امروزه نانوالیاف کاربردهای وسیعی در زمینه پزشکی از جمله سیستم های رهایش دارو و مهندسی بافت پیدا کرده اند. برای کاربردهای بازسازی استخوان، نانوالیاف کامپوزیتی حاوی فاز غیرآلی به دلیل دارا بودن خواص مکانیکی و بیولوژیکی، بسیار مطلوب می باشد. نشان داده شده است که قرار دادن سرامیک های زیست فعال از جمله کلسیم فسفات و شیشه های زیست فعال در کامپوزیت ها کارآیی بهتری در رشد و تمایز سلول های استخوانی دارد. به علاوه، استفاده از بیوپلیمرها به عنوان ماتریس کامپوزیت، باعث تولید آسان و انعطاف پذیری مکانیکی بیشتر کامپوزیت می گردد. در میان فازهای غیرآلی، شیشه های زیست فعال به دلیل زیست فعالی زیاد برای تشکیل فاز هیدروکسی آپاتیت استخوان مانند بر روی سطح مواد، بهترین گزینه می باشند. نشان داده شده است که قرار دادن دارو در نانوکامپوزیت ها، کارآیی آن ها را بهبود می بخشد. سیمواستاتین یکی از اعضا خانواده استاتین ها می باشد که به عنوان داروی کاهنده کلسترل خون استفاده می شده و نشان داده شده است که می تواند تشکیل استخوان را تحریک کند. در این تحقیق وب نانوالیاف پلی کاپرولاکتون(pcl)/ پلی اتیلن گلیکول(peg) حاوی نانوذرات شیشه زیست فعال (bg) و داروی سیمواستاتین تولید شد تا ایجاد یک سیستم رهایش دارو کند. نانوالیاف peg/pcl به طور موفقیت آمیز به روش الکتروریسی از محلول مخلوط پلیمرها و حاوی مقادیر مختلف bg (0 تا 20%) و مقادیر مختلف peg در مخلوط حلال های کلروفرم/متانول 75/25 (v/v) تولید شدند. سیمواستاتین قبل از الکتروریسی با مقادیر مختلف (6/0، 6 و 12%) نسبت به وزن پلیمر، به محلول پلیمری اضافه شد. نتایج نشان داد که ویسکوزیته محلول پلیمری با افزایش مقدار نانوذره افزایش یافت که باعث افزایش قطر الیاف مشاهده شده توسط sem شد. بعلاوه ویسکوزیته محلول پلیمری با افزایش نسبت peg کاهش یافت، در نتیجه نانوالیاف با قطر کوچکتر و یکنواختی کمتر تولید شدند. همچنین نتایج sem نشان داد که مقدار دارو، تاثیر معنی داری بر قطر الیاف دارد. نتایج آزمایشات مکانیکی نشان داد که استحکام کششی الیاف به مقدار bg بستگی داشت بگونه ای که با اضافه کردن نانوذرات شیشه زیست فعال از 0 تا 15%، استحکام کششی بطور معنی داری افزایش یافت اما با افزایش درصد نانوذره تا 20%، کاهشی در استحکام کششی مشاهده شد که احتمالاً به دلیل آگلومره شدن bg در نانوالیاف پلیمری می باشد. آنالیز حرارتی dsc به منظور بررسی تاثیر bg بر خواص ساختاری و فیزیکی نانوالیاف و واکنش شیمایی احتمالی پلیمر و دارو استفاده شد. نتایج dsc نشان داد که با افزایش مقدار bg، کریستالینیتی پلیمر افزایش یافت، این نتایج همچنین نشان داد که پیک ذوب دارو در نانوالیاف حاوی دارو ناپدید شده است که نشان دهنده قرار گرفتن دارو به حالت آمورف در نانوالیاف می باشد. نتایج آزمایش تخریب پذیری مشخص کرد که حضور bg و اضافه کردن peg نرخ تخریب پذیری وب نانوالیاف را افزایش می دهد که این به دلیل افزایش خاصیت آبدوستی نانوالیاف می باشد. نرخ رهایش دارو در محیط بافر فسفات با 4/7=ph مطالعه و مقدار داروی حل شده در این محیط با استفاده از اسپکتروفتومتری uv تعیین شد. نتایج رهایش نشان داد که نرخ رهایش دارو تحت تاثیر مقدار bg و نسبت peg می باشد. با افزایش مقدار bg، نرخ رهایش اولیه کاهش یافت اما مقدار داروی آزاد شده در طولانی مدت افرایش یافت. همچنین با افزایش نسبت peg نرخ رهایش دارو افزایش یافت که این به دلیل افزایش نرخ تخریب پذیری نانوالیاف می باشد. تصاویر sem و آنالیز xrd تشکیل لایه هیدروکسی آپاتیت را بر روی سطح وب نانوالیاف حاوی نانوذره، بعد از غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن (sbf) به مدت سه روز نشان می دهد. تصاویر sem مشخص کرد که با ادامه قرار دادن نمونه ها در sbf، به مدت 14، 21 و 28 روز، سطح نانوالیاف با لایه هیدروکسی آپاتیت پوشانده شده است. تحقیقات ما نشان داد که این نانوالیاف کامپوزیتی جدید می تواند سیمواستاتین را با رفتار کنترل شده ای رهایش دهد و توانایی تشکیل لایه آپاتیت را بر روی سطح خود در محلول بیولوژیکی و بنابراین پتانسیل خوبی در کاربردهای بازسازی استخوان دارد.

