بخشی از مقاله
خلاصه
هیدروژل ها شبکه های سه بعدی با اتصال عرضی از پلیمر های محلول در آب می باشند.هیدروژل ها می توانند از هر پلیمر محلول در آبی که شامل محدوده وسیعی از ترکیبات شیمیایی و خواص فیزیکی باشد، ساخته شوند. در این پژوهش، نانوکامپوزیت های هیدروژل بر پایه آکریل آمید به روش پلیمریزاسیون درجا تهیه شدند .در این جا از آکریل آمید به عنوان مونومر ،پلی اتیلن گلیکول به عنوان پلیمر و با استفاده از شبکه سازمتیلن بیس آکریل آمید و آغازگر آمونیوم پرسولفات ، هیدروژل ها تهیه شدند. از نانو الیاف سلولز جهت بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی هیدروژل و همچنین بهبود در رهایش داروی مورد نظر استفاده می شود . ابتدا خواص تورمی و رهایشی هیدروژل پایه با هیدروژل حاوی نانو الیاف سلولز بررسی شد.سینتیک رهایش داروی تتراسایکلین در pH= 7/4 که شبیه سیستم بدن است مورد بررسی قرار گرفت .سپس نمونه های حاصل با روش های طیف سنجی مادون قرمز، میکروسکوپی الکترونی پویشی و طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس ارزیابی شدند.
کلمات کلیدی :رهایش دارو،تتراسایکلین،آکریل آمید
.1مقدمه
هیدروژل ها،پلیمرهایی با شبکه سه بعدی هستند که به دلیل داشتن گروه های عاملی آب دوست در ساختار خود قابلیت جذب و نگه داری آب و محلول های آبی را حتی زیر فشار دارند.[1] با افزایش تعداد گروه های آبدوست، ظرفیت هیدروژل برای نگه داری آب بیشتر می شود. در حالی که افزایش چگالی شبکه ای شدن، کاهش گنجایش هیدروژل برای جذب آب را به دنبال دارد .اتصال های عرضی، عامل شبکه ای شدن هیدروژل ها سبب می شود که این دسته از پلیمرها در محیط های آبی ضمن جذب آب متورم شده اما حل نشوند.[2] تمایل این ترکیبات به جذب آب به دلیل حضور گروه های آبدوست -OH ، - CONH، -CONH2 و - SO3 H در پلیمر هایی است که ساختار هیدروژل را تشکیل می دهند.بسته به ماهیت محیط آبی و ساختار پلیمر ، ژل با نسبت های مختلفی آبدار می شود که گاه این میزان به بیش از 90 درصد وزنی پلیمر می رسد.
محتوای آبی هیدروژل ها نقش مهمی در تعیین ویژگی های کلی شبکه پلیمری ایفا می کند. بر این اساس در مقایسه با شبکههای پلیمری آبگریز، هیدروژلهای آبدوست خصوصیات متمایزی از خود نشان میدهند. همچنین شرایط تهیهی هیدروژلها نیز به طور قابل ملاحظهای ملایم تر است و علاوه بر تشکیل ژل در دمای محیط، به ندرت از حلالهای آلی در فرآیند تولید آنها استفاده میشود.[3] هیدروژل ها به دلیل داشتن خواص منحصر به فرد قابلیت کاربرد در زمینه های مختلف از قبیل رهایش کنترل شده ی مواد شیمیایی کشاورزی [5 , 4]، پزشکی و مهندسی بافت[6] ، رهایش کنترل شده دارو [7]، صنایع آرایشی و بهداشتی [2]، فراوری پساب های صنعتی[9 , 8] و ... را دارند.
منافذ موجود در هیدروژ ل ها باعث می شود تا بتوان دارو را به راحتی درون آنها قرار داد و به عنوان یک سامانه دارورسانی به کار برد. هیدروژل های استفاده شده برای سامانه های دارورسانی، به شکل قطعه ،میکروذرات، نانوذرات، پوشش یا فیلم به کار می روند.[10]از هیدروژ ل ها برای رهایش هر دو داروی آبدوست و آبگریز استفاده می شود. می توان به طور هم زمان هر دو داروی آبدوست و آبگریز را درون هیدروژل قرار داد.[11] از آنجا که هیدروژل ها آبدوست اند و قابلیت جذب حجم زیادی آب دارند، انتظار می رود که سازوکار رهایش دارو از درون این حامل ها کاملا با رهایش دارو از پلیمرهای آبگریز متفاوت باشد. مد ل های ساده و پیچیده مختلفی برای بررسی رهایش عوامل فعال از درون هیدروژل به کار برده شده است. ثابت شده است، نمودار رهایش از سه سازوکار کنترل شده با نفوذ، کنترل شده با تورم و کنترل شده به روش شیمیایی پیروی می کند. [12]
