SUPERVISOR
Mehdi Karevan,Laleh Ghasemi Mobarakeh
مهدی کاروان (استاد راهنما) لاله قاسمی مبارکه (استاد راهنما)
STUDENT
Seyed shahaboddin Ayati
سیدشهاب الدین آیتی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395
TITLE
Study and Fabrication of Drug Loaded Wound Dressings on the basis of Nanofiber Processing
Nanofibers have many applications in the fields of medical engineering. One of the uses of this kind of fiber in the field of medicine is the use in the wound carriers of the drug. The most common method for producing nanofibers is electrospinning. This method has various disadvantages, including the need for a high voltage source and low production rate, which has made researchers in recent years more innovative and easy to apply. Air jet spinning and rotary jet spinning are among the newest methods for producing nanofibers. In this research, we examine the parameters affecting the production of polycaprolactone nanofibres by electrospinning, air jet spinning and rotary jet spinning. Initially, after the construction of an electrospinning device, air jet spinning and rotary jet spinning, they identified effective parameters for these methods, and identified web production under FE-SEM, thermal analysis (DSC), X-ray analysis, contact water angle and tensile test. In this study, the effect of different solvents on electrospinning method was investigated. It was shown by the production of nanofibers with a concentration of 10% (w/v) and solvents chloroform, chloroform / methanol (to a ratio of 3/1) and chloroform / dimethyl formaldehyde (to a ratio of 3/1). Solvents were fitted with properties unique physical properties such as electrical conductivity and evaporation point have a significant impact on the morphology and crystalline structure of nanofibres. Another method used in this study is the air jet spinning technique. The best morphology at 6% (w/v) was obtained by producing polycaprolacton nanofibers at concentrations of 2, 4, 6, 8, 10% and a pressure of 200 kPa with a chloroform solvent. We also found the relationship between the fiber morphology and the REITZ diagram to predict the diameter of the fiber. The current work, the spinning jet rotation method was also examined. The factors affecting this approach are the rate of rotation of the reservoir and the concentration of the solution. The production of polycaprolactone nanofibers at 13000 rpm and 26000 rpm and 2, 4, 6, 8, and 10% (w/v) concentrations, It revealed that increasing the number of non-dimensional capillaries(Ca) increases the diameter of the nanofibers. Among the methods for producing nanofibers, the spinning jet-spinning method had the highest production speed and electrostatic method with the lowest production speed. It was observed that for the production of aligned nanofibres, the spinning jet method is the easiest and fastest method. The web of Rotary jet spinning at the speed of 26000 rpm is less crystalline, and air jet spinning web with a 200 kPa pressure has the highest percentage of crystals. This study was followed by the addition of 5 and 10% curcumin to the polymer solution and producing ten types of web of nano-fiber carriers of the drug utilizing electrospinning, spinning and spinning jet air to study the effect of adding curcumin to solution on the fiber morphology, release of drug, antibacterial and cell culture. It was shown that the type of web texture and its rate of production have influenced its drug release. The web produced by electrospinning with the concentration of 10% curcumin in antibacterial activity, cell cytotoxicity and cancer cell growth have been recognized as the best in term of others. Keywords: Nanofiber, Electrospinning, Air Jet Spinning, Rotary Jet Spinning, Curcumin, Cell Culture