در این رساله اصلاح انتقال ژن توسط سامانه کیتوزان با استفاده از رتینوئیک اسید و پکتین به سلول hepg2 بررسی شد. ابتدا، تراگاکانتیک اسید –نوعی پکتین شاخه دار- از صمغ کتیرا جدا شد. وزن ملکولی به روش کروماتوگرافی نفوذ ژلی و ویسکوزیته ذاتی تعین و درصد استریفیکاسیون به روش تیتراسیون محاسبه شد. سمیت سلولی این پلیمر روی رده های سلولی hela، hepg2 و l929 بررسی و چسبندگی سلولی روی رده سلولی l929 مطالعه شد. با روش ژلاسیون یونی و در نسبت های مختلف وزنی، نانوذرات کیتوزان-تراگاکانتیک اسید ساخته شد. به روش کونژوگاسیون تراکمی کیتوزان- رتینوئیک اسید در نسبت های مولی متفاوت از رتینوئیک اسید تهیه و صحت انجام واکنش توسط طیف بینی ftir و nmr ارزیابی و از مشتقات حاصله به روش اولتراسونیک میسل ساخته شد. پکتین به روش ژلاسیون یونی و در نسیت های وزنی متفاوت روی پلی پلکس پوشش داده شد. مورفولوژی نانوذرات با sem و اندازه ذره ای ، بار سطحی و تاثیر ph بر بار سطحی و اندازه ذره ای با روش تفرق نور لیزر اندازه گیری شد. در نهایت سمیت سلولی نانوذرات و نانومیسل روی دو رده سلولی hela و hepg2 و پلی پلکس پوشش داده شده با پکتین روی cos7 به روش mtt ارزیابی شد و غلظت بحرانی میسل با استفاده از پیرین و به روش فلوئورسنس بررسی شد. امکان بارگذاری رتینوئیک اسید در سامانه ارزیابی و درصد بارگذاری، مقدار بارگذاری و سرعت رهایش با استفاده از طیف بینی uv بررسی شد. پلاسمید به روش برهمکنش یونی روی نانوذرات و در پلی پلکس کیتوزان بارگذاری شد. نسبت باری بهینه حامل به پلاسمید از طریق روش ژل الکتروفورز یا فلئومتری تعیین و سپس در چندین نسبت باری بالاتر از نسبت بهینه، ترانسفکسیون روی رده های hela، hepg2 و cos7 ارزیابی شد. وزن ملکولی تراگاکانتیک 300 کیلودالتون و درصد استریفیکاسیون 94% محاسبه شد. پلیمر فاقد سمیت سلولی بود و نسبت به آلژینات چسبندگی سلولی بهتری داشت. نانوذرات کیتوزان/تراگاکانتیک با نسبت وزنی 3 و اندازه ذره ای 77/6±5/132 نانومتر و بارسطحی 84/1±45/30 میلی ولت جهت مطالعات بیان ژن انتخاب شد. بررسی کونژوگه کیتوزان-رتینوئیک اسید نشانگر انجام واکنش بود و غلظت بحرانی میسل ها بین 2-10×3/1 تا 2-10×13/2 میلی گرم بر میلی لیتر بود. اندازه ذره ای میسل ها در محدوده 4/208-14/142 نانومتر و بارسطحی بین 25/27+ تا 48/34+ بود و نانومیسل ها شکل کروی داشتند. نتایج ژل الکتروفورز نشانگر بارگیری کامل پلاسمید توسط نانوپلکس در نسبت های باری بالاتری نسبت به پلی پلکس کیتوزان بود. ترانسفکسیون نانوپلکس نسبت به پلی پلکس کیتوزان بالاتر بوده، افزایش ترانسفکسیون در رده سلولی hepg2 بیشتر از رده سلولی hela بود که احتمالا به وجود گالاکتوز در ساختار تراگاکانتیک اسید و رسپتورهای آسیالوگلایکوپروتئین مرتبط است. بیان ژن مسی پلکس در سلول های hela و hepg2 نسبت به پلی پلکس و نانوپلکس کمتر بود ولی به علت پایداری بالای سامانه در حضور 10% سرم، ترانسفکسیون افزایش یافت. میزان بارگیری پلاسمید در این سامانه نسبت به دیگر سامانه ها بالاتر بود و پلاسمید در نسبت باری بالاتر از 5/0 بطور کامل در میسی پلکس بارگیری شد. اثر پوشش پکتین بر سمیت سلولی پلی پلکس پلی اتیلن ایمین و پایداری سامانه در برابر هپارین نشانگر کاهش سمیت سلولی این حامل در رده سلولی و افزایش پایداری سامانه پوشش داده شده بود درحالی که ترانسفکسیون سامانه پوشش دار نسبت به سامانه فاقد پوشش، کاهش چندانی نداشت. کلمات کلیدی: کیتوزان، رتینوئیک اسید، پکتین، تراگاکانتیک اسید، انتقال ژن، سمیت سلولی

نانوذرات لیپیدی جامد و حامل های لیپیدی نانوساختار، برای انکپسولاسیون هسپرتین و گسترش دانش در زمینه کاربرد نانوحامل ها به عنوان اجزا عملگرا در حوزه غذا استفاده گردیدند. همچنین اتوماتای سلولی به منظور شبیه سازی رفتار رهایش آن به کار گرفته شدند. اندازه و پتانسیل زتای نانوحامل های تولید شده با استفاده از تنش مکانیکی بالا، بررسی گردید. حامل-های تولید شده دارای اندازه ای در مقیاس نانومتر (در دامنه 91/63 تا 73/218 نانومتر) و کارایی انکپسولاسیون بین 90/39 تا 08/63% بودند. کالریمتری روبشی افتراقی، پراش اشعه ایکس و اسپکتروسکوپی انتقال فوریه مادون قرمز به منظور بررسی رفتار حرارتی، حالت کریستالی و ساختار شیمیایی مورد استفاده قرار گرفتند. کینتیک رهایش هسپرتین در شرایط معده ای-روده ای بررسی شد. مطالعات انجام شده بر روی پایداری نانوحامل ها در دماهای 6 و 25 درجه سانتی گراد به مدت 30 روز در سوسپانسیون آبی نشان دهنده عدم تراوش هسپرتین بود. تاثیر استفاده از ترکیبات محافظ سرمای مختلف (گلوکز، سوربیتول، گلیسیرین، لاکتوز و ساکارز) نیز مورد بررسی قرار گرفت. همچنین پتانسیل باالقوه نانوحامل های تولید شده برای غنی سازی مواد غذایی با استفاده از شیر به عنوان یک ماده غذایی مدل بررسی گردید. شیرهای غنی شده تحت آزمون های حسی قرار گرفتند و هیچ گونه تفاوت معنی داری با نمونه شیر شاهد نشان ندادند، نانوانکپسولاسیون به خوبی توانست طعم تلخ و پس طعم هسپرتین را پوشش دهد و سبب مرتفع نمودن حلالیت پایین آن گردد. رفتار رهایش ترکیبات زیست فعال غذایی انکپسوله شده از مباحث بسیار پراهمیت می باشد که تا کنون به آن پرداخته نشده است. اتوماتای سلولی مدل ریاضی است که بیان کننده این می باشد که سیستم های پیچیده می توانند بر اساس اثرات متقابل اجزای تشکیل دهنده آن شبیه سازی شوند. در این پژوهش اتوماتای سلولی برای شبیه سازی رهایش ترکیب انکپسوله شده از نانوحامل های لیپیدی بر اساس مکانیسم نفوذ به منظور بررسی تاثیر عوامل مختلف از جمله بارگذاری انکپسولاسیون، نوع همسایگی، اندازه حامل، احتمال حلالیت، نحوه توزیع ترکیب انکپسوله شده و شرایط رهایش به صورت دو و سه بعدی استفاده شدند. نتایج شبیه سازی با استفاده از داده های آزمایشگاهی رهایش هسپرتین ارزیابی گردید که بیانگر تطابق بی نظیر نتایج با داده های مدل و کارایی بالای اتوماتای سلولی برای تقلیل پیچیدگی های تجزیه تحلیل فرایند نفوذ طی رهایش ترکیبات انکپسوله شده از نانوحامل ها می باشد.

