کاربرد زیست پلیمرها در تهیه سامانه های نوین دارورسانی ذره ای و دستیابی به رهایش کنترل شده داروها یا بندآوری خون و مانند این ها دستاورد رو به رشدی در علوم پزشکی به شمار می رود. میکروسفرهای هیدروژلی پایه دکسترانی از این نوع سامانه ها هستند. خصوصیات فیزیکی و ساختار شیمیایی این میکروسفرها شامل متوسط اندازه ذرات (و توزیع آن) و نسبت تورم تعادلی آنها بر ویژگی-های کارکردی نهایی میکروسفرهای حاصل مانند سرعت بندآوری خون یا حمل دارو بسیار تاثیرگذار هستند. این مطالعه در پی یافتن شرایط بهینه ای برای تهیه میکروسفرهاست تا بتوان در فرآیندی تکرارپذیر، کنترل مطلوبی بر متوسط و توزیع اندازه ذرات به دست آورد و با ارایه روابط نیمه تجربی یا نظری، متوسط اندازه ذر ات حاصل را برحسب متغیرهای فرآیندی پیش بینی کرد. در این تحقیق؛ میکروسفرها با شبکه ای کردن شیمیایی دکستران در قطرکهای فاز داخلی یک امولسیون معکوس یگانه (w/o) تهیه شدند. فاز داخلی شامل محلول پلیمر (دکستران در محلول آبی هیدروکسید سدیم) بود و فاز خارجی شامل اکتان یا هگزان همراه با یک پایدارکننده غیر یونی بود. خصوصیات فیزیکی و ساختار شیمیایی میکروسفرهای حاصل نظیر اندازه ذره و توزیع آن و نیز درصد تورم تعادلی میکروسفرها، که بر کاربرد نهایی میکروسفرهای تهیه شده (مانند تسریع در انعقاد خون یا حمل دارو) بسیار تاثیرگذار هستند، مورد مطالعه قرار گرفتند. در این راستا، ابتدا اثر عوامل فرآیندی (دور همزن، مدت زمان مرحله پیش امولسیون سازی، غلظت پایدارکننده و...) و سینتیکی (غلظت پلیمر، غلظت عامل شبکه ای کننده، دمای واکنش و...) موثر بر خصوصیات ذرات و همچنین بهبود فرآیند تولید با استفاده از طراحی آزمایش های پلاکت-بورمن و تمام عاملی بررسی شد. در این راستا غلظت دکستران و دور همزن به عنوان مهم ترین عوامل تاثیرگذار و معنی دار سینتیکی و فرآیندی بر خصوصیات نهایی میکروسفرها تعیین شدند. استفاده از مدل های ریاضی براساس مکانیک سیالات برای پیش بینی تقریبی اندازه و توزیع اندازه ذرات و توسعه این معادلات برای سامانه امولسیون معکوس مرحله دیگری از این تحقیق بود. برای به کارگیری این روابط، خواص فیزیکی و شیمیایی دو فاز آبی و آلی شامل چگالی، گرانروی و کشش بین سطحی دوفاز به دقت بررسی شد و مقادیر کمی آنها در شرایط فرآیندی مختلف تعیین شد. برای بررسی دقیق تر اثر عوامل سینتیکی بر خصوصیات میکروسفرها و تایید تحلیل های پیشین، سینتیک واکنش اپی کلرو هیدرین با دکستران طی فرآیند شبکه ای شدن با رئومتری بررسی شد. نتایج نشان داد که سرعت واکنش شبکه ای شدن با افزایش دمای واکنش، غلظت دکستران و عامل شبکه ای کننده افزایش می یابد و نقطه ژل شدن در زمان های کمتری شروع می شود. این پدیده سبب افزایش نرخ گرانروی محلول در مدت زمان کوتاه تری می شود. لذا متوسط اندازه ذرات با افزایش گرانروی (ناشی از افزایش غلظت دکستران) و به واسطه کاهش نرخ شکست طی فرآیند تهیه میکروسفرها افزایش چشمگیری داشت. در انتهای مطالعه، تغییرات متوسط و توزیع اندازه ذرات میکروسفرهای دکستران طی فرآیند شبکه ای شدن بررسی شد. اثر غلظت های پلیمر وعامل شبکه ای کننده، سرعت همزدن و جزء حجمی فاز پراکنده بر متوسط و توزیع اندازه ذرات در حین فرآیند مطالعه شد. مدل موازنه جمعیت برای توصیف تغییرات توزیع اندازه ذرات استفاده شد که کاربرد آن منجر به یک معادله انتگرالی- دیفرانسیلی شد که برای حل این معادله از روش دیفرانسیلی اختلاف محدود استفاده شد. همانند پلیمریزاسیون تعلیقی محدوده های مشخصه گذار، حالت شبه پایدار، رشد و مرحله تثبیت مشاهده شد. همچنین تغییرات اندازه ذرات در حین فرآیند شبکه ای شدن نیز با توافق نسبتا خوبی با استفاده از مدل موازنه جمعیتی پیش بینی شد.