برای بهبود خواص فیزیکی و شیمیایی هیدروژل و استحکام بیشتر هیدروژل ها همچنین در رهایش کنترل شده تر دارو، از ذرات نانو استفاده می شود .علاوه بر آن خصوصیات شبکه با واردسازی مواد نانو یا میکرو در ماتریکس هیدروژل تحت کنترل مضاعفی قرار می گیرد - برای مثال پتانسیل به کار اندازی فعل و انفعالات از مسیرهای دورتر - .[13]در این پژوهش از نانو الیاف سلولز استفاده شده است .سلولز ،از فراوان ترین پلیمر تجدید پذیر و زیست تخریب پذیر می باشد و به طور مداوم در طبیعت تولید می شود و بسیار ارزان است . سلولز دارای منابع تولیدی فراوانی می باشد به طوری که این ماده را می توان از گیاهان - چوبی یا غیر چوبی - ، ضایعات کشاورزی ، حیوانات و حتی باکتری ها استخراج کرد. [14] نانوسلولز، متشکل از فیبر های سلولز با ابعاد نانو است، کهنوعاً دارای ابعاد عرضی 5 - 20 نانومتر و ابعاد طولی در محدوده گسترده ای از ده ها نانومتر تا چند میکرون است.[15]
در این تحقیق تتراسایکلین به عنوان داروی مدل برای بررسی مصرف و رفتار آزاد سازی نانو کامپوزیت هیدروژل انتخاب شده است . تتراسایکلینها خانوادهای از آنتی بیوتیکهای باکتری کش هستند که در مقابل باکتریهای مختلف گرم منفی و گرم مثبت، مایکو پلاسماها، کلامیدیاها و ریکتزیاها فعال میباشند.تتراسایکلین برای درمان آکنه نیز استفاده میشود.همچنین به دلیل جذب آن توسط استخوان ازآن به عنوان نشانگر در بررسیهای رشد استخوانها در بیوپسیهای انسانی استفاده میشود.تتراسایکلین به لحاظ فیزیکی پودری زرذ رنگ ،جاذب رطوبت ، حساس به نور و کاملا محلول در آب است . این خود یک کاندید مناسب برای این نوع سیستم هدایت دارو است.در این پژوهش هیدروژل هایی با درصد های متفاوتی از نانو الیاف سلولز به روش پلیمریزاسیون درجا شدند و با استفاده از دستگاه ماورای بنفش - UV - رهایش داروی تتراسایکلین در این هیدروژل ها و هیدروژل پایه بدون نانو الیاف سلولز اندازه گیری شد.
.2مواد و روش ها
.2.1مواد
برای تهیه هیدروژل، از پلی اتیلن گلیکول - PEG - ساخت شرکت مرک به عنوان پلیمر پایه ، آکریل آمید - - AAM تهیه شده از شرکت مرک به عنوان مونومر ، متیلن بیس آکریل آمید - BIS - ساخت کشور مرک به عنوان اتصال عرضی ، آمونیوم پر سولفات - - APS به عنوان آغازگر و از نانو الیاف سلو لز 2/5 درصد فرآوری شده در آزمایشگاه استفاده شد.برای بررسی رهایش هیدروژل از داروی تتراسایکلین ساخت شرکت حکیم استفاده شد .
.2.2دستگاه ها
-1-2-2حمام فراصوتی - Ultrasonic - مدل Alex-Machine ساخت کشور ترکیه
-2-2-2طیف سنج پرتو فرا بنفش - - UV ساخت شرکت Perkinelmer مدل Lmbada25 کشور آمریکا ، جهت اندازه گیری غلظت داروی رها شده از هیدروژل در زمان های مختلف
-3-2-2طیف سنج مادون قرمز - - FT-IR با دستگاه طیف سنج Galaxy series 500 با قرص KBr ، برای بررسی ساختمان شیمیایی و نوع گروه های عاملی موجود در ساختارهیدروژل ها
-4-2-2میکروسکوپ الکترونی روبشی - - FESEM مجهز به EDX ساخت شرکت TESCAN وکشور چک ،جهت بررسی مورفولوژی نانو کامپوزیت هیدروژل و نحوه ی پراکندگی نانو ذرات در زمینه
.2.3تهیه هیدروژل
مقدار معین از آکریل آمید را درون بشر ریخته و به آن مقدار مشخصی آب اضافه می شودو به کمک دستگاه همزن مغناطیسی در تا انحلال کامل به آن زمان داده می شود . سپس مقدار1 گرم از پلی اتیلن گلیکول به محلول مونومر اضافه گردید . در مرحله بعد و پس از حل شدن کامل پلیمر ، مقدار مشخصی عامل اتصال عرضی را به محلول قبلی افزوده و به آن زمان داده می شود تا به طور کامل حل شود . سپس حجم مشخصی از محلول آمونیوم پر سولفات به عنوان آغازگر به ظرف واکنش افزوده، پس از مدت کوتاهی انحلال ، بشر حاوی سوسپانسیون ساخته شده را درون حمام آب گرم با دمای بین 60 -70 ℃ قرار میدهیم.
پس از مدت زمان کوتاهی پلیمریزاسیون آغاز می گردد و هیدروژل تشکیل می شود. پس از تشکیل هیدروژل آن را درون آب مقطر به مدت 24 ساعت قرار می دهیم تا مونومر های واکنش نداده از آن خارج شود .در مرحله بعد هیدروژل ساخته شده به مدت 1 تا 3 روز درون آون با دمای 35 -45 ℃ قرار می گیرد تا کاملا خشک شود.پس از آنالیز های صورت گرفته ،جهت بهبود خواص هیدروژل ساخته شده در کنترل رهایش و همچنین افزایش استحکام آن از نانو الیاف سلولز با درصد های مختلف استفاده شد.بدین ترتیب ، برای ساخت هیدروژل ، قبل از اضافه کردن آغازگر به محلول ، نانو الیاف سلولز را که به صورت زیر تهیه شده به محلول قبلی اضافه می شود.
