بخشی از مقاله
چکیده
نانوذرات سیلیکاي مزومتخلخل به دلیل داشتن خواص منحصربهفرد تاکنون توجهات بسیاري را به خود معطوف کردهاند. خواص فیزیکی مانند ساختار، شکل و اندازهي این نانوذرات تأثیر بسیاري بر روي عملکردشان دارد و با تغییر در این خواص میتوان طیف گستردهاي از کاربردها را براي این نانوذرات متصور شد. در این تحقیق به منظور توسعهي حاملهاي اسیدهاي نوکلئیک siRNA - و - pDNA، نانوذرات سیلیکاي مزومتخلخل در گسترهي اندازه 100 - 150 نانومتر ساخته شد. این نانوذرات به روش حذف الگو تهیه شدند. بدین منظور از سدیم هیدروکسید به عنوان کاتالیزور و ستیل تري متیل آمونیوم برومید به عنوان سورفکتنت ایجاد کنندهي الگو استفاده شد. در طی فرآیند ساخت نانوذرات، اثر دور همزن و غلظت تترا اتیل اورتو سیلیکات به عنوان مادهي پیشساز سیلیکا مورد بررسی قرار گرفت. با ارزیابی تصاویر به دست آمده با میکروسکوپ الکترونی روبشی اندازهي میانگین نانوذرات اندازهگیري شد . ارزیابی آماري دادهها با نرمافزار SPSS نشان داد که به طور کلی با افزایش دور همزن اندازهي نانوذرات کاهش و با افزایش غلظت تترا اتیل اورتو سیلیکات اندازهي نانوذرات افزایش مییابد.
کلمات کلیدي نانوذرات سیلیکاي مزومتخلخل، روش حذف الگو، رهایش اسیدهاي نوکلئیک
.1 مقدمه
نانوذرات سیلیکاي مزومتخلخل به دلیل داشتن اندازهي ذرات یکسان با سطح زیاد، سهولت اصلاح خصوصیات شیمیایی سطحی، امکان عاملدار کردن سطح داخلی و خارجی آنها به طور همزمان، غیر سمی بودن و زیستسازگاري، به عنوان گزینهاي مناسب در بسیاري از زمینهها مختلف صنعتی، پزشکی و زیست فناوري از قبیل کروماتوگرافی، ساخت کاتالیزورها، سامانههاي دارویی و توسعه حسگرها مطرح شدهاند - . - 1 این ذرات به دلیل حجم تخلخل زیاد و اندازه حفرات قابل تنظیم، میتوانند ملکولهایی مانند داروها، پروتئینها و بسیاري از مواد ژنتیکی را در برگرفته - - 2 و آنها را در محل مورد نظر رها کنند. همچنین به دلیل سمیت کم، بازده بالاي انتقال مواد ژنتیکی، قابلیت تغییر - در خواص و اصلاحات سطحی - ، تاریخ مصرف مناسب و قابلیت استفادهي مکرر، به عنوان جایگزینی مناسب براي حاملهاي ویروسی مطرح شدهاند - . - 3
ذرات سیلیکا با اندازهاي در حدود میکرون به دلیل نزدیکی به اندازهي باکتريها ممکن است سبب تحریک سیستم دفاعی در بافت زنده - درون تنی - شوند، به همین دلیل اندازهي ذرات در میزان سمیت و زیستسازگاري آنها بسیار اهمیت دارد. تاکنون آزمایشهاي بسیاري به منظور بررسی عوامل مختلف بر روي اندازه و شکل نانوذرات سیلیکا صورت گرفتهاست - . - 4 به طور کلی تاکنون سه روش براي ساخت نانوذرات سیلیکا مطرح شده است: روش استوبر - 5 - 1 ، روش میکروامولسیون معکوس - 6 - 2 و روش حذف الگو. - 7 - 3 روش حذف الگو به دلیل ایجاد ذرات با حجم تخلخل بالا بسیار مورد توجه قرار گرفته است و مطالعات بسیاري بر روي عوامل مؤثر بر اندازه، شکل و تخلخل نانوذرات از قبیل اثر دما - - 8، اثر نوع و غلظت سورفکتنت - 8 و - 1 و اثر غلظت TEOS به عنوان مادهي پیشساز سیلیکا - - 9 انجام شده است. در این تحقیق اثر دور همزن و غلظت تترا اتیل ارتو سیلیکات - TEOS - به طور همزمان بر روي اندازه و شکل نانوذرات سیلیکا بررسی شده است. در ادامه پس از عاملدار کردن نانوذرات با گروههاي آمینی، جذب ملکولهاي توسط این ذرات مورد بررسی قرار میگیرد. در مرحله پایانی این تحقیق، پس از بررسی اثر سمیت نانوذرات، کارایی این سامانه براي انتقال یک ژن مدل به سلولهاي حیوانی مورد بررسی قرار میگیرد. در این گزارش، تنها نتایج بخش اول ارائه میشوند.
.2 مواد و روشها
1 -2 مواد آزمایش:
ستیل تري متیل آمونیوم برومید98 - 4٪ - CTAB، سدیم هیدروکسید، تترا اتیل اورتو سیلیکات - TEOS - 5، اتانول بدون آب، هیدروکلریک اسید - 12 M - ، آمینواتیلآمینوپروپیلتريمتوکسیسیلان - AEAPTMS - 6، استیک اسید - . - %100 تمامی مواد از شرکت Merck تهیه شدند.
