یکی از روشهای تولید نانوذرات، فرآیند ذرات حاصل از محلول اشباع گازی است. این روش بدلیل مزایای متعدد از جمله: تولید ذرات بسیار ریز با اندازه یکسان، توزیع اندازه باریک، قابلیت کنترل اندازه ذرات با تغییر شرایط فرآیند، تولید ذرات با خلوص بالا و عاری از حلال، روشی منحصر بفرد برای تولید ذرات می باشد. از بین انواع روشهای موجود برای تولید نانوذرات به کمک سیالات فوق بحرانی، با توجه به اینکه فرآیند ذرات حاصل از محلول اشباع گازی، دارای مزایایی نسبت به سایر روشها می باشد، برای مدلسازی انتخاب شده است. از مزایای مهم این فرآیند در مقایسه با سایر روشها نیاز آن به فشار پایین، مصرف پایین تر گاز به دلیل نسبت های کمتر گاز در مایع و توانایی تشکیل ذرات بدون نیاز به حلال است. از دیگر مزایای این فرآیند، توانایی تشکیل نانوکامپوزیت ها یا نانوذرات دارویی کپسوله شده است. اهداف عمده از انجام این پایان نامه تدوین مدلسازی جامع برای فرآیند فوق الذکر، اثبات مدل از طریق مقایسه با نتایج آزمایشگاهی، شناخت پارامترهای موثر، مطالعه نحوه اثر پارامترهای مذکور بر اندازه ذرات، بررسی سیستم در شرایط طراحی و کارکردی که در حال حاضر داده های آزمایشگاهی وجود ندارد و متعاقبا ارائه شرایط بهینه در راستای دستیابی به اندازه نانوذرات جدید می باشد. در پایان نامه با مقایسه نتایج مدل، با یک مورد آزمایشگاهی خاص(داروی نیفدیپین) صحت مدل ارزیابی می گردد، که با توجه به شرایط مختلف ورودی که به برنامه مدل اعمال می گردد، نتایج حاصل میزان خطای نسبی در محدوده 1-30% را نشان می دهد. با توجه به اینکه در حال حاضر مدلی با خطای کمتر در دسترس نمی باشد، می توان از نتایج حاصل از این مدل جهت بررسی اثرات پارامترهای مستقل بر قطر میانگین ذرات استفاده نمود و نیز با استفاده از این مدل می توان نحوه تاثیر پارامترهای مستقل بر پروفایل های خواص ترمودینامیکی در طول نازل را بررسی نمود. در نتایج حاصل از مدل با توجه به شرایط مختلف ورودی نانوذراتی با قطر میانگین حدود 20-23 میکرومتر حاصل می گردد. و نیز توزیع سایز ذرات حاصل از مدل به صورت منحنی توزیع نرمال(منحنی گاوس) می باشد که با نتایج حاصل از تجربه همخوانی دارد و شکل منحنی تائیدی است بر این ادعا که در این فرآیند با توزیع یکنواختی از ذرات رو به رو هستیم. نتایج مدل نشان می دهد که افزایش دمای قبل از انبساط باعث کاهش اندازه ذرات در وسیله انبساط می شود. دما در روابط مربوط به تولید و رشد ذرات پارامتر بسیار موثری است. فشار قبل از انبساط نیز رابطه معکوسی با اندازه ذره دارد به طوریکه افزایش آن، کاهش قطر ذره را ایجاد می کند. نتایج مدل نشان می دهد که اگر شار حرارتی ورودی به نازل کاهش یابد، یعنی فرآیند به سمت مسیر آدیاباتیک حرکت کند، ذرات ریزتری تولید خواهد شد. از جمله پارامترهای موثر دیگر در این فرآیند شکل هندسی نازل است. نتایج مدل نشان می دهد که هر چه قطر نازل بزرگتر شود، ذرات بزرگتری ایجاد می شود. پس پیشنهاد مدل، استفاده از نازلی با قطر کم می باشد.

