SUPERVISOR
Ali asghar Ensafi,Mohammad Saraji,Behzad Rezaei
علی اصغر انصافی (استاد راهنما) محمد سراجی (استاد مشاور) بهزاد رضائی (استاد مشاور)
STUDENT
Elaheh Khoddami
الهه سادات خدامی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1389
TITLE
Extraction Methods Development to Selective Measurement of Atorvastatin, Buprenorphine and Insulin and The Use of Smart Polymers to Control Releasing Anticancer Drugs Including Flutamide and Doxorubicin
This dissertation aims to develop micro-extraction methods to measure substances and as well as synthesis of intelligent polymeric nanocarriers for controlled release of drugs and electrochemical detection methods, respectively. In the first part, a novel combination method based on polytetrafluorethylene (PTFE) film-based liquid three phase micro extraction coupled with differential pulse voltammetry (DPV) was used for the micro extraction and quantification of atorvastatin calcium (ATC) at the ultra-trace level. Different factors affecting the liquid-three phases micro extraction of atorvastatin calcium, including organic solvent, pH of the donor and acceptor phases, concentration of salt, extraction time, stirring rate and electrochemical factors, were investigated, and the optimal extraction conditions were established. The relative standard deviation (RSD) of the method was achieved 4.5% (n = 4), and. Differential pulse voltammetry exhibited two linear dynamic ranges of 20.0 – 1000.0 pmol L–1 and 0.001 – 11.0 ?mol L–1 of ATC and detection limit to be 8.1 pmol L–1 ATC. Finally, the proposed method was used in real samples, such as human urine and plasma. In the second part, the method presented in the previous study was used for micro-separation and determination of buprenorphine. Differential pulse voltammetry exhibited two linear dynamic ranges of 1.0–109.0 pmol L-1 and 0.109 nmol L-1–0.11 µmol L-1 of buprenorphine and the detection limit was found to be as low as 0.6 pmol L-1 of buprenorphine. Also, the effects of a number of common substances potentially interfering with selectivity were studied. The results indicate that the proposed method is highly selective and sensitive for buprenorphine detection in real samples. In the third part, a combination method for the microextraction and electrochemical determination of insulin is presented based on the following steps: (1) extraction of insulin from an aqueous hase (the donor phase) at pH 8.0 into a sodium dodecyl sulfate (SDS) supported liquid membrane phase to form an insulin-dodecyl sulfate complex, (2) re-extraction of insulin into a small volume of an acceptor phase at pH 3.0 (leading to preconcentration), and (3) detection by differential pulse voltammetry (DPV) using a pencil graphite electrode modified with graphene-ruthenium dioxide. The DPV responses to the concentration of insulin were linear in the range 0.0008–0.020 and 0.02–1.00 ?mol L?1, with a detection limit of 24 pmol L?1. The technique was successfully applied to the determination of insulin in human urine and plasma. In the fourth part, in order to remove the organic solvent extraction, a poly orthophenylenediamine substrate equipped with a gold nanoparticle-aptamer on the working pencil graphit electrode was used for determination of insulin. The proposed method under optimal conditions was applied for obtain figures of merit. The linear range was 1.0-1000.0 nmol L-1 and limit of detection obtained 0.027 nmol L-1 respectively. Finally, the application of this aptasensor based on the measured extraction of insulin in plasma and urine samples were analyzed. In the Fifth part, anticancer delivery in cancer cells have been studied by poly(diethyl aminoethyl methacrylate) nanosystems contribute to improve bioavailability of flutamide, by increasing circulation half-life of flutamide and overcoming Poly (diethyl aminoethyl methacrylate) polymer was synthesized with desired molecular weight and low polydispersity. Diethylaminoethyl groups induce proton sponge effect. Polymeric nanosystem was evaluated with different methods like transmission electron microscopy (TEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), thermogravimetric analysis (TGA), were used for characterization of these nanostructure. Drug release was investigated with differential pulse voltammetry (DPV). These nano containers were represented maximum release percentages such as 30.95 and 22.8 in pH=4.0. In the last part, the biodegradable multifunctional poly(diethyl aminoethyl methacrylate) nanosystem presented in the previous study was used for controlled reales of doxorubicin. In this part a polymeric nanosystem modified with ball-milled silicon nano particle was applied for controlled reales of doxorubicin. This nanocontaioner was evaluated with different methods like TEM, FT-IR, TGA, were used for characterization of these nanostructure. These nano container was represented maximum release percentage about 15.63 in pH=4.0.
