در این کار تحقیقاتی، کوپلیمرهای سه تایی pla-peg-pla با نسبت های مختلف la/eg و نیز فرم اکریله شده آنها سنتز شد و برای تهیه نانوذرات میسل مانند و نانوژل هایی با اندازه های کنترل شده جهت رهش کنترلی داروی ضد مخدر به کار رفت. کوپلیمرهای بدست آمده، نانوذرات میسل مانند و نانوژل های pla-peg-pla بوسیله تکنیک های مختلفی همچون 1hnmr، ft-ir، کروماتوگرافی ژل (gpc)، اسپکترومتری فلورسانس، کالریمتری پویشی تفاضلی (dsc)، اسپکتروسکوپی فوتونی (pcs) ومیکروسکوب الکترونی روبشی مورد ارزیابی قرار گرفتند. شبکه عصبی مصنوعی برای تعیین فاکتورهای تاثیرگذار بر روی اندازه ذرات استفاده شد. در این رابطه، نانوذرات کوپلیمرهای سه تایی pla-peg-pla تحت شرایط مختلف و با روش نانوترسیب تهیه شدند و اندازه ذرات تهیه شده اندازه گیری شد. داده ها به سه مجموعه داده های آموزش، تست و ولید تقسیم شده و توسط شبکه عصبی مصنوعی مدلسازی شدند. مدل بدست آمده مورد بررسی قرار گرفت و کارایی بالای آن مشخص گردید. از مدل بدست آمده برای بررسی تاثیر فاکتورهای فرآیندی شامل غلظت پلیمر، مقدار دارو، نسبت حلال به ضد حلال و سرعت همزدن بر روی اندازه نانوذرات پلیمری استفاده گردید. مشاهده شد که غلظت پلیمر مهمترین فاکتور تاثیر گذار در اندازه نانوذرات می باشد. نتایج، کارایی شبکه عصبی مصنوعی برای مدلسازی و تعیین فاکتورهای اساسی تاثیر گذار بر روی اندازه ذرات را نشان داد. راندمان احاطه سازی دارو در نانوژل ها و نیز پروفایل رهش دارو در محیطvitro بوسیله اسپکتروسکوپی uv مورد اندازه گیری قرار گرفت. برای نانوژل ها راندمان احاطه سازی بالایی در حدود 60% بدست آمد که مکانیسم رهش طولانی مدت و با سرعت ثابتی برای داروی نالترکسون مشاهده شد و همچنین نانوژل ها پایداری طولانی مدتی را از خود نشان دادند. نتایج نشان داد که پروفایل رهش دارو به شدت به غلظت عامل کراس لینک کننده بستگی دارد و نانوژل های دارای داروی نالترکسون قادر به رهش تاخیری نالترکسون به مدت زمانی مختلف تا 35 روز براساس غلظت کراس لینک کننده هستند. نشان داده شد که نانوژل های pla-peg-pla یک حامل کارآمد برای سیستم های دارورسانی رهش کنترل شده می باشند.