مقدمه امروزه فروشاره ها به دلیل ویژگی های مغناطیسی و گرمایی خود کاربردهای فراوانی در صنعت و زیست پزشکی پیدا کرده اند. یکی از کاربردهای آن ها در زیست پزشکی، فراگرمایی مغناطیسی برای درمان توده های سرطانی است. در این روش فروشاره ها به توده سرطانی تزریق و با قرار گرفتن در یک میدان مغناطیسی متناوب باعث گرم شدن سلول های سرطانی تا دمای °c41 و نهایتاً نابودی آن ها می شوند. سازوکارهای اتلافی گوناگونی مانند اتلاف پسماند و اتلاف واهلش موجب ایجاد گرما در نانوذرات مغناطیسی در میدان مغناطیسی متغیر می شوند. مقدار گرمای تولید شده نه تنها به ویژگی های مغناطیسی بلکه به اندازه و توزیع اندازه ی نانوذرات نیز بستگی دارد. نانوذرات مگنتایت یکی از گزینه های مهم مورد استفاده در این زمینه می باشد. می توان نشان داد که با جانشانی یون های دیگر در مگنتایت و بهبود ویژگی های مغناطیسی آن و یا از طریق کنترل اندازه و توزیع اندازه ی نانوذرات، گرمای تولید شده بهبود می یابد. جانشانی یون های آهن در ساختار اسپینل با یون های zn2+ و gd3+ به بهبود ویژگی های مغناطیسی می انجامد. روش های ساخت نانوذرات مغناطیسی که پاکیزه و دوستدار محیط زیست باشد و هم زمان به تولید انبوه نانو ذراتی با اندازه ی یکنواخت و بلورینگی بالا بینجامد، هنوز یکی از چالش های مهم در تولید نانوذرات مغناطیسی است. روش احیای هیدروترمال از جمله روش های آسان و تک گامی است که برای تولید نانو ذرات مگنتایت آب دوست، با احیاکننده های گوناگون به کار گرفته شده است. در این پژوهش نانو ذرات آب دوست ابرپارامغناطیس و یکنواخت مگنتایت، مگنتایت جانشانی شده با روی و روی-گادولینیوم با روش احیای هیدروترمال و با عامل احیا کننده ی اسید سیتریک در یک مرحله ساخته شدند. در این روش هیچ گونه سرفکتانت یا ماده ی دیگری در ساخت این نانوذرات به کار نمی رود. افزون بر این دمای انجام واکنش برای تشکیل نانو ذرات مغناطیسی در مقایسه با روش های دیگر تولید نانوذرات مغناطیسی با بلورینگی و مغناطش بالا مانند تجزیه ی گرمایی پیش سازهای آلی که در دماهای پیرامون °c300 نانو ذراتی با مغناطش اشباعی همانند ساخته می شود، پایین تر است. بنابراین این روش می تواند یک روش پربازده، دوستدار محیط زیست،کم انرژی و ارزان باشد. یکی از چالش های اساسی در هنگام استفاده از نانوذرات مغناطیسی در بدن جانداران حذف سریع از جریان خون به وسیله ی سیستم ایمنی بدن است. بنابراین برای افزایش زمان ماندگاری آن ها در جریان خون، سطح نانوذرات را می توان با پوشش های پلی مری به گونه ای اصلاح کرد که جذب پروتئین های پلاسما روی سطح نانوذرات به کمترین مقدار ممکن برسد و بدین ترتیب کمتر در معرض پاکسازی به وسیله ماکروفاژها قرار بگیرند. پلی مر پوشش داده شده روی سطح نانوذرات همچنین می تواند جایگاهی برای پیوند با دارو و یا لیگاندهایی باشد که برای هدف گیری نانوذرات به جایگاه های ویژه در کاربردهایی مانند تصویر برداری مغناطیسی، دارو رسانی و فراگرمایی لازمند. همچنین این پلی مرها می توانند ویژگی های تحریک پذیری در برابر تغییرات ph، دما و غیره را داشته باشند که در این صورت با قرارگیری در شرایطی با ph یا دمای معین می توانند باعث شروع رهایش دارو شوند و نقش موثری را در کنترل غلظت لازم یا الگوی رهایش دارو داشته باشند. پلورونیک یک کوپلی مر قطعه ای است که از قطعه های اکسید اتیلن و اکسید پروپیلن تشکیل شده است. ویژگی این پلی مر آن است که آرایش فضایی آن با گذار از یک دمای ویژه تغییر می یابد و از این تغییر می توان در بارگذاری و رهایش دارو استفاده نمود. نشاندن این پلی مر روی سطح نانوذرات مغناطیسی، زیست سازگاری آن ها را بالا می برد و در صورت بارگذاری دارو می تواند باعث رهایش دارو در هنگام فرایند فراگرمایی مغناطیسی شود. اما برای نشاندن این پلی مر روی سطح نانوذرات مغناطیسی باید از واکنش های پیچیده ی شیمیایی استفاده کرد. کیتوزان یک پلی مر زیست سازگار و دارای بار مثبت است. این پلی مر به دلیل زیست سازگاری، توانایی پوشش دهی و توانایی پیوند خوردن با سایر پلی مرها و داروها کاربردهای فراونی در دارو رسانی پیدا کرده است . این پلی مر به دلیل داشتن بار مثبت می تواند با نیروهای قوی الکتریکی روی سطوح با بار منفی نشانده شود. به همین دلیل در این پژوهش پوشش دهی نانوذرات مغناطیسی تولید شده با استفاده از کوپلیمر حساس