یکی از روشهای تولید نانوذرات، فرآیند ذرات حاصل از محلول اشباع گازی است. این روش بدلیل مزایای متعدد از جمله: تولید ذرات بسیار ریز با اندازه یکسان، توزیع اندازه باریک، قابلیت کنترل اندازه ذرات با تغییر شرایط فرآیند، تولید ذرات با خلوص بالا و عاری از حلال، روشی منحصر بفرد برای تولید ذرات می باشد. از بین انواع روشهای موجود برای تولید نانوذرات به کمک سیالات فوق بحرانی، با توجه به اینکه فرآیند ذرات حاصل از محلول اشباع گازی، دارای مزایایی نسبت به سایر روشها می باشد، برای مدلسازی انتخاب شده است. از مزایای مهم این فرآیند در مقایسه با سایر روشها نیاز آن به فشار پایین، مصرف پایین تر گاز به دلیل نسبت های کمتر گاز در مایع و توانایی تشکیل ذرات بدون نیاز به حلال است. از دیگر مزایای این فرآیند، توانایی تشکیل نانوکامپوزیت ها یا نانوذرات دارویی کپسوله شده است. اهداف عمده از انجام این پایان نامه تدوین مدلسازی جامع برای فرآیند فوق الذکر، اثبات مدل از طریق مقایسه با نتایج آزمایشگاهی، شناخت پارامترهای موثر، مطالعه نحوه اثر پارامترهای مذکور بر اندازه ذرات، بررسی سیستم در شرایط طراحی و کارکردی که در حال حاضر داده های آزمایشگاهی وجود ندارد و متعاقبا ارائه شرایط بهینه در راستای دستیابی به اندازه نانوذرات جدید می باشد. در پایان نامه با مقایسه نتایج مدل، با یک مورد آزمایشگاهی خاص(داروی نیفدیپین) صحت مدل ارزیابی می گردد، که با توجه به شرایط مختلف ورودی که به برنامه مدل اعمال می گردد، نتایج حاصل میزان خطای نسبی در محدوده 1-30% را نشان می دهد. با توجه به اینکه در حال حاضر مدلی با خطای کمتر در دسترس نمی باشد، می توان از نتایج حاصل از این مدل جهت بررسی اثرات پارامترهای مستقل بر قطر میانگین ذرات استفاده نمود و نیز با استفاده از این مدل می توان نحوه تاثیر پارامترهای مستقل بر پروفایل های خواص ترمودینامیکی در طول نازل را بررسی نمود. در نتایج حاصل از مدل با توجه به شرایط مختلف ورودی نانوذراتی با قطر میانگین حدود 20-23 میکرومتر حاصل می گردد. و نیز توزیع سایز ذرات حاصل از مدل به صورت منحنی توزیع نرمال(منحنی گاوس) می باشد که با نتایج حاصل از تجربه همخوانی دارد و شکل منحنی تائیدی است بر این ادعا که در این فرآیند با توزیع یکنواختی از ذرات رو به رو هستیم. نتایج مدل نشان می دهد که افزایش دمای قبل از انبساط باعث کاهش اندازه ذرات در وسیله انبساط می شود. دما در روابط مربوط به تولید و رشد ذرات پارامتر بسیار موثری است. فشار قبل از انبساط نیز رابطه معکوسی با اندازه ذره دارد به طوریکه افزایش آن، کاهش قطر ذره را ایجاد می کند. نتایج مدل نشان می دهد که اگر شار حرارتی ورودی به نازل کاهش یابد، یعنی فرآیند به سمت مسیر آدیاباتیک حرکت کند، ذرات ریزتری تولید خواهد شد. از جمله پارامترهای موثر دیگر در این فرآیند شکل هندسی نازل است. نتایج مدل نشان می دهد که هر چه قطر نازل بزرگتر شود، ذرات بزرگتری ایجاد می شود. پس پیشنهاد مدل، استفاده از نازلی با قطر کم می باشد.

