بخشی از مقاله
چکیده
نانوساختار مزوپور هیدروکسی آپاتیت ، با توجه به زیستسازگاری عالی و ساختار توخالی، ماده زیستی ایده آل برای کاربردهای پزشکی است. این ذرات با قالب کلسیم کربنات غیر آلی ساخته و با موفقیت تهیه گردید. ذرات کلسیم کربنات از طریق واکنش بین Ca - CH3COO - 2 و NaHCO3 در حلال مخلوط آب و اتیلن گلیکول در دمای اتاق سنتز و به عنوان منبع Ca2+ و هسته استفاده شد. سپس یک منبع - Na2HPO4 - برای واکنش با CaCO3 به شکل یک پوسته هیدروکسی آپاتیت درسطح ذرات CaCO3 اضافه شد. نمونه آماده شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی - SEM - و پراش اشعه ایکس پودری - XRD - مشخصهیابی شد. همچنین قابلیت کاربرد این ذرات به عنوان سیستم رهایش دارو مورد بررسی قرار گرفت.
کلمات کلیدی: مزوپور، نانو ساختار، هیدروکسی آپاتیت، دارورسانی.
مقدمه
استخوان به عنوان مادهای مرکب و متخلخل، از دیدگاه ترکیب فازی و اندازه، از دو فاز معدنی و آلی تشکیل شده که اندازههای نانومتری دارند و نمونهای عالی از یک نانوکامپوزیت میباشد. استخوان ساختاری متشکل از کریستالهای هیدروکسی آپاتیت [Ca10 - PO4 - 6 - OH - 2] میباشد که درون یک زمینه آلی قرار گرفته است .[1] اما ظرفیت بدن برای ایجاد قطعات استخوانی در مناطقی از بدن که استخوان طبیعی به دلایل مختلف از بین رفته، محدود میباشد.کلسیم فسفاتها با داشتن بیشترین شباهت ساختاری و ترکیب شیمیایی به بخش معدنی استخوان، سازگاری زیستی بسیار خوبی دارند. سازگاری زیستی، زیست فعال بودن و شباهت زیاد به استخوان، آنها را گزینه مناسبی برای بازسازی استخوان قرار داده است .[2] فسفات کلسیم به صورت هیدروکسی آپاتیت، بتا تری کلسیم فسفات و دیگر فازهای کلسیم فسفاتی متبلور میشود .[3]
از آنجایی که استخوان طبیعیاساساً یک ترکیب آلی/ معدنی متشکل از هیدروکسی آپاتیت نانو ساختار سوزنی شکل و فیبرهای کلاژن میباشد لذا این امر منجر به تلاشهایی جهت تولید ترکیبهای هیدروکسی آپاتیت نانوساختار گردیده است .[4]هیدروکسی آپاتیت نانوساختار نسبت به بافتها و سلولهای استخوان از خود زیستسازگاری و زیستفعالی استثنایی را به نمایش میگذارد که ایناحتمالاً به علت شباهت با بافتهای سخت است. ویژگیهای هیدروکسی آپاتیت نانوساختار همچون اندازه تخلخلها، میزان فصل مشترک و ترشوندگی، امکان کنترل برهمکنشهای پروتئین همچون جذب سطحی و زیست فعالی را فراهم میسازد 5] و .[6 مواد متخلخل هیدروکسی آپاتیت دارای مساحت سطح بالا، حجم داخلی بزرگی، چگالی کم واندازه کوچک هستند، بنابراین منجر به جذب کارآمد نمونههای بیولوژیک فعال، بهخصوص مولکولهای دارویی میشود. خواص بارگذاری - انتشار حاملهای دارو نهتنها بهاندازههای نانو حفره و ترکیب شیمیایی، بلکه به مورفولوژی ذرات بستگی دارد 7] و .[8
از بین کاربردهای مختلف هیدروکسی آپاتیت نانومتری میتوان به موارد زیر اشاره کرد : [9]
-پوششهای هیدروکسی آپاتیت نانوساختار تشکیل شده به روش سل- ژل و یارسوب الکتریکی، لایه چسبنده و مناسبی را شکل میدهند.
-کامپوزیتهای تشکیل شده از هیدروکسی آپاتیت نانومتری و سایر مواد مثل کیتوسان، کلاژن و سایر پلیمرها موجب افزایش همبندی با استخوان میشود و داربستهای مناسبی برای مهندسی بافت فراهم مینماید.