به دمای پلورونیک f127- کیتوزان و بر اساس برهمکنش های قوی کولنی بین بار منفی روی سطح نانو ذرات و بار مثبت کیتوزان انجام شده و پارامترهای موثر مورد بررسی قرار گرفته است. سپس کاربرد آن ها برای فراگرمایی مغناطیسی مورد بررسی قرار گرفت. مواد اولیه همه ی مواد اولیه ی به کار رفته در این پژوهش شامل نیترات آهن سه، آمونیاک 25% ، کلرید روی، اسید سیتریک، کلرید گادولینیوم، پلورونیک اف-127، نیتروفنیل کلروفرمات، تری اتیل آمین، دی متیل سولفواکساید و کیتوزان با وزن مولکولی kd5 و 89 درصد استیل زدایی شده از نوع آزمایشگاهی و با کمینه ی خلوص 99 درصد بود. برای آزمایش های کشت سلولی از آب دیونیزه ی استریل ، محلول pbs ، محیط کشت آماده ی rpmi استریل که پیش از استفاده به آن 10 درصد حجمی سرم جنین گوساله و یک درصد حجمی محلول آنتی بیوتیک پنی سیلین- استرپتومایسین اضافه شده بود، محلول تریپسین آماده ، محلول آماده ی تریپان بلو، محلول آماده mtt و محلول آماده دوکسوروبیسین استفاده شد. روش ها شاره های مغناطیسی برای اولین بار به روش احیای هیدروترمال با اسید سیتریک ساخته شدند. برای پوشش دهی نانوذرات ابتدا کوپلیمر پلورونیک اف 127- کیتوزان با موفقیت ساخته شد . پوشش دهی نانوذرات مغناطیسی با نیروهای قوی کولنی بین بار منفی سطح نانوذرات و بار مثبت کیتوزان صورت گرفت. سمیت سلولی فروشاره ها با غلظت های 10، 6، 5/3،4/1 و 5/0 میلی گرم بر میلی لیتر با روش mtt assay و با یک پلیت 96 خانه بررسی شد. در این روش از سلول های hela با غلظت cell/ml 104×2 و ?l180 در هر خانه استفاده شد. فراگرمایی مغناطیسی با نانوذرات پوشش داده شده بر روی سلول های hela و در یک میدان مغناطیسی متناوب با بسامد khz330 و شدت ka/m 6 بررسی شد. همچنین ویژگی های فیزیکی نانوذرات تهیه شده، با روش ها و دستگاه های xrd، ftir، tga، sem، tem، dls، vsm و h-nmr بررسی شد. نتایج و بحث ساخت نمونه های مگنتایت در دمای °c180 و به مدت 20 ساعت با مقادیر گوناگون اسید سیتریک نشان داد که تشکیل فاز اسپینل به مقدار اسید سیتریک بستگی دارد و پس از تشکیل فاز اسپینل با افزایش مقدار اسید سیتریک نانوذرات کوچک تر می شوند. نانوذرات تک فاز مگنتایت ساخته شده ابرپارامغناطیس و دارای اندازه ی 5/2±4/8 نانومتر و در دمای اتاق مغناطش اشباعی آن برابر emu/g 65.77 بود. افزایش دمای واکنش تا °c200 و زمان 10 ساعت اندازه ی نانوذرات را به 8/2±5/9 نانومتر افزایش داد و در حالی که مغناطش اشباعی آن تغییری نکرده بود در منحنی m-h آن وادارندگی برابر 30 اورستد دیده شد. آزمایش های وزن سنجی حرارتی مقدار یکسانی از یون های سیترات را روی سطح نانوذرات نشان داد در صورتی که با افزایش دمای واکنش درصد وزنی یون های هیدروکسیل نسبت به نانوذرات کاهش پیدا کرده بود. این پدیده به کاهش میزان کلوخه ای شدن نانوذرات مغناطیسی می انجامد که اختلاف قطر هیدرودینامیکی در شاره های مغناطیسی(nm 167.3برای دمای واکنش °c180 و nm 77 برای دمای واکنش °c200) را توجیه می کند. همچنین افزایش دمای واکنش وکاهش میزان یون های هیدروکسیل باعث افزایش اندازه ی بار منفی سطحی نانوذرات و افزایش قدر مطلق پتانسیل زتا از 20- به 30- میلی ولت و پایداری بیشتر شاره های مغناطسی شده است. ساخت نانوذرات ابرپارامغناطیس znxfe1-xfe2o4 با مقادیر گوناگون x نشان داد که جانشانی یون های روی در ساختار مگنتایت باعث افزایش مغناطش اشباعی تا emu/g 82.5 برای 37/0=x شد که این پدیده به دلیل جانشانی یون های غیر مغناطیسی روی در جایگاه چهار وجهی اسپینل به جای یون های fe3+ اتفاق افتاده است. آزمایش های tg نشان داد که درصد وزنی یون های هیدروکسیل نسبت به نانوذرات در مگنتایت جانشانی شده با روی نسبت به مگنتایت کاهش پیدا کرده که این پدیده به دلیل حضور یون های روی در محیط واکنش و تغییر سازوکار تشکیل فاز اسپینل از بازبلوری شدن به انحلال-بازرسوبی و تحرک بیشتر یون ها در این سازوکار اتفاق افتاده است. برای 3/0=x قطر هیدرودینامیکی برابر nm92.1 و ضریب بس پراکندگی 144/0 بود که با توجه به کاهش درصد وزنی یون های هیدروکسیل نسبت به مگنتایت، کاهش قطر هیدرودینامیکی قابل انتظار است. همچنین این کاهش به افزایش قدر مطلق پتانسیل زتا به 25- میلی ولت انجامیده است. جانشانی روی در ساختار مگنتایت، تغییرات چشمگیری در پارامتر شبکه ی مگنتایت ایجاد نکرد ولی ارتفاع