بخشی از مقاله
تولید نانو ذرات کیتوسان و بررسی عوامل مؤثر بر سایز نانو ذرات
چکیده
کیتوسان بیوپلیمریست که به دلیل قیمت نازل و همچنین ویژیگی هاي بیولوژیکی نظیر زیست تخریب پذیري،آنتی باکتریال بودن و بی خطر بودن براي سلامتی کاربرد فراوانی در زمینه هاي مختلفی نظیر کاربرد در تولید زیست دارو ها ،تصفیه آب ،صنایع غذایی و غیره پیدا کرده است.با کاهش اندازه ذرات کیتوسان تا ابعاد نانو ویژگی هاي بهتري نظیر افزایش توانایی جذب ،پوشش و قابلیت پیوند که نتیجه ي افزایش سطح تماس ذرات می باشد حاصل می شود.در این مقاله به بررسی چگونگی ساخت نانو ذزات کیتوسان با روش کراس لینک کردن کیتوسان با یون تري پلی فسفات خواهیم پرداخت هم چنین عوامل مؤثر بر اندازه نانو ذرات کیتوسان نظیر غلظت محلول سدیم تري پلی فسفات اضافه شده به محلول کیتوسان،اثر وجود یون کلر و...پرداخته خواهد شد.اندازه ذرات توسط دستگاه PSA اندازه گیري شد.در بهترین شرایط ذراتی با میانگین اندازه 29/8 نانومتر حاصل شد.سپس براي بررسی گروه هاي عاملی تشکیل شده در فرایند تولید نانو ذرات آزمایش FTIR و براي بررسی ریخت شناسی نانو ذرات کیتوسان آزماش SEM انجام شد.
واژگان کلیدي: کیتوسان،تري پلی فسفات،PSA،FTIR،SEM
مقدمه
کیتوسان (1-4)-2-amino-2 deoxcy β–D-glucose به عنوان یک بیوپلیمر طبیعی بعد از سلولز دومین بیوپلیمر فراوان در محیط زیست محسوب می شود که بعد از انجام فرایند هاي نمک زدایی، پروتئین زدایی ،رنگ زدایی و دي استیلاسیون از پوست سخت پوستان نظیر خرچنگ،میگو،پوست قارچ و... حاصل میشود.کیتوسان به دلیل ویژگی هایی نظیر زیستباکتریاتخریب پذیري و ضد ی مورد توجه خاص قرار گرفته است . [1-3 ] قابلیت هاي ضد باکتریایی و جذبی کیتوسان به عواملی نظیرنحوه فراورش و تولید کیتوسان ، منبع استحصال کیتوسان، درجه استیلاسیون ،درجه پلیمریزاسیون و هم چنین عوامل فیزیکی نظیر میزان تخلخل ذرات کیتوسان بستگی دارد.یکی از ویژگی هاي کیتوسان آن است که با عمل کردن مانند یک ماده چسبناك مخاطی توانایی عبور از مسیرهاي باریک و بین سلولی را دارا می باشد لذا میتوان از کیتوسان به عنوان یک منتقل کننده مناسب دارو و واکسن بهره برد. [4]بر اساس تحقیقاتی افزایش جذب از طریق معده و روده داروهایی که به واسطه کیتوسان منتقل شده اند اثبات شده ،براي مثال استفاده از کیتوسان براي انتقال انسولین و افزایش جذب انسولین در بدن بیماران توسط یان و همکارانش [ 5 ]،گزارش شده است. کیتوسان به دلیل توانایی در آزاد کردن کنترل شده مواد ضد میکروب مانند آموکسیسیلین مورد توجه پزوهشگران عرصه داروسازي نیز قرار گرفته است.[ 6 ]علاوه بر کاربردهاي بهداشتی و پزشکی،می توان به استفاده از کیتوسان در تصفیه پساب هاي واحد هاي صنعتی نظیر پساب صنعت نساجی و جداسازي فلزات سنگین از پساب اشاره کرد.نحوه اتصال کیتوسان به مولکول سایر مواد از طریق جذب،تبادل یونی و تشکیل کی لات به واسطه وجود گروههاي عاملی هیدروکسیل و آمینی در ساختار مولکولی آن می باشد .با این وجود به دلیل سطح تماس کم و کریستالیته بالا ذرات کیتوسان عمل جذب سطحی فرایندي زمانگیر می باشد.با کاهش اندازه ذرات کیتوسان تا ابعاد نانو می توان خواص بهتري نظیر افزایش سطح تماس و در نتیجه قدرت بارگزاري بالاتري در مقایسه با سایز میکرو بدست آورد.تحقیقات انجام شده در بررسی قابلیت نانو ذرات کیتوسان در افزایش راندمان انتقال ژن، مؤید این موضوع می باشد.[7-8-9]
در این مقاله سعی بر آن است که با اتصال یونی کیتوسان با سدیم تري پلی فسفات (STPP) به عنوان یک زیست عامل به تولید نانو ذرات کیتوسان پرداخته و به بررسی عوامل مؤثر بر اندازه ذرات پرداخت.