چکید ه نانو الیاف کاربرد های زیادی در زمینه های مهندسی پزشکی دارند. از جمله کاربرد های این نوع الیاف در زمینه ی پزشکی استفاده در زخم پوش های حامل دارو می باشد. رایج ترین روش برای تولید نانو الیاف، روش الکتروریسی می باشد. این روش دارای معایب متفاوتی می باشد از جمله نیاز به منبع ولتاژ بالا و سرعت تولید پایین که باعث شده محققان در سال های اخیر به روش های نوین تر و ساده تر روی بیاورند. ریسندگی جت هوا و ریسندگی جت چرخان از جمله روش های جدید تولید نانو الیاف می باشند. در این پژوهش، به بررسی پارامترهای موثر بر تولید نانوالیاف پلی کاپرولاکتون حامل کورکومین به روش های الکتروریسی، ریسندگی جت هوا و ریسندگی جت چرخان پرداخته شده است. در ابتدا پس از ساخت دستگاه الکتروریسی، ریسندگی جت هوا و ریسندگی جت چرخان، پارامتر های موثر بر این روش ها را شناسایی کرده و وب های تولید شده را تحت آزمایش های عکس برداری الکترونی، آنالیز حرارتی، آنالیز پرتو ایکس، زاویه تماس و استحکام کشش قرار گرفتند. در این پژوهش، اثر حلال های متفاوت بر روش الکتروریسی مورد بررسی قرار گرفت. با تولید نانوالیاف با غلظت (w/v)10 % و حلال ها کلروفرم، کلروفرم/متانول(به نسبت 3/1) و کلروفرم/دی متیل فرمالدئید(به نسبت 3/1)، نشان داده شد حلال ها متناسب با ویژگی های فیزیکی منحصر بفرد مانند هدایت الکتریکی و نقطه تبخیر تاثیر بسزایی بر مورفولوژی و ساختار کریستالی نانوالیاف گذاشته است. یکی دیگر از روش های استفاده شده در این تحقیق روش ریسندگی جت هوا است. با تولید نانو الیاف پلی کاپرولاکتون در غلظت های (w/v) 2، 4، 6، 8، 10 % و فشار kPa200 با حلال کلروفرم نشان داده شد بهترین مورفولوژی در غلظت (w/v)6 % است. در این روش علاوه بر اثر غلظت محلول بر مورفولوژی و ساختار کریستالی، اثر دمای جت هوا و فشار جت هوا نیز مورد بررسی قرار گرفت. همچنین رابطه ای بین مورفولوژی الیاف و نمودار REITZ برای پیش بینی قطر الیاف بدست آمد. در این تحقیق روش ریسندگی جت چرخان نیز مورد بررسی قرار گرفت. فاکتور های موثر بر این روش سرعت چرخش مخزن و غلظت محلول می باشد. با تولید نانوالیاف پلی کاپرولاکتون در سرعت های rpm13000 و rpm26000 و غلظت های (w/v)2، 4، 6، 8، 10 % نشان داده شد با افزایش عدد بی بعد مویینگی(Ca) قطر نانو الیاف افزایش یافت. از بین روش های تولید نانو الباف، روش ریسندگی جت چرخان بیشترین سرعت تولید و روش الکتروریسی کمترین سرعت تولید را داشت. مشاهده شد برای تولید نانوالیاف همراستا، روش ریسندگی جت چرخان آسان ترین و سریع ترین روش است. وب ریسندگی جت چرخان با سرعت rpm 26000 دارای درصد کریستال کمتر و وب ریسندگی جت هوا با فشار kPa 200 دارای بیشترین درصد کریستال است. در ادامه با اضافه کردن (w/w) 5 و 10 % کورکومین به محلول پلیمری و تولید ده نوع وب نانو الیاف حامل دارو به روش های الکتروریسی، ریسندگی جت چرخان و ریسندگی جت هوا به بررسی اثر افزودن کورکومین به محلول بر مورفولوژی الیاف، رهایش دارو، آنتی باکتریال و کشت سلول پرداخته شد. نشان داده شد نوع بافت وب و سرعت تولید آن بر رهایش دارو تاثیر گذاشته است. وب الکتروریسی با غلظت 10 % کورکومین در فعالیت ضد باکتری، سمیت سلولی و کاهش رشد سلول های سرطان بهترین نمونه شناخته شد. کلمات کلیدی: نانو الیاف، الکتروریسی، ریسندگی جت هوا، ریسندگی جت چرخان، کورکومین، کشت سلول