در دهه های اخیر، پلیمرهای زیست تخریب پذیر به صورت وسیعی برای ساخت سیستم های مختلف و جدید دارورسانی مانند نانوذرات، میکروذرات، میکروکره ها و غیره مورد مطالعه قرار گرفته اند. تحقیقات قابل توجهی در زمینه توسه نانوذرات زیست تخریب پذیر پلیمری برای دارورسانی و مهندسی بافت، با توجه به قابلیت های این زمینه در فراهم کردن رهایش کنترل شده داروها، محافظت کردن از مولکول های ناپایدار دارو مانند پروتئین ها، پپتیدها یا dna از تخریب و دارورسانی به محل های خاص معطوف شده است. پیشتر در 1960 و پس از آن در 1970 فواید نانوذرات پلیمری بر پایه پلیمریزاسیون مایسلی آکریل آمید مشاهده شد[1]. پس از آن، از میان روش های مختلف پلیمریزاسیون استفاده از پلیمرهای شکل گرفته نیز مطالعه و توسعه یافت[2, 3]. مشکل عمده در این زمینه، توسعه ی نانوذراتی با قابلیت حمل داروهای درشت مولکول و یا رسانش داروهای غیر قطبی و قطبی از طریق یک سیستم ثابت، با پروفایل رهایش مناسب می باشد. سیستمی که بتواند قابلیت حمل و رسانش درشت مولکول ها (مانند پروتئین ها) به خوبی ریزمولکول ها باشد و همچنین رسانش داروهای قطبی را به خوبی داروهای غیر قطبی انجام دهد، انقلابی در زمینه دارورسانی و صنغت سلامت به شمار می-رود. یکی از زمینه هایی که به رشد و توسعه ی این گونه سیستم ها کمک محسوسی می نماید، مدل سازی ریاضی رفتار رهایش این گونه حامل ها می باشد و همواره مطالعات زیادی در این زمینه انجام گرفته است. مدل سازی ریاضی از طریق دو راه اصلی به علم دارورسانی کمک می نماید: i. با انجام مدل سازی ریاضی رفتار رهایش دارو از حامل با زمان و/یا مکان پیش بینی می شود. ii. از طریق مدل سازی ریاضی، با تغییر پارامتر ها و شرایط تهیه ی حامل می توان به پروفایل مطلوب رسید. در نتیجه، مطالعات و تحقیقاتی که بتوانند همزمان ساخت و توسعه ی یک سیستم حامل با مزیت های یک سیستم نانو، و مدل سازی رفتار رهایش آن ها را داشته باشند، مطالعاتی باارزش به حساب می آیند که در روند توسعه علم دارورسانی تاثیرگذار خواهند بود. در این پروژه سعی شده است یک سیستم دارورسانی بر پایه یک پلیمر زیست تخریب پذیر طبیعی (کیتوسان) در اندازه های نانو ساخت و توسعه یابد که بتوان از طریق آن انواع مختلف دارو (قطبی، غیر قطبی،ریز مولکول، درشت مولکول و غیره) را حمل نموده و بصورت مناسبی آزاد نمود. سپس یک مدل ریاضی بر پایه روش های ساده و در عین حال کارآمد برای بررسی رفتار رهایش دارو از این حامل نانو ارائه داد. از این رو، در فصل دوم این پروژه با ارائه ی مروری بر مطالعات انجام شده، ابتدا علم نانوفن آوری در دارورسانی و انواع مختلف سیستم های نانوذره ای مورد بررسی قرار می گیرد و سپس مروری بر مطالعات انجام یافته در مورد مدل سازی ریاضی و شبیه سازی رهایش دارو ارائه می گردد. در ادامه در فصل سوم، مواد و دستگاه های مورد استفاده آزمون های مختلف انجام شده در این مطالعه معرفی می گردد و روش های مطالعات و طراحی آزمایشات در این پروژه به اختصار توضیح داده می شود. فصل چهارم پایان نامه ی حاضر، به بحث و نتیجه گیری های انجام شده در این تحقیق اختصاص دارد. در این فصل نتایج مهم به دست آمده در فرایند تحقیق به اشتراک گذاشته می شود و در مورد نتایج بحث می گردد. در این فصل مطالعات آماری انجام شده در ساخت نانوذرات به تفصیل با نتایج مربوطه ارائه می شود و سپس به نتایج بارگذاری داروها در نانوذرات و رفتار رهایش سیستم حامل پرداخته می شود و در نهایت مدل سازی ریاضی رهایش دارو انجام می پذیرد. در فصل پنجم، جمع بندی کلی نتایج به دست آمده در طول فرآیند تحقیق و پیشنهاداتی برای ادامه ی کار در جهت بهبود سیستم ارائه می گردد.