اخیراً دانشمندان با تحقیقات گسترده بر روی خواص درمانی چای سبز، تأثیر این ماده را در درمان و پیشگیری از بیماری‏های مختلف مانند سرطان سینه، روده، کولون، اثنی عشر، رکتوم و پانکراس ، فشار خون، دیابت وغیره به اثبات رسانده‏اند. چای از ترکیبات بی‏شماری تشکیل یافته است ولی عمده خواص آنتی اکسیدانی آن به کاتچین های موجود در آن به خصوص اپی گالوکاتچین گالات نسبت داده می شود. بنابراین لزوم استخراج اپی گالوکاتچین گالات و تولید عصاره آنتی اکسیدانی ازآن مشخص می شود. در این تحقیق استخراج عصاره از چای سبز به دو روش استخراج سوکسله با حلال آلی (اتانول) و استخراج به وسیله دی‏اکسید کربن فوق بحرانی اصلاح شده با مقادیر ثابتی از اصلاحگر اتانول (1 میلی‏لیتر)، زمان استاتیک (25 دقیقه) و میانگین سایز ذرات (674/0 میلی‏متر) مورد بررسی قرار گرفت. استخراج با سیال دی‏اکسید‏کربن فوق بحرانی اصلاح شده بر مبنای طراحی آزمایشات آماری به روش طراحی رویه پاسخ با استفاده از نرم افزارminitab 15 انجام شد. چهار متغیر موثر بر این فرایند دما (?c60-40 )، فشار (mpa 30-10) ، شدت جریان سیال دی اکسید کربن فوق بحرانی (ml/min 7/1-5/0) و زمان استخراج دینامیک (120-40 دقیقه) می باشند که طراحی آزمایش ها بر اساس آن ها انجام گرفته است. آنالیز رویه ی پاسخ نشان داد که داده های آزمایشگاهی به خوبی به وسیله ی یک مدل چند جمله ای مرتبه دوم برازش می شوند. علاوه بر این مشخص شد که ترم های خطی و مربع دما، فشار، دبی جریان و زمان دینامیک هم چنین ترم های متقابل فشار- دما و دما-زمان دینامیک از اهمیت بسیار زیادی در مدل پیشنهادی بر اساس متغیرهای کدگذاری شده برخوردارند. ضریب تشخیص(r2) در مدل برابر با 40/98 درصد و ضریب تشخیص اصلاح شده r^2 (adj) برابر 99/96 درصد می باشد و مقادیر بهینه ی استخراج در محدوده ی آزمایش با این روش، دمای7/43 درجه سانتی گراد، فشارmpa 29/19، نرخ جریان 5/1 میلی لیتر بر دقیقه و زمان دینامیک 106 دقیقه با میزان بازیابی 462/0 بدست آمد. همچنین در این تحقیق مدل سازی ریاضی فرآیند نیز انجام گرفت. پارامترهای مدل شامل ضریب نفوذ موثر، ضریب انتقال جرم فیلمی، ضریب پراکندگی محوری و ضریب توزیع می باشند. سه پارامتر اول از طریق روابط تجربی محاسبه گردیده وضریب توزیع نیز با محاسبه حلالیت با روابط ترمودینامیکی و دانسیته چای سبز با آزمایش بدست آمد. نتایج نشان داد که مدل ریاضی به خوبی قادر به پیشگویی داده های آزمایشگاهی است و r2 بسیار نزدیک به یک و برابر با (98/0) بدست آمد که نشان از محدوده خطای بسیار کم آن می باشد. در ادامه پارامترهای عملیاتی آن برای نیل به استخراج بیشتر به کمک الگوریتم ژنتیک نیز بهینه شدند که مقادیر بهینه پارامترهای عملیاتی برای دستیابی به بیشترین میزان بازیابی 446/0 ، فشار 79/19 مگاپاسکال، دمای 2/41 درجه سانتیگراد، دبی 7/1 میلی‏لیتر بر دقیقه و زمان دینامیک 3/116 دقیقه بدست آمد و تطابق خوبی بین دو روش بهینه سازی (ژنتیک و روش رویه پاسخ) مشاهده گردید. در انتها نیز فرایند به کمک شبکه عصبی mlpبا سه لایه مخفی به ترتیب دارای 16، 10 و 8 نورون مدل سازی شده و نتایج نشان داد که شبکه به خوبی آموزش داده شده و تطابق مناسبی بین میزان بازیابی بدست آمده از شبکه آموزش داده شده و مقادیر بدست آمده از آزمایشات وجود دارد.

