میباشد.
نتایج حاصل از آزمون تعیین زاویه تماس وب نانوالیاف ژلاتین و وب نانوالیاف ژلاتین/آلوئهورا نشاندهنده پخش شدن کامل قطره بر روی بستر نانوالیاف میباشد. علت آن را میتوان اینگونه بیان کرد که سرعت پخش قطره بر نانوالیاف ژلاتین به علت ذات آبدوست آن، بسیار زیاد است
و افزودن آلوئهورا که یک پلیمر سرشار از گروهای عاملی آبدوست است باعث شده که با سرعت بیشتری قطره بر روی نانوالیاف پخش شود.
منحنیهای آنالیز حرارتی پودر آلوئهورا، نانوالیاف ژلاتین و نانوالیاف ژلاتین/آلوئهورا در شکل 4 قابل مشاهده است.
پیک پهن مشاهده شده در 70-80℃ نشاندهنده از دست
دادن آب در ژلاتین و آلوئهورا میباشد. در منحنی مربوط به ژلاتین در 208℃ پیک پهنی مشاهده میشود که میتوان آن را به تخریب زنجیرهای درهم در نواحی آمورف نسبت داد که در مخلوط آن با آلوئهورا این پیک مشاهده نمیشود. در منحنی آلوئهورا پیکهای مشاهده شده در دماهای 150℃ و 221℃ مربوط به تخریب آلوئهورا میباشد که به علت مقدار بسیار کم آلوئهورا در نانوالیاف ژلاتین/آلوئهورا این پیکها به وضوح قابل مشاهده نیست.