هدف اصلی این مطالعه تهیه یک سامانه نوین چسب عاجی دندانی بر پایه نانورس پیوند شده با پلی متاکریلیک اسید، نانورس پیوند شده با پلی اکریلیک اسید، مخلوط نانوسیلیکا و نانورس پیوند شده با پلی متاکریلیک اسید، مخلوط نانوسیلیکا و نانورس پیوند شده با پلی اکریلیک اسید و نانورس پیوند شده با کیتوسان اصلاح شده با گلایسیدیل متاکریلات است. پیوند پلی متاکریلیک اسید و پلی اکریلیک اسید بر ری سطح نانورس در حضور و همچنین غیاب انوسیلیکا انجام شد و محصولات مورد شناسایی قرار گرفتند. پرکننده های اصلاح شده سپس به یک سیستم چسب عاجی تجربی در غلظت های مختلف از???? تا ?? اضافه شدند. کیتوسان به صورت شیمیایی با گلایسیدیل متاکریلات اصلاح شد و کیتوسان خالص به همراه کیتوسان اصلاح شده مورد شناسایی قرار گرفتند. کیتوسان اصلاح شده به صورت نوری پخت و شناسایی شد. سپس کیتوسان اصلاح شده بر روی سطح نانورس پیوند زده شد و محصول مورد شناسایی قرار گرفت. پیوند شدن پلیمر بر روی سطح نانورس تایید شد. بر طبق نتایج به دست آمده، ساختار ورقه ای جزیی برای نانورس های پیوند شده با پلیمر مشاهده شد. پایداری پخش نانوذرات اصلاح شده در چسب رقیق افزایش یافته و افزودن ???? پرکننده اصلاح شده به چسب منجر به افزایش چشمگیری در خواص مکانیکی شد. مقادیر بالاتر پرکننده اصلاح شده منجر به افزایش مدول خمشی شد. مدول خمشی اندازه گیری شده در تطابق خوبی با نتایج تئوری حاصل از مدل هالپین ـ تسای بود. اصلاح کیتوسان با گلایسیدیل متاکریلات و توانایی پخت نوری آن تایید شد و افزایش غلظت گلایسیدیل متاکریلات در واکنش، منجر به افزایش بازده اصلاح بر روی زنجیرهای کیتوسان شد. این واکنش در ???? ساعت تکمیل شد و کیتوسان اصلاح شده حاصل با موفقیت در مرحله بعدی بر روی سطح نانورس پیوند زده شد.

اخیراً پلیمرهای طبیعی یا مشتقات نیمه صناعی آن ها، مورد توجه ویژه ای برای تهیه نانوذرات زیست سازگار و زیست تخریب پذیر، با کاربرد به عنوان سامانه های نوین دارورسانی قرار گرفته اند. کربوکسی متیل کیتوسان یک پلیمر طبیعی نیمه صناعی است که غیر سمی، زیست تخریب پذیر و زیست سازگار بوده که همین، امکان کاربرد آن را در دارورسانی فراهم می سازد. هدف از این تحقیق، تعیین عوامل موثر و شرایط بهینه برای تهیه نانوکره های کربوکسی متیل کیتوسان به روش شبکه ای کردن در سامانه میکروامولسیونی معکوس و تهیه ذراتی با اندازه ذره ای، توزیع اندازه ذره ای و شکل شناسی کنترل شده است. به این منظور، در بخش اول این پژوهش اقدام به خالص سازی و شناسایی کربوکسی متیل کیتوسان به روش گرماسنجی پویشی تفاضلی (تعیین دمای انتقال شیشه ای و پیک های ذوب و تخریب پلیمر)، گرماوزن سنجی (تعیین محتوای آب و خاکستر و نیز پایداری حرارتی پلیمر)، طیف سنجی فروسرخ انتقال یافته فوریه (تفکیک گروه های عاملی موجود در ساختار پلیمر و بررسی موقعیت گروه های کربوکسی متیل و نیز تعیین درجه جانشینی آن ها در زنجیر پلیمر)، عیارسنجی (تعیین درجه استیل زدایی و درجه جانشینی گروه-های کربوکسی متیل در کیتوسان پایه)، پراش پرتو ایکس (مشخص نمودن میزان بلورینگی ماده)، تجزیه پرتو ایکس از نوع تفکیک انرژی (اثبات خلوص و عدم حضور هر گونه ناخالصی معدنی در پلیمر)، تعیین محتوای خاکستر، و در نهایت کروماتوگرافی ژل تراوایی (تعیین جرم مولکولی متوسط پلیمر)، شد. در مرحله بعد، سامانه میکروامولسیونی معکوس با انتخاب فاز پیوسته روغنی (هگزان نرمال)، عامل امولسیون کننده و عامل ایجادکننده اتصال عرضی مناسب و با پراکنده کردن کربوکسی متیل کیتوسان (حل شده در محلول اسیداستیک در آب) درفاز پیوسته تهیه شدند. از سدیم بیس اتیل هگزیل-سولفوسوکسینات (aot) و گلوتارآلدهید به ترتیب به عنوان امولسیون کننده و عامل اتصال عرضی استفاده شد. عوامل مطالعه شده شامل غلظت عامل امولسیون کننده، غلظت محلول کربوکسی متیل کیتوسان و غلظت محلول عامل ایجادکننده اتصال عرضی بود. به این منظور، روش آماری تمام عاملی برای طراحی آزمایش ها به کار رفت و اثر هر یک از متغیرها، در سه سطح مورد بررسی قرار گرفت. شکل شناسی، اندازه ذره ای و پراکندگی اندازه ذره ای نانوکره های کربوکسی متیل کیتوسان به روش میکروسکوپی الکترونی روبشی در چند بزرگ نمایی و برای بیش از پانصد ذره تعیین شد. نتایج به دست آمده نشان می دهند که غلظت امولسیون کننده بیشترین اثر و غلظت عامل ایجاد کننده اتصال عرضی کمترین اثر را بر اندازه ذره ای نانوکره های تهیه شده از کربوکسی متیل کیتوسان دارد.