هدف از این رساله توسعه روش ریز¬استخراج به منظور اندازه¬گیری برخی ترکیبات داروئی و همچنین ساخت بستر پلیمرهای هوشمند به منظور رهایش کنترل شده برخی داروها و آشکارسازی آنها با روش¬های الکتروشیمیایی می¬باشد. در بخش نخست، از غشای پلی¬تترافلوراتیلن به عنوان غشای پشتیبان حلال آلی به منظور ریز¬استخراج سه فازی آتوراستاتین استفاده شد. با استفاده از این روش امکان ایجاد مزاحمت برای آشکارساز الکتروشیمیایی کاهش یافته، ضمن آن که حساسیت روش به میزان قابل توجهی به دلیل پیش تغلیظ افزایش یافته است. پارامترهای موثر بر این روش نیز مورد مطالعه قرار گرفته و بهینه شدند. محدوده خطی روش0/1-02/0 نانومول بر لیتر و 0/11-001/0 میکرو¬مول بر لیتر و حد تشخیصی برابر1/8 پیکومول بر لیتر به¬دست آمد. انحراف استاندارد برابر 5/4% برای 4 مرتبه اندازه¬گیری 100 پیکومول بر لیتر محلول آتوراستاتین به¬دست آمد. این روش برای اندازه¬گیری نمونه افزوده شده به ادرار و پلاسما مورد استفاده قرار گرفت. در شرایط بهینه، درصد بازیابی 5/96-7/85 درصد به¬دست آمد. این روش بصورت در¬جا و سازگار با محیط¬زیست می¬باشد. در بخش دوم رساله از ترکیب روش ریز استخراج سه فازی بخش قبل و آشکارسازی الکتروشیمیایی با الکترود اصلاح¬شده با نانولوله کربنی چند¬دیواره برای اندازه¬گیری بپرونورفین استفاده شد. ریخت¬شناسی و ویژگی¬های سطح الکترود توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی و ولتامتری پالس تفاضلی بررسی شد. پارامترهای موثر بر کارایی استخراج مورد بررسی قرار گرفت و شرایط بهینه به ¬دست آمد. محدوده خطی روش 109/0-001/0 نانومول بر لیتر و 0/110-109/0 نانومول بر لیتر و حد تشخیص برابر 6/0 پیکومول بر لیتر به دست آمد. انحراف استاندارد برای 4 مرتبه اندازه¬گیری در محلول 06/0 نانو¬مول بر لیتر بپرونورفین برابر 7/5% به¬دست آمد. این روش به منظور اندازه¬گیری نمونه افزوده شده به ادرار و پلاسما و نمونه شخص معتاد مورد استفاده قرار گرفت. در بخش سوم رساله به منظور اندازه¬گیری انسولین بر مبنای روشهای ریز استخراج و آشکارسازی الکتروشیمیایی و کاهش میزان حلال آلی مصرفی از یک حد واسط سورفکتانت جهت استخراج موثر انسولین و اندازه¬گیری الکتروشیمیایی توسط الکترود اصلاح شده با نانو کامپوزیت گرافن- روتنیم¬اکسید استفاده شد. ریخت¬شناسی و ویژگی¬های سطح الکترود توسط روش¬های XRD ، طیف¬سنجی مادون قرمز-تبدیل فوریه و میکروسکوپ الکترونی روبش-اثر میدانی انجام گرفت. روش ارائه شده تحت شرایط بهینه دارای دو محدوده خطی 0/20-8/0 نانومول بر لیتر و 0/1-02/0 میکرومول بر لیتر و حد تشخیص 0/45 پیکومول بر لیتر می¬باشد. دقت در شرایط اندازه¬گیری 1000 پیکومول بر لیتر انسولین و با 5 مرتبه تکرار برابر 7/3% بدست آمد. درنهایت روش پیشنهادی در اندازه¬گیری انسولین در نمونه¬های پلاسما و ادرار مورد ارزیابی قرار گرفت. در بخش چهارم رساله به منظور حذف حلال آلی از روش استخراجی از بستر پلیمری تجهیز شده به نانو¬ذرات طلا و آپتامر بر سطح الکترود کار برای اندازه¬گیری انسولین استفاده شد. حضور بستر پلیمری میزان استخراج انسولین را حدود دو برابر افزایش داد. به منظور افزایش حساسیت روش، پارامترهای مؤثر بر کارایی استخراج مورد بررسی قرار گرفتند. ویژگی¬های سطح این آپتاحسگر بر پایه استخراج توسط ولتامتری چرخه¬ای و طیف¬نگاری امپدانس الکتروشیمیایی بررسی شد. روش ارائه شده در شرایط بهینه دارای محدوده خطی 0/1000-0/1 نانومول بر لیتر و حد تشخیص027/0 نانومول بر لیتر می¬باشد. تکثیرپذیری الکترود تهیه شده، با پنج اندازه¬گیری آپتاحسگر مجزا (تهیه شده با شرایط یکسان) در محلول 100 نانو¬مول بر لیتر انسولین 1/5% درصد به¬دست آمد. همچنین پایداری این آپتاسنسور در شرایط نگهداری در دمای 4 درجه¬سانتیگراد برای مدت 10 روز و هر دو روز یکبار در ردیاب مورد بررسی قرار گرفت. مقاومت انتقال بار تا 8 روز تفاوتی نداشت اما 10 روز بعد به میزان 7/93% مقدار انتقال بار اولیه کاهش نشان داد. در نهایت کاربرد این آپتاحسگر بر پایه استخراج در اندازه¬گیری انسولین در نمونه¬های پلاسما و ادرار مورد ارزیابی قرار گرفت. در بخش پنجم رساله از بستر پلی(2- (دی¬اتیل¬آمینو) اتیل¬متاکریلات) اصلاح شده با نانو¬ذرات تیتانیوم¬دی¬اکسید و روی¬اکسید جهت رهایش کنترل شده داروی فلوتامید استفاده شد. ریخت¬شناسی و ویژگی¬های این پلیمر توسط روش¬های میکروسکوپ الکترونی عبوری و آنالیزوزن¬سنجی حرارتی و طیف¬سنجی مادون قرمز مورد ارزیابی قرار گرفت. این پلیمر به همراه دارو در درصدهای مختلف دارو به پلیمر سنتز شد و درpH های محیط سرطانی مورد ارزیابی قرار گرفت. رهایش این دارو از بستر پلیمر فوق توسط روش الکتروشیمیایی پالس تفاضلی مورد ارزیابی قرار گرفت. بالاترین درصد رهایش برای این دو نوع پلیمر به ترتیب برابر 95/30 و 80/22 درصد حاصل شد. در بخش ششم رساله از بستر پلی(2- (دی¬اتیل¬آمینو) اتیل¬متاکریلات) اصلاح شده با سیلیکون برای رهایش کنترل شده داروی ضد سرطان دکسوروبیسین استفاده شد. ریخت¬شناسی و ویژگی¬های این پلیمر توسط روش¬های میکروسکوپ الکترونی عبوری و آنالیز وزن-سنجی حرارتی و طیف¬سنجی مادون قرمز مورد ارزیابی قرار گرفت. این پلیمر به همراه دارو در درصدهای مختلف دارو به پلیمر سنتز شد و در pH¬های محیط سرطانی مورد ارزیابی قرار گرفت. رهایش این دارو از بستر پلیمر فوق توسط روش الکتروشیمیایی پالس تفاضلی مورد ارزیابی قرار گرفت. بالاترین درصد رهایش برای این پلیمر برابر15/63 درصد حاصل شد.