مهندسي

سنتز و شناسايي هيدروژلهاي ابر جاذب نانوكامپوزيت مغناطيسي آهن بر پايه صمغ زانتان اصلاح شده با استفاده از اكريليك اسيد

فاطمه نوبخت اصل، مهران کردتبار*+
کرج، دانشگاه آزاد اسلامي واحد کرج، گروه شيمي

چكيده: در اين پژوهش هيدروژل ابرجاذب بر پايه صمغ طبيعي زانتان با استفاده از اکريليک اسيد به عنوان مونومر ،آغازگر آمونيوم پرسولفات و نانو ذرههای مغناطيسي آهن به عنوان شبکهساز تهيه شد. هيدروژل تهيه شده با روشهای طيفسنجي زيرقرمز و ميکروسکوپ الکتروني روبشي مورد ارزيابي قرار گرفت. تمامي متغيرهای مؤثر در ميزان جذب هيدروژل شامل غلظت شبکهساز، غلظت آغازگر، نسبت مونومر به زانتان برای رسيدن به بيشينه جذب بهينه شد. هيدروژل بهينه، دارای بيشينه جذب 333 گرم بر گرم است. برای بررسي کيفيت هيدروژل تهيه شده ميزان جذب در محلولهای نمکي با غلظتهای متفاوت و رفتار تورمـي هـيدروژل در pHهای متـفاوت مـورد ارزيابي قرار گرفـت. هيـدروژل بهيـنه درpH های 5 تا 11 تغيير اندکي در جذب آب نشان ميدهد .سرانجام برای بررسي رهايش دارو از داروی سديم ديکلوفناک استفاده شد که در دو محيط بافری اسيدی و قليايي مورد بررسي قرار .گرفت هيدروژل بهينه در 8= pH در مدت 5 ساعت رهايش را انجام داد.
واژههاي كليدي: هيدروژل؛ رهايش دارو؛ نانوکامپوزيت؛ صمغ زانتان؛ نانوذرههای آهن؛ اکرليک اسيد.
KEYWORDS: Hydrogel; Drug delivery; Nanocomposite; Xanthan; Iron Nano Particles, Acrylic Acid.

مقدمه
هيدروژلها گروهي از مواد پليمري هستند که ماهيت بر زيستسازگاري يک ماده مؤثر است و بررسيها نشان ميدهد آبدوست آنها اين امکان را فراهم ميآورد که تا مقدارهاي که هيدروژلها به دليلهاي زير زيستسازگار هستند:
بالايي از آب را درون ساختار سهبعدي خود نگهدارند. مقدار آب کشش سطحي هـيدروژلها در فصل مشـترک با بافتهاي زيستي در هيدروژل ممکن است از% 01 تا هزاران برابر وزن ژل خشک پايين است و اين عامل جذب پروتئين و چسبندگي سلولي را کاهش ميدهد.
برسد [2، 0]. اهميت هيدروژلها در کاربردهاي پزشکي اولين بار به دليل ميزان آب بالاي اين مواد، سطح هيدروژل به عنوان يک در سال 0591 ميلادي با استفاده از ژل پلي 2-هيدروکسياتيل متاکريلات سطح قابل نفوذ ابرآبدوست شناخته ميشود که از زيستسازگاري در ساخت لنزهاي تماسي نرم آشکار شد. اين ژل به دليل خاصيت بالايي برخوردار است. ماهيت نرم و الاستيک برخي از هيدروژلها، ترشوندگي بسيار خوب، رفتار الاستيکي بالا و زيستسازگاري اصطکاک سطحي اين مواد را با بافتهاي اطراف کم ميکند .
مناسبي که از خود نشان داد، نسبت به ساير پليمرهاي تهيه شده کاهش اصطکاک سطحي باعث ميشود که غشاي موکوسي مانند شباهت خوبي با بافتهاي طبيعي بدن داشت. ويژگيهاي زيادي سطوح داخلي عروق، آسيب کمتري ببيند.

+E-mail: [email protected] عهده دار مکاتبات *
پژوهشي 55
-18795-4341

شکل 3ـ ساختار شيميايي زانتان.