-هیدروکسی آپاتیت نانومتری در رهایش دارو و انتقال داروهایی مثل انسولین و آنتی بیوتیک استفاده میشود.
-درمان برخی تومورهای خاص هم به کمک ذرات هیدروکسی آپاتیت نانومتری مطالعه شده است.
روشهای بسیار متنوعی برای آمادهسازی نانو ذرات هیدروکسی آپاتیت با کنترل دقیق ریزساختار ارائه شده است. این روشها انواع مختلفی از مسیرهای شیمیایی شناخته شده را درگیر میکند. با چنین تنوع زیادی، انتخاب یک مسیر خاص تعریف شده برای سنتز پودر برای یک کاربرد خاص میتواند دشوار باشد. براین اساس، روشهای آماده سازی به پنج گروه روش خشک - با دو زیر گروه - ، روش مرطوب - با شش زیر گروه - و فرآیندهای درجه حرارت بالا - با دو زیر گروه - ؛ روشهای سنتز بر اساس منابع موجودات زنده و روشهای ترکیبی طبقهبندی شدهاند. در روش خشک بر خلاف روش مرطوب از حلال استفاده نمیشود. ویژگیهای پودر سنتز شده به روش خشک تحت تأثیر پارامترهای فرایند قرار نمیگیرد، از این رو در این روش شرایط کنترل دقیق نیاز نیست و برای تولید انبوه پودر مناسب است. پودر هیدروکسی آپاتیت تولید شده با روش خشکمعمولاً، اندازه بزرگ و شکل نامنظم دارد.
روش مرطوب برای آمادهسازی ذرات هیدروکسی آپاتیت با ساختار در ابعاد نانو با مورفولوژی منظم عملی است. واکنشهای شیمیایی روش مرطوب توانایی کنترل مورفولوژی و اندازه پودر در ابعاد نانو را، بر اساس بسیاری از دادههای تجربی، دارند 10] و .[11مهمترین روشهای تولید ذرات هیدروکسی آپاتیت بر اساس کاربرد مورد نیاز شامل سنتز حالت جامد، روش مکانوشیمیایی، روشهای رسوبگذاری، روش هیدرولیز، روش سل- ژل، تکنیک گرمایی - هیدروترمال - ، تکنیک امولسیون چندگانه، روش سونوشیمیایی، تکنیک رسوبدهی الکتروشیمیایی، سنتز خود احتراقی انتشار یافته، تجزیه در اثر حرارت، سنتز از منابع موجودات زنده، سنتز مایکروویو یا امواج فراصوت و سنتز قالب کمکی میباشند 10]، 11، .[12
در میان تکنیکهای مختلف روش رسوبگذاری شیمیایی مرطوب،معمولاً به دلیل سادگی، سهولت استفاده و مزیت اقتصادی محبوبترین شیوه برای سنتز هیدروکسی آپاتیت در ابعاد نانو است. ذرات بدست آمده در این روش زیر 200 نانومتر هستند. با این حال به طور قابل توجهی آگلومره میشوند که باعت افزایش سایز حامل و ایجاد اشکال نامنظم میگردد. هان و همکاران، با استفاده از تلاطم التراسونیک و افزودن گلیکوزآمینوگلیکانها تلاش کردند تا از تجمع ذرات جلوگیری کنند وثبات را افزایش دهند. با این حال، توزیع اندازه نسبتا گسترده باقی میماند و کنترل مورفولوژی کمی با مخلوطی از نانوذرات کروی و میله مانند وجود دارد .[13]
در مطالعات مختلف نیز فرایند سل ژل با اختلاط و ایجاد ژل از کلسیم نیترات و هیدروژن فسفات در اتانول و سپس پیرسازی و خشک کردن برای ساخت ذرات متخلخل هیدروکسی آپاتیت در ابعاد نانو استفاده شده است. با استفاده از این روش، نانوذرات هیدروکسی آپاتیت با اندازههای مختلف از 30 تا 150 نانومتر تولید میشود که تبلور، اندازه و مورفولوژی آنها به درجه حرارت پخت و زمان پیرسازی وابسته است. یکی از معایب اصلی روش سل ژل تراکم نانوذرات در مرحله پخت است که باعث کاهش اثر انتقال بردار ژن در هیدروکسی آپاتیت میشود.[13] مزیت اصلی استفاده از سنتز میکروامولسیون کاهش تجمع ذرات میباشد. با استفاده از