کاهش اندازه ذرات دارویی باعث افزایش سطح تماس و افزایش انحلال آن ها در بدن می شود. در نتیجه قابلیت جذب آن ها بالا می رود و میزان مصرف پایین می آید. روش های تولید نانو ذرات دارویی با استفاده از سیال فوق بحرانی به علت توانایی کنترل اندازه و توزیع اندازه ذرات و درجه خلوص بالای محصول مورد توجه بسیار قرار گرفته است. اندازه ذرات و توزیع اندازه ذرات با تغییر پارامترهای عملیاتی مثل فشار، دما، غلظت اولیه حل شونده و شدت افزودن ضد حلال کنترل می شود. روش ضد حلال فوق بحرانی یکی از روش های تولید نانو ذرات دارویی به وسیله سیال فوق بحرانی است که در آن از سیال فوق بحرانی به عنوان ضد حلال استفاده می شود. با استفاده از این روش می توان نانو ذراتی با توزیع اندازه ذرات کنترل شده داشت که تغییر ماهیت نداده و عاری از حلال است. هدف از این رساله، تولید نانو ذرات آمپی سیلین از خانواده آنتی بیوتیک ها و 5 فلوروراسیل به عنوان ضد سرطان با روش ضد حلال فوق بحرانی بود. فرآیند ترسیب با روش ضد حلال فوق بحرانی در هر شرایط دما و فشار صورت نمی گیرد. جهت تعیین این شرایط بررسی مدل سازی ترمودینامیکی ضروری است. مدل سازی ترمودینامیکی این دو ماده جهت تعیین شرایط بهینه آزمایش مورد بررسی قرار گرفت. تغییرات حجم مولی مایع و جزء مولی بررسی شد. مدل ترمودینامیکی سیستم سه جزئی دی اکسید کربن- دی متیل سولفوکسید- آمپی سیلین نشان داد که فشار فرآیند باید بالاتر از mpa 3/7 در دمای k 308، mpa 8 در دمای k 313 و بالاتر از mpa97/8 در دمای k 319 باشد. آزمایشاتی جهت ترسیب نانو ذرات آمپی سیلین و 5 فلوروراسیل و بررسی پارامترهای موثر بر ترسیب همانند سرعت افزودن ضد حلال، فشار، دما و غلظت اولیه حل شونده بر روی توزیع اندازه ذرات و متوسط اندازه ذرات صورت گرفت. تاثیر شدت افزودن ضد حلال در سه سطح (6/1، 2 وml/min 4/2)، دما (34، 40 و c? 46)، غلظت حل شونده (20، 60 و mg/ml100) و فشار (9، 12 وmpa 15) بر روی اندازه و توزیع اندازه ذرات مطالعه شد. نتایج آزمایشات نشان داد که متوسط اندازه ذرات با افزایش سرعت افزودن ضد حلال و افزایش فشار کاهش می یابد. در صورتیکه دما و غلظت اولیه حل شونده تاثیر برعکس بر روی ذرات داشت یعنی با افزایش دما و غلظت اولیه حل شونده اندازه ذرات افزایش یافت. معادلات موازنه جرم و جمعیت جهت تعیین پارامترهای سینتیکی و توزیع اندازه ذرات در نظر گرفته شد. ترکیبی از روش های عددی کرانک نیکلسون و لاکس واندروف جهت حل معادله موازنه جمعیت استفاده شد. صحت مدل با مقایسه نتایج پیش بینی شده توسط مدل با داده های آزمایشگاهی هنگامیکه پارامترهای سینتیکی بهینه شده بودند مورد بررسی قرار گرفت. تطابق بسیار خوب نتایج مدل با داده های آزمایشگاهی (99/0 = r2) نشان داد که مدل به دست آمده به خوبی قابلیت پیش بینی روند آزمایشات را در تولید نانو ذرات با روش ضد حلال فوق بحرانی دارد.