قله ها در الگوی پراش پرتو ایکس را نسبت به مگنتایت افزایش داد که نشان دهنده ی افزایش بلورینگی در نانوذرات مگنتایت جانشانی شده با روی است. ساخت نانوذرات ابرپارامغناطیس fe0.7zn0.3gdyfe2-yo4 با مقادیر گوناگون y نشان داد که جانشانی مقادیر گوناگون گادولینیوم در ساختار نانوذرات zn0.3fe2.7o4 باعث ایجاد یک بیشینه در مغناطش اشباعی برای 01/0=y می شود (emu/g 82) و پس از آن مغناطش اشباعی کاهش می یابد که این پدیده به دلیل جانشانی یون های gd3+ در جایگاه های هشت وجهی و تغییر برهمکنش های بین یون ها اتفاق می افتد. آزمایش های tg درصد وزنی مشابهی از یونهای هیدروکسیل را نسبت به نانوذرات مگنتایت جانشانی شده با روی نشان داد ولی درصد وزنی یون های سیترات کمی افزایش پیدا کرده بود که این به دلیل به کاربردن مقدار بیش تری اسید سیتریک در فرایند ساخت نسبت به نانوذرات مگنتایت جانشانی شده با روی است و به کاهش اندازه ی کلوخه های مغناطیسی و بنابراین به کاهش قطر هیدرودینامیکی نانوذرات مگنتایت جانشانی شده با روی و گادولینیوم انجامیده است (nm 92 برای 0=y و nm 59.57 برای 025/0=y). پتانسیل زتای منفی نشان دهنده ی حضور یون های سیترات روی سطح این نانوذرات است. محاسبه ی پارامتر شبکه ی نانوذرات جانشانی شده با روی و گادولینیوم نشان داد که به دلیل بزرگ تر بودن یون های gd3+ نسبت به fe3+ پارامتر شبکه با افزایش مقدار جانشانی گادولینیوم در ساختار zn0.3fe2.7o4 افزایش می یابد. آزمایش ftir حضور یون های سیترات را روی سطح همه ی نانوذرات تأیید می کند. محاسبه ی مقدار اندازه ی بحرانی نیل و براوون برای میدان مغناطیسی با بسامد khz 330 و مقایسه ی آن ها با اندازه ی نانوذرات و قطر هیدرودینامیکی آن ها نشان داد که برای همه ی شاره های مغناطیسی ساخته شده در بسامد به کار گرفته شده، سازوکار تولید گرما سازوکار نیل است و در مورد شاره های مگنتایت ساخته شده در دمای °c200 و زمان 10 ساعت (نمونه ی mag2) به دلیل آشکار شدن پسماند در منحنی مغناطش سازوکار پسماند نیز در تولید گرما دخالت می کند و به همین دلیل توان اتلاف ذاتی این شاره که برابر nhm2/kg 9.4 محاسبه شد در میان شاره های ساخته شده بیشترین مقدار توان اتلاف ذاتی را داشت. بالاترین توان اتلاف ویژه که تاکنون گزارش شده مربوط به شاره های مغناطیسی است که توسط فورتین با توان اتلاف ذاتی nhm2/kg 3.8 و توسط هرگت با توان اتلاف ذاتی nhm2/kg 11.7 ساخته شده اند. فورتین نانوذرات خودش را به روش هم رسوبی ساخت، سپس یون های سیترات را روی آن ها نشاند. برای یکنواخت کردن اندازه ی نانوذرات با روش ویژه ای، نانوذرات با اندازه های گوناگون را از هم جدا کرد. هرگت نانوذرات اکسید آهن یکنواختی را با اندازه ی میانگین 15 نانومتر با رشد کنترل شده ی هسته های اکسید آهن روی هسته هایی از ژلاتین به دست آورد. این مقایسه نشان می دهد که روش احیای هیدروترمال بدون داشتن پیچیدگی های موجود در روش های توضیح داده شده می تواند نانوذراتی یکنواخت با توان اتلاف ذاتی بالا تولید کند. پس از آن شاره ی تولید شده با نانوذرات مگنتایت جانشانی شده با روی و 3/0=x (نمونه ی mag3) دارای بیشترین مقدار توان اتلاف ذاتی بود (nhm2/kg 4.8). توان اتلاف ذاتی شاره های مغناطیسی ساخته شده از نانوذرات مگنتایت جانشانی شده با روی و گادولینیوم، با وجود بهبود ویژگی های مغناطیسی نسبت به شاره های مغناطیسی ساخته شده از مگنتایت جانشانی شده با روی کاهش پیدا کرد که این پدیده می تواند به تغییر ویژگی های سطحی و کاهش قطر هیدرودینامیکی در این شاره ها مربوط باشد. مقایسه ی توان اتلاف ذاتی شاره های تولید شده با شاره های تجاری شده نشان می دهد که نمونه های mag2 و mag3 از توان اتلاف ذاتی بیشتری نسبت به این شاره ها برخوردار هستند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که توان اتلاف ذاتی وابستگی زیادی با قطر هیدرودینامیکی دارد. برای پوشش دهی نانوذرات mag3 ابتدا کوپلیمر پلورونیک اف127-کیتوزان ساخته شد. تشکیل پیوند بین این دو پلی مر به وسیله ی نتایج آزمایش های ftir و h-nmr اثبات گردید. پوشش دهی نانوذرات با استفاده از نیروهای قوی کولنی بین بار منفی سطوح نانوذرات و بار مثبت کیتوزان انجام گرفت و حضور پوشش روی سطح نانوذرات با آزمایش های ftir و tg و عکس های tem اثبات گردید. عکس های tem تشکیل نانوکپسول هایی با قطر میانگین 