آرشیو

تعداد بازدید:۷۷۳

98/03/20

غشای نانوکامپوزیتی جدید آنتی باکتریال از جنس پلی­اترسولفون برای کاربرد در واکنشگاه زیستی غشایی

لیلا قلم­چی، سهیل عابر، وحید وطن­پور و محسن کیان

فناوری­‌های تصفیه پساب بر پایه غشا یکی از موثرترین روش‌ها برای بدست آوردن آب با کیفیت بالا می­باشند. پلی­اترسولفون (PES) از جمله پلیمرهای رایج در ساخت غشاهای پلیمری اصلاح شده با نانو ذرات معدنی می­باشد، که به علت داشتن مقاومت شیمیایی و حرارتی مناسب، محدوده­ی pH وسیع، فرایند­پذیری ساده، پایداری زیست محیطی و امکان ساخت اندازه حفرات متفاوت به طور وسیع در ساخت غشاها استفاده می‌شود. از جمله معایب غشاهای PES می­توان به قابلیت ترشوندگی ضعیف و گرفتگی زیاد آن­ها اشاره کرد. پدیده­ی گرفتگی موجب کاهش شار عبوری، تخریب و کاهش عمر مفید غشا، آسیب­های زیست محیطی و در نتیجه کاهش بهره­وری و افزایش هزینه­های تولید می­شود. در سال­های اخیر نانو ذرات معدنی به دلیل خواص فیزیکوشیمیایی منحصر به فرد مانند خواص ضد باکتریایی، ضدعفونی کنندگی، کاتالیزوری و آبدوستی، کاربرد بسیار گسترده­ای در ساخت نسل جدیدی از غشاها، موسوم به غشاهای با ماتریس آمیخته پیدا کرده اند. اخیرا سهیل عابر، استاد شیمی کاربردی، و همکارانش در آزمایشگاه پژوهشی فناوری حفاظت محیط زیست در دانشکده شیمی غشاهای نانوکامپوزیتی با قابلیت آنتی باکتریالی و ضد گرفتگی و خاصیت آبدوستی تهیه کرده ­اند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

غشاهای میکروفیلتراسیون تهیه شده برای جداسازی لجن فعال در واکنشگاه زیستی غشایی کاربرد دارند. دکتر عابر و همکارانش سعی کرده اند با افزودن نانوذرات NH2-Ag3PO4/g-C3N4به ماتریس پلیمری، خاصیت آبدوستی و ضدگرفتگی غشا را افزایش دهند. این نانوذرات آمین دار شده به دلیل گروه­های عاملی آبدوست توانایی ترشدگی غشا را افزایش می­دهند. حضور ترکیبات نقره با خاصیت فتوکاتالیستی در غشا موجب توانایی آنتی باکتریالی غشا می­شود و تا حد زیادی از گرفتگی زیستی آن جلوگیری می­کند.

مطالعات تیم تحقیقاتی دکتر عابر نشان داد که بهترین فرمولاسیون برای تهیه­ی این غشای­ ماتریس آمیخته، استفاده از 14 درصد وزنی از پلیمر پلی­اتر سولفون و حلال دی متیل سولفواکساید درحضور 5 درصد وزنی از نانوکامپوزیت       NH2-Ag3PO4/g-C3N4 می­باشد. نتایج نشان دادند که شار عبور آب از غشای تهیه شده افزایش قابل ملاحظه­ای نسبت به غشای PES تنها دارد. همچنین توانایی ضدگرفتگی غشا موجب افزایش شاخص بازیابی از 01/38 به 02/59 درصد شد.

نتایج این تحقیق در مجله Journal of Industrial and Engineering Chemistry در سال 2019 به چاپ رسیده است     ( DOI: 10.1016/j.jiec.2018.11.004).

 

98/02/20

هیدروژل های نانوکامپوزیتی طبیعی و کاربردهای آنها

علی اولاد، حامد قره خانی، فاطمه دوستدار، فرشاد حسین زاده

 

