الکتروریسی نانو الیاف پلی وینیل الکل-کربوکسی متیل سلولز به‌منظور استفاده در کاربردهای دارورسانی

STUDENT

DEGREE

YEAR

One of the most important applications of nanotechnology in medicine is drug-delivery applications. The main objective of the pharmaceutical industry is targeted and controlled drug delivery to human body. Targeted drug delivery can be achieved using nanotechnology and control drug release time, location and velocity. Nanofibers based on their unique characteristics, which have very large surface area and porous structure with very small holes are so practical in the pharmaceutical industry. In recent years, many methods were used for producing polymer nanofibers, but among these methods electrospun is the easiest and least expensive way to produce nanofibers with various structures and compounds. In medical applications such as drug delivery usually natural polymers are more concerned than synthetic polymers because the polymer properties such as biocompatibility, biodegradability and are renewable. In this study electrospun method was used to produce polyvinyl alcohol-carboxymethyl cellulose nonofibers. Carboxymethyl cellulose (CMC) is a modified natural biopolymer with carboxyl functional group which is biocompatible and renewable and is a very appropriate choice to create covalent bonding with drugs including amino group. In this study the drug FluFenamic Acid (FFA) due to an amino group in its structure was selected as a drug substance including amino group. In this study to obtain the electrospunable concentration range of carboxymethyl cellulose with polyvinyl alcohol 10% carboxymethyl cellulose solutions at a concentration of 2%, 3%, 4% and% 1/5 in the ratio of 50/50, 60/40, 70/30, 80/20, and 90/10 from polyvinyl alcohol to carboxymethyl cellulose (PVA / CMC) were prepared and electrospinning process was then conducted. In this study the process of electrospinning was performed with a voltage of 20kv, a distance from the needle tip to collector of 20cm and a flow rate of 2ml/hr. According to results of the electrospinning at a concentration of 4% carboxymethyl cellulose and concentration of 3% carboxymethyl cellulose in the ratio of 50/50, 60/40 and 70/30 and concentration of 2% carboxymethyl cellulose in the ratio of 50/50 fibrous weren't formed. The fibers were lacked in these concentrations and ratios can be attributed to the high concentration solution. The fiber structure was investigated by scanning electron microscopy. Nanofiber diameter was determined between 110 and 589 nm. Due to diameter and uniformity optimization of fiber ratio of 80/20 polyvinyl alcohol-carboxymethyl cellulose. The FluFenamic Acid (FFA) and carboxymethyl cellulose solution with a ratio of 80/20 of PVA / CMC-FFA electrospinning was performed. The results of scanning electron microscopy were showed that the fiber diameter of the nanofibers was reduced and in some parts of spindle-shaped structure . The average diameter of 219 nm was obtained. This can be due to grafting and FluFenamic Acid the diameter and structure changes was occurred. The amino group therapy FluFenamic Acid and carboxyl group carboxymethyl cellulose existence was determined by using infrared spectrometer (FTIR) from 1330 to 1352 and 1654 to 1689, respectively. Using fluorescence microscope was showed that the drug uniformly FluFenamic Acid in polyvinyl alcohol-carboxymethyl cellulose fibers were distributed. In this experiment, comparing the soluble FluFenamic Acid concentrations releases 75ppm fiber has not been linked to the drug and fibers linked to the drug was shown that drug release FluFenamic Acid fibers linked, within the same time with two other release rate slower was important.

