سنتز نانوهیدروژل های حساس حرارتی بر پایه پلیمرهای زیست تخریب پذیر

چکیده: نانوهیدروژل ها بدلیل داشتن سطح زیاد دارای خصوصیات جالبی بوده و به عنوان ابزار های جدید می توانند برای توسعه سیستم های رهش داروی هدفمند به منظور غلبه بر کاستی های داروهای ضد سرطان، از جمله عوارض جانبی شدید و اثر درمانی کم بکارگرفته شوند. پلیمرهای "هوشمند" با ابعاد نانو قادر به انجام عملکرد فوق العاده ای در پاسخ به محرک های داخلی یا خارجی مانند ph، دما، آنزیم ها، نور، مغناطیس، یا اولتراسوند هستند. این دسته از مواد می توانند در شکل های گوناگون قابلیت های بارگذاری و رهش هوشمند داروها را تحت تغییرات محرک های درونی و بیرونی نشان دهند. بعلاوه، کپسوله کردن نانوذرات مغناطیسی با حامل های هوشمند که توانایی رهش دارو و تشخیص آن در محل را توسط تصویربرداری ترکیب می کند، ویژگی جدید جالبی در زمینه رهش دارو است. هیدروژل های pnipaam، متداول ترین پلیمر حساس حرارتی است که انتقال فاز برگشت پذیری در محلول (lcst) حدود c°32 نشان می دهد که نزدیک به دمای بدن است. با این وجود، سرعت پایین پاسخ دهی ژل های متداول pnipaam، پایین بودن قدرت مکانیکی و زیست تخریب پذیر نبودن، کاربرد آن را محدود می کند. در ضمن، سنتز نانوهیدروژل های کراسلینک شده pnipaam، عمدتاً با استفاده از عوامل کراسیلنک کننده صورت می پذیرند که این عوامل علاوه بر سمیت می توانند موجب ایجاد ناهماهنگی در ساختار پلیمر شوند. در این کار تحقیقاتی سعی شده است که بدون استفاده از مواد معمول برای سنتز نانوهیدروژل ها مثل سورفاکتانت ها و عوامل کراسلینک کننده که معمولاً سمی هستند و باید از ساختار نانوهیدروژل نهایی حذف شوند، روش های سنتزی آسان، سریع و سالم برای تهیه نانوهیدروژل ها بر پایه پلیمرهای زیست تخریب پذیر و زیست سازگار ارائه شود. در بخش اول این کار پژوهشی از یک روش تابشی اصلاح شده برای سنتز نانوهیدروژل های pva-g-nipaam استفاده شده است. در روش بکار گرفته شده، پلیمریزاسیون پیوندی nipaam روی pva در محلول آبی رقیق با دوز تابشی پایین gy (20-1) در حضور 2o2h و آنتی اکسیدان thpc و بدون استفاده از عوامل کراسلینک کننده انجام می شود. تاثیر دوز تابشی، مقادیر pva و 2o2h بر خصوصیات تورم مانند وابستگی دما و ph نسبت تورم و واتورم بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که نانوهیدروژل ها دارای نسبت تورم تعادلی بالا و زمان پاسخ دهی بسیار سریعی هستند. پارامترهای ساختاری نانوهیدروژل های بدست آمده شامل وزن مولکولی متوسط بین نقاط کراسلینک (mc) و دانسیته کراسلینک شدن (?x) با استفاده از نتایج تورم توسط تئوری فلوری محاسبه شده اند. ساختار و ترکیب نانوهیدروژل ها توسط ft-ir، آنالیز عنصری، tga، dsc، رئومتری و سایز ذرات توسط dls بررسی شده اند. همچنین مطالعات سمیت، زیست سازگاری مناسبی را برای نانوهیدروژل های سنتز شده نشان داد. در بخش دیگر، نانوهیدروژل های pva-g-nipaam بدون استفاده از عوامل کراسلینک کننده شیمیایی، با کراسلینک شدن درون مولکولی توسط پلیمریزاسیون شیمیایی رادیکال آزاد در محلول آبی رقیق در دمای بالا با استفاده از 2o2h بعنوان آغازگر ستنز شدند. تجزیه 2o2h در دمای بالا به رادیکال های هیدروکسیل، موجب جداکردن هیدروژن از زنجیرهای pva شده و منجر به پلیمریزاسیون پیوندی nipaam می شود. مکانیسم واکنش با محاسبات مکانیک کوانتومی نیز بررسی شده است. آنالیزهای ft-ir و tga پلیمریزاسیون گرفت را تائید می کند. بررسی سینتیک تورم/واتورم و تورم متناوب نشان می دهد که نانوهیدروژل ها دارای نسبت تورمی بالا و پاسخ دهی سریع به دما، ph و برگشت پذیری سریع هستند. بررسی رئولوژیکی نانوهیدروژل های متورم نشان می دهد که آنها بصورت جامدات ویسکوالاستیک عمل می کنند و همچنین، زیست سازگاری نانوهیدروژل ها با استفاده از تست سمیت سلولی تائید شد. در ادامه، برای سنتز نانوهیدروژل های مغناطیسی هوشمند، ابتدا نانوذرات مغناطیسی 4o3fe با پلیمرهای زیست سازگار اصلاح شده و سپس بعنوان عامل کراسلینک کننده برای سنتز نانوهیدروژل ها مورد استفاده قرار می گیرد. نانوذرات مغناطیسی هسته-پوسته 4o3fe از طریق تشکیل کمپلکس بین گروه های کربوکسیلیک اسید پلیمرهای pva، peg و نشاسته اصلاح شده با انیدرید مالئیک، فروفلوئیدهای پایداری تشکیل می دهند. نانوذرات تشکیل شده با ft-ir، xrd، tem و vsm شناسایی می شوند. نهایتاً، با توجه به پایداری مناسب و زیست سازگاری و زیست تخریب پذیری نشاسته بعنوان پلیمر طبیعی، فروفلوئید پایدار mnps-مالئات-نشاسته برای سنتز نانوهیدروژل های حساس به دما/ph/مغناطیس مورد استفاده قرار گرفت. در واقع فروفلوئید بدست آمده بعنوان یک عامل کراسلینک کننده زیست سازگار برای پلیمریزاسیون nipaam و ia بکار گرفته شد. نانوهیدروژل pnipaam-g-(starch-mnps) و (pnipaam-co-ia)-g-(starch-mnps) توسط tem، ft-ir، dls، xrd، tga، dsc و vsm شناسایی شده اند. همچنین، حساس بودن به دما و ph نانوهیدروژل های مغناطیسی و نهایتاً سمیت و بارگذاری داروی ضدسرطان میتوکسانترون بررسی شده اند. نتایج حاصل سمیت پایین و اثر تسریع یافته ضدسرطان نانوهیدروژل بارگذاری شده با میتوکسانترون را نشان می دهد.