بر اساس مواد بهکار رفته در ساخت، هيدروژلها به دو دسته پايه طبيعي و مصنوعي تقسيم ميشوند. در هيدروژلهاي پايه طبيعي از پليمرهاي طبيعي همچون پليساکاريدها مانند کيتوسان ،آلژينات، نشاسته سلولز و مشتقهاي آن، زانتان و پروتئينها مانند ژلاتين و کلاژن استفاده ميشود .به طور معمول اين پليمرهاي طبيعي را با پيوند زدن مونومرهاي وينيلي براي تهيه هيدروژلهايي با ويژگيهاي دلخواه اصلاح ميکنند، از جمله ويژگيهاي هيدروژلهاي پايه طبيعي غيرسمي بودن و سازگاري با محيط زيست است [3، 2].
هيدروژلهاي ابرجاذب پايه مصنوعي در حضور يک آغازگر راديکالي و عامل شبکهساز در محيط آبي با واکنش مونومرهاي آکريلي مانند آکريلآميد، آکريليکاسيد و آکريلونيتريل تحت بسپارش و شبکهبندي قرار ميگيرد [4، 2].
در اين پژوهش از پليمر طبيعي زانتان استفاده شده است .
زانتان پليساکاريدي خارجسلولي باکتري بيماريزاي گياهي به نام
زانتانوموس )کامپستريس0( و برخي ديگر از گونههاي منسوب به آن است. )شکل 0( برهمکنش زنجيرهاي جانبي آنيوني زانتان با اسکلت پليمر و با خودشان، موجب ميشود که اين پليساکاريد در گستره وسيعي از دما و pH ويژگي رئولوژيکي و پايداري بسياري داشته باشد [6 ، 9].
براي بهبود ويژگيهاي مکانيکي و گرمايي هيدروژلها ،کامپوزيتهاي هيدروژلي گوناگوني با استفاده از انواع خاک رس مانند مونتموريلونيت، آپاتيت ساخته شده است. استفاده از ذرهها در مقياس نانو منجر به توليد نانو کامپوزيتهاي هيدروژلي ميشود. نانوکامپوزيتهاي هيدروژلي بر پايه زانتان افزون بر ويژگيهاي سطحي، ويژگيهاي مکانيکي، گرمايي و شيميايي بهبود يافته دارند.
از اين نانو کامپوزيتها در جذب رنگ [7] و رهايش سلول [8] استفاده شده است. در اين پژوهش براي حذف شبکهسازهاي شيميايي از نانو ذرههاي مغناطيسي آهن بهعنوان شبکهساز استفاده شده است. اين نانو ذرهها افزون بر غيرسمي بودن جايگزين شبکهسازهاي شيميايي شده و نانوکامپوزيتهاي جديدي ايجاد ميکند.

بخش تجربي مواد
صمغ زانتان )%0(، با گرانروي بزرگتر يا مساوي mPa.s 0211، از شرکت Sinochem Qingdao، آکريليک اسيد، آمونيومپرسولفات، محلول آمونياک، N,N متيلن بيس آکريل آميد از شرکت Merck ، آهن) II( کلريد4 آبه، آهن) III( کلريد 9 آبه، از شرکت Merck، اتانول 56 درصد از شرکت جهان الکل طب اراک تهيه و استفاده شدند.

دستگاهها
دستگاههاي پرتوسنج فروسرخ FTIR) ) مدل Perkin Elmer
مدل ( SEM) ميکروسکوپ الکتروني پويشي ،Precisely-100 همزن ،Metrohm-827 سنج مدل pH ،Cambridge S-360 UVIKON/922 دستگاه ،IKA RW20 DZM.n مغناطيسي مدل
-42290206886

.به کار گرفته شد Behdad Oven 80آون ،UV-Vis
)1( Xanthomonas campestris
54 تهيه و شناسايي هيدروژلهاي ابر جاذب نانوکامپوزيت مغناطيسي آهن …
روشها
روش تهيه نانوکامپوزيت هيدروژل ابر جاذب
يک گرم صمغ زانتان در 091 ميليليتر آب حل شد و دماي حمام آب گرم به 81 درجه سلسيوس رسانده شد. سپس 0/1 گرم آغازگر در 9 ميليليتر آب حل و به زانتان افزوده شد ، 9 دقيقه پس از آن 9 ميليليتر تکپار افزوده شد. اين مخلوط بايد به مدت يک ساعت با دور rpm091 همزن مکانيکي هم بخورد تا بسپارش به صورت کامل صورت پذيرد. در مرحله بعد مخلوط آهن II و III که در 09 ميليليتر آب حل شده است، قطره قطره به مخلوط افزوده شد. در اين مرحله دور همزن مکانيکي تا rpm 811 افزايش يافت. به مدت نيم ساعت در همان دما همزدن ادامه يافت، تا اتصالهاي عرضي ايجاد شـود. در مرحـله آخر 21 ميليليتر محلول آمونـياک افزوده شد تا افزون بر خنثـيسازي عاملهاي کربوکسـيل، يونهاي آهن را براي تشکيل نانوذرهها اکسيد کند .فراورده به مدت دو ساعت در 311 ميليليتر اتانول گذاشته شد تا آب و برخي ناخالصيها )تکپارهاي واکنش نداده( حذف شوند، سپس فراورده از الکل خارج شده با قيچي به قطعههاي کوچکتر بريده شد و دوباره به مدت 24 ساعت در الکل قرار گرفت .پس از اين مدت هيدروژل به مدت 5 ساعت
در دماي 61 درجه سلسيوس خشک شد. هيدروژل خشک در هاون چيني شده و با الکهاي مش 41 و 61 مشبندي شد [5].

