SUPERVISOR
Neda Habibi,S.Mohammad Ghoreshi
ندا حبیبی (استاد راهنما) سیدمحمد قریشی (استاد راهنما)
STUDENT
Sara Yazdani
سارا یزدانی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393
TITLE
Synthesis and Characterization of A Hydrogels Formed by Self-assembly of Di-phenylalanine Peptides(FF) and Study of Flufenamic Acid Release
The Nanostructures fabricated from biomolecules are attracting increasing attention owing to their biocompatibility, their ability for specific molecular recognition , simple chemical and biological modification and easy availability for bottom-up fabrication. Many biomolecules such as peptides can interact and self-assemble into highly ordered supramolecular architectures. In among the block structures based on peptides, peptide Di-phenylalanine (FF) and its derivatives are very simple, which can be made to different nanostructures with new optical mechanic and electrochemical properties. In Among the applications of this dipeptide, using it in the form of drug nanocarriers like hydrogels that has good biocompatibility and high biodegradability and suitable drug delivery. A simple method of synthesis of the hydrogels is solving monomer dipeptide (Di-phenylalanine) in hexa-fluoride-propanol solvent and diluting in other solvents such as chloroform and toluene . In this study, nano-carriers that are like to peptide hydrogels structures , used for loading flufenamic acid drug (FFA) , which is an Anti-inflammatory drug. To evaluate the effect of solvents on the formation of hydrogels, 28 samples of the solvents ethanol, methanol, toluene, acetone, xylene and dimethyl sulfoxide with 10, 25, 40, 70 and 100 ratios was prepared. In order to study the morphology transmission in self-assembly of the dipeptide(FF) system , scanning electron microscope (FESEM) was used. Also, In order to investigate the intermolecular interactions in the dipeptide (Di-phenylalanine) gel and in the microcrystal state, Fourier transform Infrared Spectra analysis (FTIR) was done and to evaluate the molecular self-assembly in different hydrogel samples , X-ray diffraction analysis (XRD) was used. Then, according to the results of analysis, sample of hydrogel containing 25% ethanol and 75% toluene was selected for loading flufenamic acid drug at concentrations of 25, 50, 75 and 100 micrograms per cc. Thus, different concentrations of drug was loading into the sample and using the spectrophotometer analysis, the optimum concentration of the load drug was determined. The optimum concentration (25 micrograms per ml) was used for loading into the 4 samples hydrogel which are (25% methanol and 75% toluene); (30% ethanol and 70% Xylene); (30% ethanol and 70% acetone) and ( 25% acetone and 75% toluene). After taking four samples, the absorption of suspension was read by using spectrophotometer and found that Drug with the optimum concentration is loaded into the hydrogels compeletly.By using the results and calculations found that each 5 samples do not show release of drug from hydrogel over time an hour. The results indicate that the hydrogel samples (75% toluene and 25% methanol) and (70% acetone and 30% ethanol) after 2.5 hours and the hydrogel samples (75% toluene and 25% ethanol), (75% toluene and 25% acetone) and (70% xylene and 30% ethanol) after three hours release completely from the hydrogel. To evaluate the kinetics of the release drug from hydrogel ,the Kursymer and coworkwer relation was used to determine the n and it was found that all samples are contain n ??greater than 0.5 and have non-Fick mechanism. It can be concluded that the mechanism of release are two diffusion and erosion type, however, in these samples erosion mechanism that include both chemical reaction and mass transfer phenomena was overcome on diffusion mechanism. Key Word Hydrogel structure, Peptides , Self-assembly, Di-phenylalanine, Mechanism of drug release.