84 نانومتر را نشان داد. بررسی سمیت سلولی شاره های مغناطیسی دارای نانوذرات mag3 بدون پوشش و پوشش دار به روش mtt assay بر روی سلول های سرطانی هلا نشان داد که حضور پوشش، سمیت سلولی شاره های مغناطیسی را کاهش داده و شاره های دارای نانوکپسول های مغناطیسی با غلظت 5/3 میلی گرم اکسید آهن بر میلی لیتر و کم تر، از سمیت سلولی کم تری نسبت به شاره های غلیظ تر برخوردارند. آزمایش فراگرمایی مغناطیسی با شاره های مغناطیسی با غلظت 5/3 میلی گرم بر میلی لیتر بر روی سلول های سرطانی هلا نشان داد که فراگرمایی مغناطیسی به مدت 30 دقیقه در نبود داروی دوکسوروبیسین بیش از 80 درصد سلول ها را نابود می کند. با افزودن داروی دوکسوروبیسین به شاره ی مغناطیسی همه ی سلول های سرطانی با به کارگرفتن فراگرمایی مغناطیسی نابود شدند. نتیجه گیری روش احیای هیدروترمال با احیا کننده ی اسید سیتریک روشی پربازده ومناسب برای ساخت شاره های مغناطیسی است. شاره های مغناطیسی ساخته شده با این روش دارای توان اتلاف ذاتی بزرگ تری نسبت به شاره های مغناطیسی تجاری شده هستند. مقایسه ی توان اتلاف ذاتی شاره های ساخته شده در این پژوهش با یکدیگر و با شاره های تجاری نشان داد که توان اتلاف ذاتی وابستگی زیادی به قطر هیدرودینامیکی دارد. در این پژوهش با استفاده از نیروهای قوی الکترواستاتیکی سطح نانوذرات با کوپلیمر پلورونیک اف127- کیتوزان پوشش داده شد. این پوشش دهی زیست سازگاری نانوذرات را افزایش داد. نتایج نشان داد که استفاده از شاره های مغناطیسی دارای نانوذرات پوشش داده شده در فراگرمایی مغناطیسی در حضور داروی دوکسوروبیسین می تواند سلول های سرطانی را به طور کامل نابود کند.

در سال های اخیر تعداد زیادی از محققان، به جستجو در مورد سیستم هایی که رهایش دارو را به تاخیر بیاندازند پرداخته اند. علت این که در میان روش های موجود به رهایش کنترل شده توجه بیشتری می شود این است که رهایش در موضع مورد نظر و به صورت آهسته انجام شود؛ نرخ رهایش قابل تنظیم و تغییر باشد؛ تعداد دفعات مصرف دارو در یک روز کاهش یابد؛ پذیرش دارو توسط بدن بهبود یابد و در نهایت اثرات جانبی کاهش یابد. در این تحقیق، تهیه و ارزیابی نانوالیاف مخلوط آگار و پلی اکریلونیتریل حاوی داروی ضد سرطان و رماتیسم متوترکسات مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی تاثیر نسبت پلیمرها، محلول هایی با غلظت ثابت 15% پلیمر و 6% دارو در مخلوط پلیمرهای اکریلونیتریل:آگار با نسبت های 100:0 ، 90:10 ، 80:20 و 70:30 تهیه گردید و الکتروریسی انجام شد. همچنین جهت بررسی تاثیر غلظت دارو نیز محلول هایی با غلظت های 0% ، 6% ، 12% و 18% دارو نسبت به وزن پلیمر تهیه شد. در این محلول ها نسبت دو پلیمر ثابت (90:10) در نظر گرفته شد. پس از تهیه نانوالیاف، برای بررسی اثر نسبت پلیمرها و همچنین درصد دارو بر قطر الیاف، از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. همچنین آزمایشات مربوط به اندازه گیری نرخ رهایش در محیط بافر فسفات (pbs) انجام شد و از روش اسپکتروفتومتری به منظور تعیین غلظت دارو در فاز رهایش استفاده گردید. به کمک آنالیز حرارتی dsc نیز نحوه قرارگیری مولکول های دارو در وب نانوالیاف مورد مطالعه قرار گرفت و با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه (ftir) تداخلات احتمالی دارو و پلیمرها بررسی شد. نتایج تحقیقات نشان داد که با افزایش درصد دارو، نرخ رهایش به طور معناداری افزایش می یابد به گونه ای که پس از طی 4 ساعت، میزان داروی آزاد شده از نمونه حاوی 6% دارو 4/26% و از نمونه حاوی 18% دارو 8/79% می باشد. با افزایش درصد آگار در مخلوط پلیمری نیز به این دلیل که آبدوستی و قطبیت سیستم رهایش بیشتر می گردد، درصد داروی رهایش یافته بیشتر می شود. به عنوان مثال در نمونه بدون آگار پس از 4 ساعت 91/9% و در نمونه حاوی 30% آگار پس از طی مدت زمان 4 ساعت 54% از دارو در محیط آزاد می شود. با توجه به نتایج به دست آمده می توان گفت نانوالیاف الکتروریسی شده مخلوط آگار و پلی اکریلونیتریل حاوی متوترکسات، توانایی رهایش دارو به صورت کنترل شده را داشته و به عنوان یک سیستم رهایش کنترل شده موضعی برای درمان بیماری های سرطان و رماتیسم مورد استفاده قرار گیرد. همچنین در این سیستم با تغییر عواملی همچون درصد دارو و درصد آگار می توان به نرخ رهایش مطلوب دست یافت.