اندازهگيري ظرفيت تورم نمونههاي تهيه شده
براي اندازهگيري ميزان تورم هيدروژل تهيه شده 19/1 گرم از آن با اندازه ذرههاي 291- 411 ميکرومتر )مش 61- 41( در 291 ميليگرم آب مقطر ريخته به مدت دو ساعت در دماي محيط قرار داده شد تا متورم شود. سپس هيدروژل داخل توري يا صافي ريخته و پس از گذشت 09 دقيقه )به منظور خروج آب جذب نشده( وزن شد، سپس ميزان تورم تعادلي) ES( از معادله) 0( محاسبه شد [5]:
48211548497

)0( 1 1ES g g w w2w 0W و 2W به ترتيب وزن هيدروژل خشک و متورم است.

روش تهيه محلولهاي نمکي
براي اين منظور ابتدا محلولهايي با غلظتهاي متفاوتي از نمکهاي سديم کلريد، کلسيم کلريد و آلومينيوم کلريد ساخته شد ،سپس 19/1 گرم از نمونه در 291 ميليليـتر از محـلولهاي نمـکي ساخـته شده ريخـته شد و پس از گذشـت دو ساعت ميزان تورم با استـفاده از معـادله 0 اندازهگيري شد.

روش تهيه محلول بافر
براي تهيه بافر 2، مقدار 58/1 گرم فسفريک اسيد و 950/9 گرم سديمکلريد در 511 سيسي آب حل شد، پس از تنظيمpH محلول در 2 با کمک اسيد يا باز يک ظرفيتي، حجم محلول به 0111 رسانده شد. براي تهيه بافر 8، مقدار 2/0 گرم سديم مونوفسفات و 07/4 گرم سديم کلريد در 511 ميليليتر آب حل شد، پس از تنظيم pH محلول در 8 با کمک اسيد يا باز يک ظرفيتي، حجم محلول به 0111 رسانده شد .

روش اندازهگيري رهايش دارو
براي بررسي قابليت رهايش دارو توسط هيدروژل، مقدار 0/1 گرم از هيدروژل در 41 ميليليتر محلول 10/1 مولار داروي ديکلوفناک در آب مقطر افزوده شد، پس بارگذاري دارو بر روي هيدروژل در
داخل 011 ميليليتر بافر2 و 8 قرار داده شد و در فاصلههاي زماني معين ميزان رهايش دارو توسط دستگاه UV-Vis اندازهگيري شد.

نتيجهها و بحث
ريختشناسي هيدروژل ابر جاذب توسط SEM
ميکروسکوپ الکتروني روبشي اطلاعات مفيدي از سطح نمونهها در اختيار قرار ميدهد .تصويرهاي ميکروسکوپ الکتروني روبشي از نمونه تهيه شده در شکل 2 نمايش داده شده است .
همانگونه که در شکل 2 ديده ميشود هيدروژل تهيه شده داراي خلل و فرج زيادي است و اين مسئله در دو بزرگنمايي 3111 برابر و 9111 برابر به طور کامل قابل ديدن است. اين خلل و فرج منجر به افزايش سطح هيدروژل و در نتيجه جذب سريعتر آب خواهند شد [5].

طيفسنجي زيرقرمز
شکل 3 طيف FT-IR زانتان و هيدروژل تهيه شده را نشان ميدهـدهمانگونه که در شـکل 3 الـف ديـده مـيشـود، پيـک 70/3429 مربــوط بــهOH – الکلــي موجــود در ســاختار زانتــان اســت
-31370

299045450356

323

333

03

63

43

23

3



قیمت: تومان

دسته بندی : شیمی و مهندسی شیمی

دیدگاهتان را بنویسید