تبدیل پسماند به گاز توسط قوس پلاسما فناوری نوینی در مقوله ی تولید انرژی تجدیدپذیر و نیز امحاء و بازیافت انواع پسماندهای جامد به شمار می آید. این فناوری هم اکنون در برخی از کشورها از جمله ایالات متحده، ژاپن و کانادا در مرحله بررسی و توسعه بوده و مطالعات گسترده ای بر روی امکان سنجی کاربرد آن در حوضه ی مدیریت انواع پسماند از نقطه نظر زیست محیطی انجام پذیرفته است. پیشنیه کاربرد فناوری قوس پلاسما در سایر حوضه ها، به حدود 40 سال قبل باز می گردد که برای اولین بار توسط ناسا جهت تست مقاومت مواد بکار رفته در ساخت سپرهای حرارتی سفینه های فضایی مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1989نیز کارخانه ای در ایالات اوهایو آمریکا از فناوری قوس پلاسما در کوره ذوب آهن خود استفاده نمود. فناوری تبدیل پسماند به گاز توسط قوس پلاسما از سال 1999 در کشور ژاپن به منظور دفع، امحاء و بازیافت زائدات فلزی حاصل از کارگاه های اوراق اتومبیل ها استفاده می شود. در فناوری فوق، پسماند تا دمایی در حدود 6000 درجه سانتیگراد حرارت داده می شود که در این دما پیوند مولکولی مواد از هم گسسته و مواد مستقیماً به حالت گازی تبدیل می شوند. این امر منجر به آزادسازی انرژی پتانسیل موجود در مواد آلی پسماند گردیده و مواد غیرآلی مذاب نیز نهایتاً به صورت تفاله ی شیشه ای شکلی از کوره ی پلاسما خارج می شوند که می توان از این سرباره ی خنثی و مقاوم در صنایع راه و ساختمان سازی استفاده نمود. در صورت توسعه و پیشرفت این فناوری، نیاز به ایجاد مراکز دفن بهداشتی مواد در آینده به طرز چشم گیری کاهش خواهد یافت. در این پژوهش، استفاده از فناوری قوس پلاسما به منظور مدیریت و بازیافت پسماندهای بیمارستانی و نتایج احتمالی حاصل از کاربرد این فناوری مورد بررسی قرار گرفته است.

نانوساختارها رایج ترین عناصر در علم و فناوری نانو بوده و خواص جالب توجه آنها باعث گردیده است کاربردهای بسیار متنوعی در صنایع شیمیایی، پزشکی و دارویی، الکترونیک و کشاورزی داشته باشند. نانوحامل های بر پایه ی فسفولیپید از جمله نانوساختارهای مورد توجه گسترده در دهه های اخیر هستند که برای دارورسانی مورد استفاده قرار می گیرند که علت این امر امکان ساخت حامل های کوچک نانو، به عنوان مثال کمتر از 100 نانومتر، در نتیجه ی انعطاف پذیری حامل، ظرفیت بالا برای بارگذاری داروهای لیپوفیل (چربی دوست)، دارای قابلیت غلبه بر موانع بیولوژیکی و تهیه آسان می باشد. در این کار تحقیقاتی، نانوحامل های فسفولیپیدی برای دارورسانی تریکلوزان تهیه شد و با بیوپلیمر پلی کاتیونی کایتوزان پوشش داده شد. نانوحامل های فسفولیپیدی به دست آمده، به وسیله تکنیک هایی نظیر ft-ir، کالریمتری پویشی تفاضلی (dsc) و میکروسکوپ روبشی نیروی اتمی (afm) مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین طی فرایند تهیه، اندازه ذره ای و بار سطحی نانوحامل ها اندازه گیری شد. میزان بارگیری دارو به وسیله نانوحامل ها و رفتار رهش دارو در محیط برون تن با روش دیالیز تعادلی و سنجش دارو توسط طیف سنجی فرابنفش-مرئی مورد اندازه گیری قرار گرفت. میانگین اندازه ذرات حدود 438 نانومتر بود و پتانسیل زتای سطح آنها پس از انباشت دارو و پوشش دهیmv 50+ تعیین شد. تریکلوزان به میزان بسیار مطلوب (حدود 100 درصد) در نانوحامل ها بارگذاری شد و نیز در کنترل نسبتاً کاملی بر روی رهش دارو مشاهده شد. این نانوحامل ها دارای پایداری مناسب در دمای اتاق و نیز یخچال 2 تا 8 درجه حداقل تا زمان 25 روز بودند. مطالعات dsc و ft-ir نشانگر عدم تشکیل پیوند کووالانسی بین دارو و اجزای حامل بود.