تأمین عناصر غذایی معدنی گیاه از مهم ترین نیازهای مرتبط با تولیدات محصولات گیاهی می باشد. هرچند کوددهی، رشد گیاهان را افزایش داده و وضعیت تغذیه ای گیاه را بهبود می بخشد اما مصرف بی رویه کودها موجب افزایش نگرانی در مورد اثرات نامطلوب بر محیط زیست و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک شده است. یکی از روش های موثر جهت غلبه بر مشکلات مصرف بی رویه کودهای شیمیایی، توسعه کودهای با رهش کنترل شده می باشد. پلی مرهای زیستی از جمله مناسب ترین ترکیبات طبیعی جهت سنتز سیستم های کندرهش عناصر غذایی می باشند. دراین مطالعه پلی مرهای زیستی آلجینات، رزین و ترکیب کاه و رزین به همراه رس زئولیت در نسبت های 1:2، 1:4، 1:8 و بدون رس جهت کند رهش کردن نیترات و پتاسیم مورد استفاده قرار گرفت. میزان آزادسازی نیترات و پتاسیم از سیستم های کندرهش پس از سنتز در زمان های 1، 3، 5، 10، 15، 20، 25 و 30 روز اندازه گیری شد. نتایج آزادسازی نیترات و پتاسیم از سیستم های سنتز شده نشان داد سیستم رزین:زئولیت در کندرهش کردن عناصر موثرتر از سایر ترکیبات بود. اثر این سیستم در نسبت های 1:4، 1:8 و بدون رس بر جذب نیترات و پتاسیم توسط گیاه ذرت و مقدار آبشویی این دو عنصر در بستر شن نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج کشت گیاه و آبشویی نیترات و پتاسیم نشان داد تیمار نیترات پتاسیم در اولین دوره از آبشویی بیشترین هدرروی نیترات و پتاسیم را نشان داد. طی 6 مرحله آبشویی نیز بیشترین مقدار آبشویی مربوط به دو تیمار نیترات پتاسیم و سیستم 1:4 بوده و کمترین مقدار مربوط به سیستم 1:8 بود. عملکرد اندام هوایی در بسترهای تحت تیمار سیستم های کند رهش و نیترات پتاسیم یکسان بود ولی بیشترین عملکرد ریشه در تیمار نیترات پتاسیم مشاهده شد، درحالیکه عملکرد ریشه در سیستم های کند رهش مشابه یکدیگر و حد واسط تیمار نیترات پتاسیم و شاهد بود. بیشترین جذب نیتروژن توسط ریشه در بین تیمارهای مختلف، مربوط به سیستم بدون رس بود و تیمارهای دیگرجذب نیتروژن یکسانی را نشان داده و تفاوت معنی داری نداشتند. در حالیکه بیشترین جذب پتاسیم توسط ریشه مربوط به دو سیستم بدون رس و 1:8 بود. بیشترین نیتروژن جذب شده در اندام هوایی نیز مربوط به دو تیمار سیستم 1:8 و بدون رس و بیشترین پتاسیم جذب شده در اندام هوایی مربوط به تیمار 1:8 بود. بطورکلی سیستم کندرهش برپایه رزین : زئولیت مناسب ترین ترکیب جهت تهیه کودهای کندرهش نیترات و پتاسیم می باشند.

افزایش راندمان کاربرد کود ها و مصرف کافی آنها به طوری که عناصر غذایی به بهترین وجه جذب گیاه شوند، یکی از دغدغه های محققین و کارگزاران در بخش کشاورزی است. کاربرد بیش از اندازه کودهای شیمیایی منجر به افزایش غلظت عناصر غذایی به میزان بیش از حد مطلوب برای گیاه شده که نتیجه آن آبشویی و یا رسوب عناصر غذایی است. یکی از راهکار های مفید در این زمینه استفاده از کود های کند رهش یا سیستمهای با رهش کنترل شده است .پلیمرهای طبیعی از جمله مناسب ترین ترکیبات جهت سنتز سیستم های کندرهش عناصر غذایی می باشند. در این مطالعه پلیمر طبیعی آلجینات به همراه رس زئولیت در نسبتهای 1:4، 1:8 و بدون رس جهت تهیه سیستمهای کندرهش عناصر مس و روی مورد استفاده قرار گرفت. سیستمهای تهیه شده در محلول های سولفات روی و سولفات مس به ترتیب با غلظت 300 و 200 میلی گرم بر لیتر قرار داده شد تا عمل جذب مس و روی انجام شود، سپس میزان مشخصی از سیستمهای سنتزشده، در دو حالت خشک و مرطوب در محلول cacl2 01/0 مولار قرار داده شد و میزان آزاد سازی مس و روی از 24 ساعت تا 58 روز اندازه گیری شد. نتایج آزادسازی مس و روی نشان داد که میزان آزاد سازی این دوعنصر در حالت مرطوب نسبت به خشک بیشتر بود. در سیستمهای سنتز شده مرطوب آزاد سازی مس به مدت 58 روز ادامه یافت در حالی که آزادسازی روی تنها به مدت 17 روز انجام شد. همچنین مدت زمان آزادسازی روی از سیستمهای خشک بیشتر از سیستمهای مرطوب بود. الگوی رهش مس و روی توسط سیستمهای سنتز شده به عنوان تابعی از زمان توسط مدلهای سینتیکی نیز بررسی شد. حداکثر مس یا روی قابل رهش (qe مدل شبه رده اول) بیشترین مقدار خود را درسیستم آلجینات بدون رس نشان داد. مقایسه ثابت سرعت شبه رده اول (k1) برای رهش مس و روی از سیستمهای مورد مطالعه نشان دادسرعت رهش مس و روی از سیستمهای هیبرید آلجینات:زئولیت کمتر از سیستم آلجینات خالص بودکه نشان دهنده نقش رس در کاهش سرعت آزادسازی عناصر از آلجینات می باشد. همچنین ضریب پخشیدگی (ki) مس و روی محاسبه شده از مدل پخشیدگی پارابولیک در مورد سیستم آلجینات:زئولیت کمتر از آلجینات خالص بود. به طور کلی سیستم های کندرهش بر پایه آلجینات:زئولیت در حالت خشک میتواند با آزادسازی تدریجی و مناسب روی و مس به عنوان یک محصول دوستدار محیط زیست جهت تهیه کودهای کندرهش مس و روی به کار برده شود.

