Skip to main content
SUPERVISOR
Alireza Alafchian,Hossein Tavanai,Mohammad Morshed
علیرضا علافچیان (استاد مشاور) حسین توانایی (استاد راهنما) محمدآقا مرشد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Jinoos Javadi
ژینوس جوادی جورتانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی نساجی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Fabrication of Tragacanth Nanoparticles through Electrospraying
Traganth is a biocompatible and biodegradable polysaccharide which has attracted the attention of researchers in different fields like cosmetics, hygiene, tissue engineering, drug release, food, textiles and pharmaceuticals. It is well known that particles with submicron size, show totally different characteristics and behavior in comparison to their bulk form. Nanoparticles can be produced through processes like emulsification, coacervation and electrospraying. It is believed that electrospraying is capable of producing spherical, smaller and more uniform particles. In order to electrospray polymeric particles, at first the polymer must be dissolved in a suitable solvent or a mixture of solvents if needed. The polymer solution is then fed by a fine metering system to the tip of the nozzle in a electric field produced by a high voltage power supply. The electric forces induced on the drop at the exit of the nozzle overcome the surface tension of the drop and the initial breaking up occurs. After the evaporation of the solvent the size of the drop is decreased and these initial drops break up to smaller and smaller drops due to the repulsion of the electrostatic forces on the drops as they travel from the tip of the nozzle to the collector. This breaking up is known as coulombic explosions. Electrospraying has been employed to produce nanoparticle such as chitosan, insulin, fibroin, sericin and keratin nanoparticles. Up to now, traganth as well as traganthh-oligochitosan has been produced by colloidal solution process. However, literature shows no report on electrosprayed traganth nanoparticles. This research aimed at electrospraying traganth nanoparticles. In order to carry out this task, traganthh in water and water- ethanol(70:30) were electrosprayed and the effect of parameters such as viscosity, applied voltage, nozzle-collector distance, feed rate and the kind of solvent were studied on the morphology of the electrosprayed traganth nanoparticles. The range for traganth concentration, nozzle-collector distance, voltage and feed rate was 0.1 – 0.3% (w/v), 10 -20 cm, 15 – 25 and 0.02 – 0.06 ml respectively. These data were obtained by trial and error experiment as there was no information already available in this field. In the second part of this research the soluble part of traganthh in water was separated by deesterification with sodium hydroxide. The water soluble traganth was also electrosprayed. The results showed that electrospray is capable of producing nanoparticles with an average size in the range of 30 – 50 nm depending on the electrospraying conditions. The water soluble traganth gave rise to even smaller particles. As the viscosity of water soluble traganth was low, electrospraying of traganth with concentrations of even 2% was possible. It was also found that, lowering feed rate, increasing nozzle collector distance and voltage decreases the average size of the electrosprayed traganth nanoparticles. FTIR proved the absence of ester groups after deestrification. FTIR for electrosprayed nanoparticles showed a higher intensity for C=O at 1417 wave number. XRD studies showed an amorphous or very small crystallites for traganth, but water soluble traganth was capable of crystallizing. Key words: tragacanth, nanoparticles, electrospraying, particle size, FTIR, XRD
کتیرا پلی¬ساکاریدی است که از ویژگی‌هایی همچون زیست سازگاری و زیست¬تخریب¬پذیری برخوردار بوده و با توجه به این ویژگی‌ها موردتوجه محققین قرارگرفته است. در این تحقیق، تولید نانوذرات کتیرا به روش الکترواسپری موردبررسی قرار گرفت. به این منظور دیسپرسیون¬های کتیرا در آب و آب:اتانول (با نسبت حجمی 30:70) تهیه‌شده و سپس الکترواسپری گردید. در ادامه تأثیر پارامترهای مؤثر مانند غلظت کتیرا، ولتاژ اعمال‌شده، فاصله بین نازل تا صفحه جمع کننده، نرخ تغذیه محلول و نوع حلال بر اندازه نانوذرات کتیرا موردبررسی قرار گرفت. محدوده انتخاب‌شده برای فاصله نوک سوزن تا صفحه جمع کننده، 10 تا 20 سانتی‌متر، ولتاژ 15 تا 25 کیلوولت و نرخ تغذیه 02/0 تا 06/0 میلی‌لیتر بر ساعت بود. این محدوده‌ها با انجام آزمایش‌ها به‌صورت سعی و خطا با در نظر گرفتن امکان‌پذیر بودن الکترواسپری کردن محلول کتیرا مشخص شدند. این آزمایش‌ها در غلظت‌های 1/0، 3/0 و 5/0 درصد وزنی-حجمی انجام شد. به¬دلیل حل نشدن بخشی از کتیرا در آب و درنتیجه امکان¬پذیر نبودن استفاده از این صمغ در غلظت¬های بیشتر از 1 درصد، در مرحله¬ای دیگر با اصلاح دی¬استره کردن بخشی از کتیرای نامحلول در آب توسط سدیم هیدروکسید و تبدیل آن به کتیرای محلول در آب، پودر محلول در آب حاصل گشت. تولید نانوپودر کتیرای اصلاح‌شده در این مرحله نیز به روش الکترواسپری موردبررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که نانوذرات کتیرای کروی و یکنواختی با اندازه حدود 30-50 نانومتر به دست آمد و با اصلاح کتیرا به کتیرای قابل‌حل در آب نیز نانوذراتی با سایز کوچک‌تر تولید شد. با توجه به ویسکوزیته¬ی بسیار کم کتیرای اصلاح‌شده تولید نانوذرات در غلظت¬های بیشتر (2درصد) نیز امکان¬پذیر بود. همچنین نتایج حاصل از بررسی دیگر پارامترهای مؤثر بر فرایند الکترواسپری نشان داد که کاهش نرخ تغذیه و افزایش فاصله سوزن تا صفحه جمع کننده و افزایش ولتاژ (در محدوده‌های به کار گرفته‌شده) میانگین اندازه نانو ذرات پودر کتیرا را کاهش می‌دهند. میانگین اندازه نانوذرات کتیرای تولیدشده در این تحقیق کمتر از 50 نانومتر می‌باشد. نتایج حاصل از طیف¬سنجی مادون‌قرمز کتیرای اصلاح‌شده حذف گروه¬های استری در اثر انجام عملیات اصلاح کتیرا توسط قلیا را تأیید نمود. طیف‌سنجی مادون‌قرمز نانوپودر کتیرا نیز مشابه کتیرای اصلی بوده و تنها افزایشی در شدت گروه-های کربوکسیلات (اتصالات C=O متقارن در 1417) براثر حل نمودن در حلال را نشان داد. طبق نتایج تفرق اشعه ایکس نیز می¬توان گفت کتیرا و نانوذرات کتیرا دارای ساختاری نسبتاً آمورف یا تشکیل‌شده از بلورهای بسیار ریز هستند، درحالی‌که با اصلاح کتیرا، پلیمری کاملاً بلوری به دست می¬آید. لازم به ذکر است، نانوذرات زیستی مانند نانوذرات کیتوسان، انسولین، فیروئین، سریسین و کراتین تاکنون به روش الکترواسپری تولیدشده‌اند. نانوذراتی به‌صورت مخلوط کتیرا-الیگوکیتوسان و نانوذرات کتیرا با روش محلول کلوئیدی نیز تولیدشده‌اند، اما تاکنون تولید نانوذرات کتیرا با روش الکترواسپری بررسی نشده است. کلمات کلیدی: کتیرا، الکترواسپری، نانوذره، اندازه ذرات

ارتقاء امنیت وب با وف بومی