در این تحقیق روش های جدید سنتز نانو حامل های دارویی ارائه شده است. نانو ذرات، به طور وسیع در دارورسانی مورد مطالعه قرار گرفته اند. نانو ذرات معدنی، مانند نانو ذرات مگنتیت، کوانتوم دات ها و نانو ذرات طلا به علت خواص اپتیکی و فیزیکی برای کاربردهای زیستی مورد توجه اند. نانو ذرات معدنی در کارهای تصویر برداری و درمان تومورها به صورت برون تن و درون تن به طور موفقیت آمیز مطالعه شده اند. بررسی های کلینیکی بعضی نمونه ها در حال اجراست. همچنین با استفاده از نانو حامل های هدفمند می توان مقدار بیشتری از دارو را با کمترین مقدار حذف توسط سیستم رتیکولواندوتلیال (res) به سمت تومور هدایت کرد. در این مطالعه سه دسته از نانو ذرات سنتز شدند. داروی دوکسوروبیسین (dox) با ایجاد پیوند کووالانسی به سطح مگنتیت عامل دار شده (fe3o4/sio2) از طریق ایجاد پیوند بار شیف، متصل شد. برای بهبود زیست تخریب پذیری حامل fe3o4/sio2/dox، نانو ذرات به دست آمده با پلیمر کیتوسان پوشش داده شدند. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، برای نانو ذرات fe3o4/sio2/dox/chitosan ساختار کروی با میانگین اندازه ذرات nm 50 به دست آمد. رهایش دارو از این نانو حامل، در دو محیط طبیعی (4/7ph=) و اسیدی (3/5 (ph=مطالعه شد و رهایش بیشتری در ph کمتر مشاهده شد. نتایج تجربی حاکی از این بود که نانو ذرات حاصل نسبت به ph و میدان مغناطیسی خارجی پاسخ گو هستند. سپس، نانو کامپوزیت های بر اساس کیتوسان (نانوژل، نانو ذرات مگنتیت با پوشش کیتوسان-tpp و گلوتارآلدهید) برای دارورسانی دوکسوروبیسین تهیه شدند. در این مطالعه با استفاده از روش هم رسوبی نانو ذرات مگنتیت فراهم شد و از پایدار کننده کیتوسان برای افزایش زیست تخریب پذیری آن ها استفاده شد. رفتار رهایش دارو در دو ph اسیدی و خنثی مورد بررسی قرار گرفت. ظرفیت بالای کیتوسان برای جذب دارو و سایر خصوصیات منحصر به فرد آن، پتانسیل حمل دارویی ویژه ای برای این نانو ذرات فراهم ساخته است. برای اولین بار این نانو ذرات مورد مطالعه سمیت سلولی قرار گرفتند و مطالعات نشان داد که سمیتی برای سلول ندارند. روش ساده و کم هزینه ای برای سنتز نانو کامپوزیت های طلا-اکسید گرافن (go) با استفاده از توئین 20 استفاده شد. کیتوسان نیز برای کاهش نانو ذرات طلا مورد استفاده قرار گرفت. خصوصیات فیزیکی go/tween20/chitosan، نانو کامپوزیت حاصل را به عنوان گزینه مناسب برای حمل داروی کورکومین مطرح کرد. برای شناسایی نانو حامل های سنتز شده از ft-ir، xrd، uv-vis، dls، sem و tem استفاده شد. نتایج تجربی نشان داد که حامل های سنتز شده ظرفیت فوق-العاده ای برای بارگذاری داروهای ضد سرطان دارند.