مواد و تجهیزات
کیتوسان با درجه دي استیلاسیون بیش از %90و ویسکوزیته mPa.s )200آزمایش ویسکوزیته با تهیه محلول 1 درصدي کیتوسان در اسید استیک %1 وزنی و در دماي 20 درجه سانتی گراد انجام شد)از شرکت - Zhejiang Aoxing Biotechnology Co. Ltd خریداري شد.سدیم تري پلی فسفات،سدیم کلراید و اسید استیک از شرکت Merck خریداري شد.همه مواد اولیه با درجه خلوص آزمایشگاهی بوده و بدون خالص سازي اضافه مورد قراراستفاده گرفتند.
تولید نانو ذرات کیتوسان
تشکیل نانو ذرات کیتوسان بر اساس فرایند اتصال یونی ذرات کیتوسان که در اثر انحلال در استیک اسید به صورت مثبت باردار شده اند و یون هاي منفی TPP بر طبق واکنش هاي (1) تا (3) می باشد.
شکل :1 چگونگی برقراري اتصال یونی بین کیتوسان و (a) :TPP – باردار شدن کیتوسان (b) برقراري ارتباط یونی به این منظور در طی مراحل انجام آزمایش، محلول STPP با غلظت هاي 1 تا 5 گرم بر لیتر در دماي اتاق به صورت قطره قطره به محلول کیتوسان با غلظت 2 گرم بر لیتر ، که از انحلال پودر CTS در اسید استیک با غلظت 0/25 تا 1 درصد وزنی و در حضور نمک سدیم کلراید حاصل شده بود ،مدامی که توسط همزن مغناطیسی در حال بهم خورده شدن بود اضافه شد. سپس اندازه ذرات توسط دستگاه PSA اندازه گیري شد.
ارزیابی نانو ذرات کیتوسان
توزیع اندازه نانو ذرات کیتوسان توسط دستگاه Particle size Analyzer Quadix (ساخت کره) و با اعمال زاویه تابش 90 درجه نور اندازه گیري شد.براي بررسی گروه هاي عاملی و مقایسه ساختار مولکولی کیتوسان و نانو ذرات کیتوسان تست FTIR با دستگاه ,Vortex70 (Bruker Company) و با استفاده از قرص هایی از جنس پتاسیم برمید در دامنه عدد موجی500 cm-1 تا 4000 cm-1 مورد ارزیابی قرار گرفت.از دستگاه LEO 1455 VP براي تهیه تصاویر SEM با هدف بررسی مورفولوژي سطح کیتوسان و نانو ذرات کیتوسان پس از پوشش دهی سطح نمونه ها با نقره استفاده شد.
نتایج و بحث
بررسی اثر غلظت محلول سدیم تري پلی فسفات بر اندازه نانو ذرات کیتوسان (STPP) براي بررسی این پارامتر شرایط آزمایشی طراحی شد که در آن 20 میلی لیتر از محلول تري پلی فسفات با غلظت هاي 1 ،2 ،2/5 ،3 ،3/5 ،4/5 گرم بر لیتر به 60 میلی لیتر محلول کیتوسان با غلظت 2 گرم بر لیتر اضافه شد که نتایج آن در شکل 2ارایه شده است.بر اساس شکل 2 با افزایش غلظت محلول STPP اضافه شده به محلول کیتوسان از 1 گرم بر لیتر به 5 گرم بر لیتر ذراتی با اندازه بزرگ تر حاصل شده است.همان طور که در شکل 1 نشان داده شده است، تشکیل نانو ذرات کیتوسان بر اساس اتصال یونی بین ذرات با بار مثبت کیتوسان و یون هاي منفی TPP- می باشد. با افزایش غلظت TPP– دسترسی مولکول هاي کیتوسان به یون هاي تري پلی فسفات بیشتر خواهد شد و لذا ذراتی با ابعاد بزرگ تر تشکیل می شود.
شکل :2 بررسی اثر غلظت محلول سدیم تري پلی فسفات بر اندازه نانو ذرات کیتوسان
بررسی اثر غلظت اسید استیک بر سایز نانو ذرات کیتوسان
براي بررسی اثر غلظت اسید استیک مورد استفاده براي تهیه محلول کیتوسان بر اندازه نانو ذرات کیتوسان، محلول 2 گرم بر لیتر کیتوسان با حل کردن کیتوسان در اسید استیک با درصد وزنی 1، 0/75، 0/5، 0/25 آماده شد و سپس بااضافه کردن 20 میلی لیتراز محلول سدیم تري پلی فسفات با غلظت 2 گرم بر لیتربه 60 میلی لیتر از محلول کیتوسان تحت همزدن، ذراتی به ابعاد مختلف بدست آمد.همان طور که در شکل 3 نشان داده شده است با افزایش غلظت اسید استیک از 0/25 %به % 1 وزنی نانو ذراتی با ابعاد کوچکتري حاصل شده است. بر اساس واکنش هاي (1) و (2) با افزایش غلظت اسید استیک واکنش ها به صورت کامل تري پیش خواهند رفت و ذرات کیتوسان به طور کامل تري در محلول یونیزه و پخش خواهند شد و از تجمع و بهم چسبیدگی ذرات کیتوسان به یکدیگر که از ویژیگی هاي کیتوسان محسوب می شود جلوگیري خواهد شد.علت عدم استفاده از اسید استیک با غلظت هاي بالاتر افت pH محلول می باشد که نانو ذرات کاربرد زیادي در این دامنه نخواهند داشت.