نانو ساختارهای ساخته شده از مولکولهای زیستی توجه زیادی را باتوجه به زیست سازگاری، توانایی در تشخیص مولکولهای خاص، اصلاح بیولوژیکی و شیمیایی ساده و دسترس بودن آسان به خود جلب کرده است. بسیاری از مولکولهای زیستی مانند پپتیدها میتوانند برهمکنش داده و به ساختارهای چند مولکولی بسیار منظم آراسته شوند. در بین بلوکهای ساختاری مبتنی بر پپتید، پپتید دی فنیل آلانین(FF) و مشتقات آن بسیار ساده هستند که می توانند نانوساختارهای مختلف با خواص الکتروشیمیایی و مکانیکی نوری تشکیل دهد. از جمله کاربردهای این دی پپتید، استفاده از آن در قالب نانوحاملهای دارویی مانند هیدروژلها است که دارای زیست سازگاری و زیست تخریب پذیری بالا و رهایش مناسب دارو می باشد. روش ساده سنتز این هیدروژلها ، حل کردن مونومر دی پپتید( دی فنیل آلانین) در حلال هگزا فلوئور پروپانول و رقیق کردن آن با حلالهایی چون کلروفرم و تولوئن صورت میگیرد. در این تحقیق، از نانو حاملهایی که به شکل ساختارهای هیدروژل پپتیدی هستند، برای بارگذاری داروی فلوفنامیک اسید که(FFA) که یک داروی ضد التهاب مفاصل است، استفاده شد. به منظور بررسی اثر حلالها در تشکیل هیدروژل، 28 نمونه از حلالهای اتانول، متانول، تولوئن، استون، زایلین و دی متیل سولفوکسید با ترکیب درصد10 ، 25 ، 40، 70 و 100 تهیه شدند. سپس به منظور بررسی انتقال مورفولوژی اورگانوژل به میکروکریستالها در سیستم خودآرایه دی پپتید ( دی فنیل آلانین) از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی(FESEM) استفاده شد. همچنین، به منظور بررسی برهمکنشهای بین مولکولی در ژل دی پپتید( دی فنیل آلانین ) و در حالت میکروکریستال ، آنالیز طیف سنج مادون قرمز(FTIR) انجام شد و برای بررسی خودآرایی مولکولی در نمونههای هیدروژلی مختلف از آنالیز پراش پرتو ایکس(XRD) استفاده شد. سپس با توجه به نتایج آنالیزهای صورت گرفته، نمونهی هیدروژلی حاوی 25? اتانول و 75? تولوئن را برای بارگذاری دارو فلوفنامیک اسید در غلظتهای 25 ، 50 ، 75 و 100 میکروگرم در یک سی سی انتخاب شدند. بدین ترتیب غلظت های متفاوت از دارو را درون این نمونه بارگذاری کرده و با استفاده از انجام آنالیز اسپکتروفوتومتر، غلظت بهینه از بارگذاری تعیین شد. این غلظت بهینه (25 میکروگرم بر سیسی ) را برای بارگذاری داخل 4 نمونه هیدروژلی که عبارتند از (25?متانول و 75? تولوئن) ؛ ( 30? اتانول و 70? زایلین) ؛ ( 30? اتانول و 70? استون) و (25? استون و75? تولوئن) استفاده شد. بعد از تهیه چهار نمونه با استفاده از دستگاه اسپکتروفوتومتر جذب سوسپانسیون هر نمونه خوانده شد و مشخص گردید دارو با غلظت بهینه به طور کامل درون هیدروژلها بارگذاری شده است. با استفاده از نتایج بدست آمده و محاسبات صورت گرفته مشاهده شد که هر 5 نمونه ، با گذشت زمان یک ساعت رهایش دارو از هیدروژل نشان نمی دهند. نتایج حاکی از آن است که نمونههای هیدروژلی (75 % تولوئن و 25% متانول) و (70% استون و 30 % اتانول) بعد از 5/2 ساعت و نمونههای هیدروژلی (75 % تولوئن و 25% اتانول) ، (75 % تولوئن و 25% استون) و( 70% زایلین و 30 % اتانول) بعد از گذشت سه ساعت به طور کامل از درون هیدروژل آزاد میگردند. به منظور بررسی سینتیک رهایش دارو از درون هیدروژل از رابطهی کورسیمر و همکارانش برای تعیین (توان انتشار) استفاده شد و مشاهده شد که همه نمونه ها دارای مقدارn بزرگتر از 5/0 هستند و مکانیسم غیر فیکی دارند. میتوان این چنین نتیجه گرفت که مکانیسم رهایش از دو نوع انتشاری و فرسایشی میباشد ، ولی مکانیسم فرسایشی که شامل هر دو پدیده واکنش شیمیایی و انتقال جرم است، در این نمونهها بر انتشاری غالب بوده است. کلمات کلیدی: ساختار هیدروژل، پپتید، خودآرائی، دیفنیلآلانین، مکانیسم رهایش دارو