آستازانتین کاروتنوئیدی است با خاصیت آنتی اکسیدانی قوی که در جلوگیری از بیماری و تقویت سلامتی نقش دارد. کاروتنوئیدها، حلالیت ناچیزی در آب دارند و به صورت متبلور بوده و به همین دلیل زیست فراهمی پایینی نیز دارند. همچنین در حین فراوری و انبارداری غذا، نسبت به تنش های فیزیکوشیمیایی حساس هستند. بنابراین غنی سازی غذاها و نوشیدنی های پرمصرف با کاروتنوئیدها به طوری که زیست فراهمی و پایداری آن ها افزایش یابد، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. سامانه حامل های لیپیدی نانوساختار (nlc)، یک نانوامولسیون روغن در آب (o/w) است که بخش عمده فاز لیپیدی آن چربی بوده و در بعضی شرایط، معایب نانوامولسیون و نانوذرات لیپیدی جامد (sln؛ فاز لیپیدی آن کاملاً چربی است) را رفع می کند و مزایای آن ها را دارد. این سامانه در مرحله ورود به صنعت غذا می باشد. هدف این مطالعه تولید فرمول حامل های لیپیدی نانوساختار حاوی آستازانتین با پایداری مناسب، ارزیابی آن تحت تنش های رایج در صنایع غذایی و بررسی پتانسیل کاربرد آن در نوشیدنی های شفاف (مانند آبجو) می باشد. مخلوط لیپیدی گلیسریل بهینات-اولئیک اسید به عنوان فاز لیپیدی مناسب برای تولید فرمول انتخاب شد و از توین 80 و لسیتین به عنوان امولسیون کننده استفاده شد. فرمول (با 5 درصد فاز لیپیدی) با روش امولسیون کردن– فراصوت در دمای ?c78 تولید شد. روش پاسخ سطحی (rsm) برای مطالعه اثر نسبت فاز لیپیدی به توین 80 (ltr) و میزان اولئیک اسید مخلوط لیپیدی (ocl) بر خواص فیزیکی و پایداری شیمیایی فرمول در طی 25 روز انبارداری در دمای ?c19 به کار گرفته شد. مقادیر بهینه نسبت فاز لیپیدی به توین 80 و میزان اولئیک اسید مخلوط لیپیدی به ترتیب 8/1 و 4/22 درصد تعیین گردید. اندازه ذرات، شاخص بس پاشیدگی (pdi)، پتانسیل زتا (?) و میزان تخریب آستازانتین برای فرمول بهینه به ترتیب 2/2±94/6 نانومتر، 0/023±0/234، 0/9±24/4- میلی ولت و 14/2±01/19 درصد اندازه گیری شد. بررسی با پراش پرتو ایکس و گرماسنجی پویشی تفاضلی، وجود یک شبکه بلورین جدید با درجه بلورینگی تقلیل یافته(بدون پیک¬های مربوط به آستازانتین) را برای فرمول بهینه در مقایسه با گلیسریل بهینات نشان داد. برای افزایش میزان پایداری شیمیایی آستازانتین، اثر آنتی اکسیدان های محلول در روغن (آلفا- توکوفرول و کوآنزیم q10) و آب (edta و آسکوربیک اسید) بر پایداری فیزیکی و شیمیایی فرمول بهینه بررسی شد؛ مقادیر زیاد انواع محلول در آب (500 تا 1000 پی پی ام) منجر به افزایش اندازه نانوذرات شد. فقط آلفا- توکوفرول و edta منجر به افزایش پایداری شیمیایی آستازانتین شدند و ترکیب این¬دو با هم بهتر بود، اما حتی در حضور این آنتی اکسیدان ها، دمای نگهداری بالا و نور باعث افزایش سرعت تخریب آستازانتین شدند. فرمول بهینه (حاوی آلفا- توکوفرول و edta) نسبت به دماهای نسبتاً بالا (پاستوریزه کردن) و نیز در شیره معده شبیه سازی شده پایدار بود، اما تنظیم ph آن روی مقادیر پایین و افزودن مقادیر زیاد سدیم کلرید به آن، باعث افزایش اندازه ذرات به دلیل کاهش پتانسیل زتا شد. گلیسرول به عنوان محافظ انجمادی مناسب برای جلوگیری از تغییرات اندازه نانوذرات در حین چرخه انجماد- خروج از انجماد شناسایی شد. فرمول به نسبت 3 به 97 با نوشیدنی ها رقیق و در تاریکی نگهداری شد. پایداری فیزیکی فرمول در نوشیدنی های مدل (محلول های حقیقی)، وابسته به میزان ph و وجود ساکارز (تغییر دهنده گرانروی) بود؛ در ph پایین، افزایش گرانروی فاز ممتد، تا حدی اثر منفی کاهش پتانسیل زتا را جبران نمود. اندازه ذرات و پایداری شیمیایی آستازانتین در آب پنیر- فراپالایش حاوی فرمول در طی یک ماه نگهداری تغییر نکرد. افزودن یخ خشک و یا پاستوریزه کردن حرارتی باعث افزایش اندازه ذرات و تشدید تخریب آستازانتین در آبجو حاوی فرمول شد. پایداری فیزیکی و شیمیایی فرمول در آبجو بدون co2- پاستوریزه نشده تابع مدت زمان و دمای نگهداری بود. نتایج ارزیابی حسی بعد از تولید و بعد از 2 ماه نگهداری (c?6) نشان داد که مطلوبیت خواص حسی آبجو حاوی فرمول و تمایل به خرید آن هر چند در مقایسه با نمونه بدون نانوذرات کمتر است، اما هنوز قابل قبول است.