Skip to main content
SUPERVISOR
داریوش سمنانی (استاد راهنما) ژاله ورشوساز (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mehdi Hadjianfar
مهدی حاجیان فر

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1392

TITLE

Designing and optimizing core-shell chitosan/PCL nanofibers containing magnetic Fe3O4 nanoparticles for 5FU drug delivery system
One of the main reasons for mortality in the world is cancer. In spite of present progress in cancer biology which causes better diagnose and treatment, cancer fatality is yet noticeable. This can be due to a disability to deliver the drug to the infected tissue selectively without side effects on intact organs. A great amount of drug is also degraded in intact tissue and organs which result in severe side effects. Systemic effects of anticancer drugs are mostly due to dissolubility and instability of drug in biological environments, low concentration of drug around the tumor, the low functionality of drugs toward solid tumors and undesirable effect of the drug on intact tissues. For overcoming such problems, developing target drug delivery systems, which release drugs or bioactive agents in the desired area, is of great importance. In this study, various nanofibrous formulations loaded by anticancer drug 5FU have been compared, which included chitosan/PCL blended nanofibers, chitosan/PCL/Fe 3 O 4 blended nanofibers and core-shell nanofibers loaded by magnetic nanoparticles. These formulations in comparison of other nanocariers, could be improved the release of 5FU and reduces its rapid degradation in biological environment lead to sustained and prolonged release, because of, nanofibers high drug loading efficiency and unique properties of chitosan. The magnetic iron oxide nanoparticles in these nanofibers lead to hyperthermia and drug treatment usage simultaneously could have more effective to treat cancer tumor. The results, show that increasing of chitosan amount, increases drug loading efficiency, maximum release and release time. FTIR analyzing indicates that there are not any interactions between 5Fu and other nanofibers components. Also, there are uniform dispersion of drug and iron oxide nanoparticles in nanofibers mat according to EDX analyses. Core-shell nanofibers structure is modeled by an artificial neural network (ANN). After function approximation of nanofibers structure and release parameters by ANN, the structure parameters were optimized by genetic algorithm in which GA fitness function defined based on ANN. The reproduced core-shell structure released 78% of 5FU during 144 hours. Also, the encapsulation efficiency of this nanofibrous mat was 81%. The release parameters of optimized nanofibers and estimation of ANN have been compared. The results show that, this ANN could be modeled the relation of structural parameters and release parameters with an acceptable error (10.65%). The cell cytotoxicity test showed that the optimum core-shell nanofibers can restrain HepG-2 cells and the cytotoxicity of them was 40% after 72 hours approximately. This drug delivery system is also capable of being used as postsurgical implants in cancer treatment such as liver and colorectal.
یکی از عوامل اصلی مرگ و میر در سراسر جهان بیماری سرطان است. علیرغم پیشرفت های موجود در زمینه بیولوژی سرطان که منجر به روش های بهتر تشخیص و درمان شده، همچنان مرگ و میر ناشی از سرطان زیاد است که عدم توانایی در رساندن دارو بصورت انتخابی به محل مورد نظر بدون تاثیر بر بافت های سالم یکی از دلایل آن است. همچنین مقدار عمده داروهای استفاده شده در بافتها و اندام های سالم تخریب می شوند که اغلب منجر به اثرات جانبی شدید می شود. اثرات جانبی داروهای ضد سرطانی اغلب بخاطر اشکالاتی مانند عدم حلالیت و پایداری دارو در محیط های بیولوژیکی، غلظت کم دارو در اطراف تومور، کارایی کم آنها در مورد تومورهای متراکم و تاثیر نامطلوب دارو بر روی سلول های بافت سالم است. برای غلبه بر این مشکلات توسعه سامانه های دارو رسان هدفمند که داروها یا عامل های زیست فعال را در محل مورد نظر، آزاد می کنند، مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش ساختارهای نانولیفی مختلفی جهت ذخیره سازی داروی ضد سرطان 5FU، طراحی و عملکرد آنها مقایسه شده است. این ساختارها شامل نانوالیاف مخلوط کیتوسان/ PCL/دارو ، نانوالیاف مخلوط کیتوسان/PCL/دارو/نانوذرات Fe 3 O 4 و نانوالیاف پوسته-مغزی کیتوسان/PCL/دارو/نانوذرات Fe 3 O 4 هستند. به دلیل بارگذاری بالای دارو در نانوالیاف در مقایسه با سایر حامل های دارویی، و همچنین خواص منحصر بفرد کیتوسان، این طراحی باعث بهبود رهایش 5FU و کاهش نرخ تخریب آن در محیط بیولوژیکی می شود و رهایش نسبتا پایداری می تواند ایجاد نماید. استفاده از نانوذرات مغناطیسی باعث می شود که همزمان از گرمادرمانی و درمان مبتنی بر دارو بتوان استفاده نمود، که می تواند تاثیر بیشتری در درمان سرطان داشته باشد. نتایج نشان داد که با افزایش مقدار کیتوسان، بارگذاری دارو، مقدار رهایش نهایی دارو و زمان رهایش را افزایش می دهد. از طرفی افزایش نانوذره مغناطیسی باعث افزایش بارگذاری می شود ولی طول زمان رهایش را کاهش می دهد. نتایج FTIR نشان می دهد که اثر متقابل بین دارو و سایر اجزای تشکیل دهنده وجود ندارد. آزمایش EDX نشان دهنده پراکندگی یکنواخت دارو و نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن در لایه نانوالیاف است. همچنین در این پژوهش ارتباط بین متغیرهای رهایش با متغیرهای ساختار نانوالیاف پوسته-مغزی با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی در محدوده آزمایش شده تعیین گردید، سپس با استفاده از الگوریتم ژنتیک ساختار بهینه بدست آمد. ساختارهای پوسته-مغزی بهینه سازی شده باز تولید شده حدود 78% دارو را طی 144 ساعت رها کرده است. از طرفی میزان بارگذاری این لایه نانولیفی حدود 81% می باشد. مقایسه متغیرهای رهایش با مقادیر تخمین مدل شبکه عصبی نشان می دهد که این مدل بخوبی متغییر های رهایش را بر اساس متغیرهای ساختاری، تخمین می زند. بیشترین مقدار خطای مدل شبکه عصبی برای متغیرهای رهایش، 10?65% می باشد. نتایج آزمون سمیت سلولی بر روی سلول های رده HepG2 نشان داد که طی 72 ساعت حدود 40% از این سلول ها از بین رفته است. این سیستم رهایش دارو امکان استفاده بعنوان کاشتنی های پس از جراحی در درمان سرطان هایی مانند کبد و کولورکتال را می تواند داشته باشد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی