بررسی روش بهینه خالص سازی و اصلاح مونت موریلونیت با استفاده از تکنیک های فرآوری جهت بهبود مشخصات جذب بیومولکول ها

STUDENT

DEGREE

YEAR

Nanoclays have been introduced as important materials in different industries such as paints, inks, cosmetics, water treatment, nano composites, and drug delivery. Nowadays there has been a lot of attention on smart drug delivery systems in order to improve drugs therapeutic effect and to reduce side effects of drug consumption. Numerous studies have been focused on the development of different carrier which among them nanoclay has been selected as a carrier for different biomolecules. Montmorillonite is natural clay of smectite groups and has a high potential in food and pharmaceutical applications. Cation exchange properties are one of the capabilities of montmorillonite which provided the desired condition for adsorption of biomolecules. In addition, montmorillonite is not adsorbed by the human body during the digestion process and doesn’t have side effects on intestine’s performance, digestion, and food intake. In this study properties of adsorption of vitamin B 12 onto nanoclay was investigated. Results of the kinetics of adsorption were used to investigate the structural formation and nature of the interaction of vitamin B 12 onto montmorillonite as a carrier. The results showed that at the early stages of adsorption with the migration of interlayer cations of montmorillonite (Ca 2+ and Na + ) to the edges a cationic bridge was formed and the vitamin biomolecules were adsorbed at the edges of montmorillonite. By increasing the adsorption duration, vitamin B 12 molecules gradually diffused in between montmorillonite layers. Such diffusion was facilitated when enough interaction existed between montmorillonite surface charges and vitamin biomolecules. In order to investigate the effects of purification and modification method on adsorption quality of vitamin B 6 , five methods were used and adsorption experiments were analyzed at three different pH (3, 6.5, and 9.5). The kinetics of adsorption showed that maximum adsorption occurred at solution pH of 6.5. At this pH, vitamin existed in three different form (protonated, deprotonated, and neutral). Protonated forms of vitamin B 6 molecules adsorbed on the external surfaces of montmorillonite with permanent negative surface charge and intercalated between the layers of montmorillonite and deprotonated forms of the vitamin were exchanged with OH groups on the edges. The X-ray diffraction analysis before and after adsorption of vitamin B 6 indicated that vitamin biomolecules intercalated between the layers of adsorbents with cation exchange mechanism except one of the adsorbents; At NC 2 samples, interlayer adsorption of vitamin molecules did not occur and the amount of adsorbed vitamin for this sample was the lowest

امروزه نانورس ها به مواد مهمی تبدیل شده اند که کاربردهای خود را در بسیاری از صنایع همچون صنعت تولید رنگ و پوشش‌های نانو، مواد آرایشی و بهداشتی، کاغذ، تصفیه آب، تولید نانوکامپوزیت‌ها و پزشکی و دارورسانی به عرصه نمایش گذاشته اند. در این تحقیق کاربرد نانورس ها به عنوان حامل دارو در علم دارورسانی مد نظر قرار گرفته است. زیرا در سال های اخیر، توجه فراوانی به تهیه نانوذرات به عنوان حامل های دارورسانی شده است. صنعت دارورسانی تا کنون از طریق فناوری نانو به دست آوردهای چشم گیری رسیده است و در واقع گذر از گذرگاه نانوتکنولوژی برای رسیدن به اهداف نهایی دارورسانی الزامی است. نانوحامل ها با تغییر خصوصیات فارماکوسینتیک دارو باعث بهبود عملکرد دارو و کاهش عوارض جانبی آن می شوند. با کنترل دارورسانی و استفاده از سیستم دارورسانی نوین، می توان بر محدودیت ها و موانع دارورسانی سنتی فائق آمد. از جمله مزایای سیستم های دارورسانی تحت کنترل این است که دارو به مکان و بافت هدف منتقل می شود و در نتیجه تأثیر و عوارض جانبی آن بر بافت های دیگر به حداقل می رسد. علاوه براین، از تخریب سریع و زدودگی دارو جلوگیری شده و باعث افزایش غلظت دارو در بافت هدف می شود و در نتیجه استفاده از دز های پایین تری از دارو مورد نیاز است. کانی‌های رسی و از جمله مونت موریلونیت به عنوان جاذب‌های دارو و بیومولکول‌ها به عنوان دارو رسان و حامل دارو شناخته شده اند. مونت‌موریلونیت یک کانی رسی پرکاربرد در این صنعت است و این به دلیل ویژگی‌هایی همچون ظرفیت تبادل کاتیونی و سطح ویژه بالا، تورم پذیری و بی اثری شیمیایی است. در تحقیق حاضر از دو روش فیزیکی و شیمیایی- فیزیکی برای خالص سازی مونت موریلونیت استفاده شد و مشخصات و خلوص نانورس حاصل شده مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که مونت موریلونیت خالص شده به روش شیمیایی- فیزیکی، از درجه خلوص بالاتری برخوردار بود و بیشترین میزان حذف ناخالصی را داشت. همچنین به منظور بررسی تأثیر تغییر کاتیون های بین لایه ای مونت موریلونیت در روند جذب، از دو روش برای کلسیمی و سدیمی کردن مونت موریلونیت استفاده شد. سپس آزمایش های سینتیک جذب در راستای بررسی ساختار و طبیعت جذب ویتامین B 12 روی مونت موریلونیت به عنوان دارو رسان، انجام شد. فرآیند جذب در محیط با 8/5 pH= مورد بررسی قرار گرفت که در این محیط ویتامین B 12 دارای بار سطحی منفی بود. برای همه جاذب ها، فرآیند جذب در مراحل اولیه با سرعت بالاتر اتفاق افتاد و بعد از گذشت مدت زمان مشخصی به ماکزیمم حالت خود رسید. آنالیز پراش اشعه ایکس نشان دهنده کاهش فضای بین لایه های مونت موریلونیت بعد از عملیات جذب بود. این موضوع نشان می دهد که کاتیون های بین لایه ای به سمت لبه ها حرکت کرده و به عنوان پلی بین جاذب و جذب شونده عمل می کنند و مولکول های ویتامین B 12 را که دارای بار منفی بودند، جذب می کنند. با افزایش زمان جذب، آنالیز پراش اشعه ایکس نشان دهنده افزایش فواصل بین لایه ای در یکی از جاذب ها (NC 2 ) بود. در حقیقت با گذشت زمان مولکول های ویتامین بین لای hy;ه های مونت موریلونیت نفوذ کرد و فاصله بین صفحات را از 12 به 22 آنگستروم رساند. تفاوت در مقدار ، مکانیزم و مکان جذب از جمله نتایج روش های مختلف در خالص سازی مونت موریلونیت است. ویتامین B 6 جذب شونده دیگری است که به منظور بررسی تأثیر pH، بار سطحی و روش های مختلف خالص سازی انتخاب شد. نتایج سینتیک جذب نشان داد که سرعت جذب برای همه نمونه های جاذب بسیار بالا بود و بعد از گذشت مدت زمان حدوداً 20 دقیقه روند جذب کامل شده و بعد از آن هیچ جذبی اتفاق نیفتاد. ویتامین B 6 در هر pH، به صورت گونه های متفاوت پروتونی، دپروتونی و خنثی دیده می شود که این موضوع و همچنین روش های مختلف خالص سازی، منجر به متفاوت شدن جذب در pHها و روش های مختلف خالص سازی شد. نتایج آنالیز پراش اشعه ایکس نشان داد که برای یکی از جاذب ها، نفوذ بین لایه ای اتفاق نیفتاد و این به دلیل حضور بار مثبت بیشتر در نمونه و در نتیجه کاهش توانایی جاذب برای جذب مولکول های ویتامین بود. مدل همدمای لانگمویر بهترین برازش را بر نتایج آزمایش های همدمای جذب داشت که این موضوع بیان کننده تک لایه بودن جذب روی مونت موریلونیت بود