2 -2 تولید نانو ذرات سیلیکا:
در این تحقیق نانوذرات سیلیکا به روش حذف الگو ساخته شدند، به این صورت که در مرحله اول منبع سیلیکات، TEOS با سورفکتنت شکل دهنده - - CTAB در یک محلول آبی بازي با pH = 11 مخلوط شد. واکنشی که در طی این فرآیند انجام میشود به صورت زیر است : - 10 - به منظور بررسی اثر دور همزن و غلظت TEOS، از دورهاي 800 و 1500 دور بر دقیقه در یک همزن مغناطیسی و نسبتهاي حجمی 1، 2 و %4 حجمی/حجمی از TEOS استفاده شد. براي حذف سورفکتنتها از ذرات تشکیل شده، از روش استخراج با مایع - یک محلول محتوي 30 میلیلیتر اتانول و 3 میلیلیتر هیدروکلریک اسید - استفاده شد - . - 11 در پایان، ذرات سانتریفیوژ و رسوب سفید رنگ 3 بار با اتانول و سپس 3 بار با آب دیونیزه شسته شده و در نهایت رسوب به دست آمده در دماي 60°C خشک شد.
3 -2 عاملدارکردن نانوذرات سیلیکا:
به منظور مثبتکردن بار سطحی نانوذرات سیلیکا از عامل AEAPTMS استفاده شد، به این صورت که نانوذرات سیلیکا در محلولی حاوي اتانول بدون آب و آب دیونیزه در حمام اولتراسونیک به مدت 10 دقیقه پراکندهسازي شد، پس از یکنواخت شدن، مخلوطی از استیکاسید و AEAPTMS به محلول اضافه و محلول به مدت 60 دقیقه همزده شد. نانوذرات عاملدار شده 3 بار با اتانول و سپس 3 بار با آب دیونیزه شسته و در دماي 60°C خشک شد.
4 -2 آنالیز نانوذرات:
اندازه و مورفولوژي نانوذرات با استفاده از دستگاه 7 SEM و میزان بار آنها با استفاده از دستگاه Zeta Potential تعیین شد. تجزیه و تحلیل عکسهاي SEM به کمک نرمافزار Measurment وOrigin50 و تجزیه و تحلیل آماري دادهها به کمک نرمافزار SPSS انجام شد. همچنین براي بررسی حذف سورفکتنت از آنالیز FT-IR استفاده شد.
.3 نتایج و بحث اطلاعات موجود در مورد سنتز نانوذرات سیلیکا نشان میدهد که ساختارهاي شش ضلعی، مکعبی و لایهلایه سیلیکامیتوانند با تغییر غلظت سورفکتنت در غلظت ثابت سیلیکا شکل بگیرند - - 1 - شکل . - 1 نتایج به دست آمده توسط گروه وارچولی - - 7 همچنین نشان میدهد هنگامی که نسبت مولی سورفکتنت به سیلیکا کمتر از 1 باشد، ساختار شش ضلعی، و با افزایش این نسبت تا 1/5 ساختار مکعبی و در نسبتهاي بالاتر تا حدود 2 ساختارهاي ناپایدار دیگري تشکیل میشود. در تحقیق حاضر در همه حالات مطالعه شده نسبت مولی سورفکتنت به سیلیکا کمتر از 1 بود. در نتیجه انتظار نمیرود ساختار نانوذرات در شزایط مورد آزمایش در این تحقیق دچار تغییر شود.
همانطور که نتایج نشان میدهد - جدول - 1 به طور کلی میتوان گفت افزایش دور همزن، باعث کاهش اندازهي نانوذرات میشود. در دور بالاي همزن به علت تنش برشی زیاد، ساختارهاي شش ضلعی مایسلهاي تشکیل شده از اجتماع سورفکتنتها، امکان گسترش نخواهند یافت و درنتیجه اندازهي ذرات کاهش مییابد. همچنین افزایش غلظت TEOS در مقدار ثابتی از سورفکتنت به طورکلی افزایش در اندازهي نانوذرات را به همراه داشت. در واقع با افزایش مقدار TEOS، فرایند رشد لایهي سیلیکا بر روي ساختار مایسلی تشکیل شده تسریع شده و منجر به افزایش اندازهي نانوذرات میشود.اما این نتیجه به طور کامل در غلظتهاي بالاي TEOS صادق نبود.
آنالیز Univarient براي نتایج آزمایشها نشان میدهد که دور همزن و غلظت TEOS داراي اثر متقابل هستند - شکل . - 1 بدین ترتیب که کاهش دور همزن در غلظت بالاي 0/184 - TEOS مولار - باعث کاهش اندازهي نانوذرات شده است.همانطور که ذکر شد، از عامل AEAPTMS به منظور مثبتکردن بار سطحی نانوذرات سیلیکا استفاده شد. نتایج آنالیز Zeta Potential نشان میدهد که میزان بار سطحی نانوذرات پیش از عاملدار شدن -20/2 mV بود و پس آن به mV 24/2 رسید.