یکی از مهم‌ترین کاربردهای فناوری نانو در حوزه‌ی پزشکی، کاربردهای دارورسانی می باشد. هدف عمده صنعت داروسازی، دارورسانی هدفمند و کنترل شده به بدن انسان می باشد. با استفاده از فناوری نانو می‌توان به دارورسانی هدفمند دست‌یافت و زمان، مکان و سرعت آزادسازی دارو را کنترل کرد. نانو الیاف‌ها بر اساس ویژگی‌های منحصربه‌فردشان که دارای سطح بسیار بزرگ و ساختار متخلخل با حفره‌های بسیار کوچک می‌باشند، در صنعت داروسازی کاربردهای زیادی دارند. در سال‌های اخیر، روش‌های زیادی برای تولید نانو الیاف‌های پلیمری مورداستفاده قرار گرفت اما در میان این روش‌ها، الکتروریسی ساده‌ترین و کم‌هزینه‌ترین روش برای تولید نانو الیاف با انواع ساختارها و ترکیبات است. در کاربردهای پزشکی همچون دارورسانی، معمولاً پلیمرهای طبیعی بیشتر از پلیمرهای مصنوعی موردتوجه قرار می‌گیرند زیرا این پلیمرها دارای خواصی مانند سازگاری زیستی، تجزیه‌پذیری زیستی و قابل‌تجدید پذیر بودن می‌باشند. در این پژوهش از روش الکتروریسی به‌منظور ساخت نانو الیاف پلی وینیل الکل-کربوکسی متیل سلولز-پلی وینیل الکل استفاده شد. کربوکسی متیل سلولز (CMC) یک بیوپلیمر طبیعی اصلاح‌شده است که دارای گروه عاملی کربوکسیل است که زیست سازگار و تجدید پذیر می‌باشد و کاندید بسیار مناسبی برای برقراری پیوند کووالانسی با داروهایی که دارای گروه آمین می‌باشند، است. در این پژوهش از داروی فلوفنامیک اسید (FFA) به دلیل دارا بودن گروه آمین در ساختار خود، به‌عنوان ماده دارویی که دارای گروه آمینی است، انتخاب شد. در این پژوهش ابتدا برای به دست آوردن رنج غلظت قابل الکتروریسی کربوکسی متیل سلولز با پلی وینیل الکل 10%، محلول‌های کربوکسی متیل سلولز با غلظت‌های 4%، 3%، 2% و 5/1% در نسبت‌های 50/50، 40/60، 30/70، 20/80 و 10/90 از پلی وینیل الکل به کربوکسی متیل سلولز (PVA/CMC) تهیه و سپس فرآیند الکتروریسی انجام گردید. روند الکتروریسی در این پژوهش با ولتاژ kw20، فاصله نوک سوزن تا جمع کننده cm20 و شدت‌جریان ml/hr2 انجام گردید. با توجه به نتایج بدست آمده از فرآیند الکتروریسی، در غلظت 4% کربوکسی متیل سلولز، در غلظت 3% کربوکسی متیل سلولز در نسبت‌های 50/50، 40/60 و 30/70، در غلظت 2% کربوکسی متیل سلولز در نسبت 50/50 هیچ‌گونه لیفی تشکیل نگردید. علت عدم تشکیل لیف در این غلظت‌ها و نسبت‌ها را می‌توان به دلیل غلظت زیاد محلول دانست که مانع از ایجاد جریان پایدار و مداوم محلول پلیمری از نوک سوزن شده و به این دلیل قطره‌های پلیمری به‌سختی از نوک سوزن جداشده و به سمت صفحه جمع کننده پرتاب می‌شدند. پس از الکتروریسی، ساختار الیاف‌ها را به‌وسیله میکروسکوپ الکترون روبشی بررسی شد. سپس با توجه به قطر و یکنواختی الیاف، نسبت 20/80 پلی وینیل الکل به کربوکسی متیل سلولز، در تمامی غلظت‌هایی که لیف تشکیل گردید به‌عنوان شرایط بهینه ازنظر یکنواختی نانو الیاف برای آزمایش‌های بعدی انتخاب شد. سپس با استفاده از محلول فلوفنامیک اسید (FFA) و کربوکسی متیل سلولز، با نسبت 20/80 از PVA/CMC-FFA الکتروریسی انجام گردید. نتایج به‌دست‌آمده از میکروسکوپ الکترون روبشی نشان داد که الیاف در برخی نقاط ساختار دوکی‌شکل دارد و میانگین قطر به‌دست‌آمده 220 نانومتر است. این تغییرات در قطر و ساختار الیاف را می‌توان به دلیل برقراری پیوند کووالانسی در درون الیاف و وجود داروی فلوفنامیک اسید و گرفتینگ شدن دارو با الیاف ارزیابی کرد. در ادامه با استفاده از دستگاه طیف‌سنج مادون‌قرمز (FTIR)، وجود گروه کربوکسیل کربوکسی متیل سلولز در پیک cm -1 1654 و آمین نوع دوم داروی فلوفنامیک اسید در پیک cm -1 3338 به اثبات رسید. طیف مادون‌قرمز نانو الیاف پلی وینیل الکل کربوکسی متیل سلولز دارای پیوند کووالانسی نشان داد که پیک گروه آمین در ناحیه cm -1 3338 حذف‌شده است که این نشان از برقراری پیوند کووالانسی ارزیابی شد. با استفاده از میکروسکوپ فلورسنس مشاهده گردید که داروی فلوفنامیک اسید به‌صورت یکنواخت در درون الیاف پلی وینیل الکل-کربوکسی متیل سلولز توزیع‌شده است. درنهایت با استفاده از دستگاه UV با استفاده از روش کیسه دیالیز به بررسی رهایش داروی فلوفنامیک اسید پرداختیم. در این آزمایش با مقایسه رهایش محلول فلوفنامیک اسید با غلظت ppm75، الیاف فاقد پیوند کووالانسی به دارو و الیاف دارای پیوند کووالانسی به دارو مشخص گردید که رهایش داروی فلوفنامیک اسید از الیاف دارای پیوند کووالانسی، در مدت‌زمان یکسان با دو نمونه دیگر در مجموع از سرعت رهایش کندتری برخوردار است. کلمات کلیدی: کربوکسی متیل سلولز، نانو الیاف، الکتروریسی