هیدروژل ها، شبکه‌های پلیمری سه بعدی با پیوندهای عرضی فیزیکی یا شیمیایی هستند که از واکنش یک یا چند نوع مونومر حاصل می‌شوند. این مواد پلیمری توانایی جذب و نگه داری مقادیر معین آب را به دلیل حضور گروه‌های عاملی آب دوست بر روی ساختار پلیمری خود دارند، در حالی که خود به علت وجود اتصالات عرضی ما بین زنجیرهای پلیمری، در آب حل نمی‌شوند. از مهمترین مصارف هیدروژل ها می توان به مهندسی بافت، عضلات مصنوعی، چسب و باند زخم، بیوسنسورها، لنزها، رهایش دارو، جذب رنگ ها، فیلترها، کاتالیست ها، مواد شفاف نوری و مصارف بهداشتی اشاره کرد. اکثراً هیدروژل ها با استفاده از پلیمرهای سنتزی (مونومرهای آکریلاتی) تهیه می‌شوند ولی با توجه به مشکلات زیست محیطی و قیمت نسبتاً بالای این دسته از هیدروژل ها، تهیه هیدروژل هایی با منشاء طبیعی و قیمت کمتر مورد توجه قرار گرفته است. بدین منظور از پلی ساکاریدهایی مانند نشاسته، سلولز و آلژینات در تهیه هیدروژلهای زیست‌ سازگار و زیست تخریب ‌پذیر استفاده می‌ شود. ضمن اینکه، افزودن مواد معدنی از جمله خاک های رس به هیدروژل ها و تهیه  هیدروژل های کامپوزیتی و نانوکامپوزیتی، نه تنها باعث بهبود استحکام مکانیکی می گردد بلکه خواصی چون قابلیت و سرعت جذب آب، زیست سازگاری و زیست تخریب پذیری را در هیدروژل ها تقویت می‌کند و قیمت نهایی محصول را کاهش می‌دهد.

 

 

گروه پژوهشی دکتر علی اولاد در آزمایشگاه کامپوزیتهای پلیمری چندین سال است در راستای حل مسائل مطرح شده گام برداشته‌ اند و موفق به سنتز هیدروژل‌ های نانوکامپوزیتی زیست‌سازگار برای کاربرد در مصارف گوناگون شده‌اند. قابلیت استفاده هیدروژل های نانوکامپوزیتی تهیه شده در آزمایشگاه کامپوزیتهای پلیمری در محصولات بهداشتی، چسب‌ها و پوشش‌های زخم و رهایش دارو به اثبات رسیده است. در پژوهش اخیری که توسط این گروه صورت گرفته، هیدروژل نانوکامپوزیتی نشاسته-پیوندزنی شده-پلی(آکریلیک اسید-کو-آکریل‌آمید)/پلی‌وینیل الکل/کلینوپتیلولیت تهیه و قابلیت های آن برای استفاده در محصولات بهداشتی بررسی شده است. با مقایسه تورم پذیری و سینتیک جذب آب هیدروژل‌ و هیدروژل‌ نانوکامپوزیتی مشخص شده که افزودنی‌ کلینوپتیلولیت ظرفیت جذب آب تعادلی و سرعت جذب آب هیدروژل را بهبود می‌بخشد. بررسی رفتار رئولوژیکی هیدروژل‌ معمولی با هیدروژل‌ نانوکامپوزیتی سنتز شده نشان داد که استحکام شبکه هیدروژلی در هیدروژل نانوکامپوزیتی بیشتر از هیدروژل معمولی است. ضمن این که هیدروژل‌ نانوکامپوزیتی جذب آب تحت فشار و رفتار نگهداری آب بهتری را نسبت به هیدروژل‌ معمولی نشان می دهد. نتایج این تحقیق در مجله Carbohydrate Polymers (10.1016/j.carbpol.2018.08.014: (DOI چاپ شده است.

در کار پژوهشی دیگری که توسط همین گروه انجام گرفته، هیدروژل نانوکامپوزیتی سبوس ذرت پیوندزنی شده با پلی(آکریلیک اسید-کو-آکریل‌آمید) در حضور خاک رس مونت ‌موریلونیت سنتز شده و قابلیت آن برای رهایش مواد مغذی و کمپلکس‌های آهن در محیط آب و خاک مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از مطالعات رهایش مواد مغذی نشان داد که الگوی رهایش این مواد از هیدروژل نانوکامپوزیتی به صورت آهسته بوده و فرمولاسیون هیدروژل/مونت موریلونیت/NPK/Fe می ‌تواند به عنوان یک سیستم رهایش کنترل ‌شده استفاده شود. نتایج این پژوهش نیز در مجله New Journal of Chemistry ((DOI :10.1039/C8NJ01947A به چاپ رسیده است.

 

 

 

98/02/3

 

هیدروژل­ های ضدباکتری با قابلیت استفاده در ترمیم پوست

رسول رخشایی، حسن نمازی، حامد همیشه­ کار، حسین صمدی کفیل، رویا صالحی

 

پوست یا اپیدرم وسیع ترین عضو در بدن انسان است. از آنجا که پوست به­ عنوان اولین خط دفاعی بدن در برابر عفونت ­ها عمل می­ کند، آسیب­ های پوستی می ­توانند خطرات جدی برای سلامتی انسان در پی داشته باشند. مهندسی بافت یک رویکرد امیدوار کننده برای درمان زخم ­های پوست است که در آن برای ترمیم و یا بازسازی بافت آسیب­ دیده از یک داربست مهندسی­ شده به جای پیوند کامل آن عضو استفاده می­ شود.

اخیراً حسن نمازی، استاد شیمی آلی، و همکارانش در آزمایشگاه پژوهشی کربوهیدارت ­ها و پلیمرهای طبیعی در دانشکده شیمی داربست ­های هیدروژل نانوکامپوزیت کیتوسان- ژلاتین/روی اکسید (CS-GEL/nZnO) را ساخته و بعد از شناسایی ساختار شیمیایی آن، پتانسیل و کارائی آن ­را برای استفاده بالقوه در مهندسی بافت پوست مورد ارزیابی و مطالعه قرار داده­ اند.

داربست ­های برپایه هیدروژل به ­عنوان یک ماتریس موقت عمل می­ کنند که در آن سلول­ها برای بازسازی بافت آسیب دیده می ­توانند رشد و تکثیر یابند. نمازی و همکارانش سعی کرده ­اند تا با افزودن اجزائی به داربست تهیه شده که امکان تحویل مواد زیستی و داروها را در آن ایجاد می­ کند به بازسازی بیشتر بافت آسیب­ دیده کمک کنند. داربست­ ها از ترکیب کیتوسان (CS)، ژلاتین (GEL) و روی اکسید (ZnO) تهیه شده ­اند. کیتوسان یک عامل تسریع کننده بازسازی بافت سازگار با محیط زیست و زیست ­تخریب­ پذیر است که دارای خواص ضدباکتریائی ملایم می ­باشد. همچنین ژلاتین به­ عنوان ماده فعال بیولوژیکی برای تقویت چسبندگی و مهاجرت سلولی در ترکیب نانوکامپوزیت وارد شده است. برای بهبود اثرات ضد باکتریائی، از نانوذرات ZnO که هیچ سمیّتی بر سلول­های سالم ندارند استفاده گردیده است.

مطالعات تیم تحقیقاتی دکتر نمازی نشان داد که داربست ­های تهیه شده دارای نسبت تورم بالا، تجزیه زیستی کنترل­ شده و تخلخل بالا هستند که ویژگی­ های مفیدی برای جذب ترشحات ناشی از التهاب­ های بدن می­ باشند. این گروه توانست با واردسازی نانوذرات ZnO خاصیت تحویل داروی کنترل­ شده را به داربست سنتزی القاء کند. درحقیقت نانوذرات ZnO می­توانند انتشار ناپروکسن به­ عنوان یک داروی ضد التهاب غیراستروئیدی را برای مبارزه با التهاب ایجاد شده در طی بازسازی بافت آسیب­ دیده کنترل کنند.

                                

عکس­ های نشان­ دهنده فعالیت ضدباکتریایی نانوکامپوزیت CS-ZEL/nZnO حاوی مقادیر مختلف روی اکسید

 در برابر دو نوع باکتری مختلف. نمودار بالا نتایج کمّی فعالیت ضدباکتریایی را نشان می­ دهد.

 

بر خلاف مطالعات انجام شده قبلی در این موضوع، نتایج تحقیق حاضر اثرات ضدباکتری بیشتر و سمیّت سلولی کمتری را نشان داده که علت آن را می­توان به توزیع یکنواخت نانوذرات روی اکسید در سراسر داربست مربوط دانست. همچنین نتایج این مطالعه سنتز موفق داربست­ های هیدروژل CS-GEL/nZnO را اثبات می­ کند که به­ طور ویژه برای استفاده در کاربرد­های بیوپزشکی، به ویژه مهندسی بافت پوست توصیه می ­شود.

نتایج این تحقیق در Journal of Applied Polymer Science به چاپ رسیده است (DOI: 10.1002/app.47590).

 

 

 

 

آخرین ویرایش۲۴ خرداد ۱۳۹۹