SUPERVISOR
Sheyda Labbaf,Mohammad Hossei Enayati
شيدا لباف (استاد راهنما) محمدحسين عنايتي (استاد راهنما)
STUDENT
Elahe Esteki
الهه استکي
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
TITLE
Synthesis and characterization of temperature and pH sensitive magnetic nanocapsules based on Ca-Fe LDH/ PNIPAM for the treatment of cancer
Today, cancer is one of the most common diseases and its treatment is a priority. One of the main applications of magnetic stores is magnetic translocation for the treatment of cancerous masses, which is injected into the required area and placed in an alternating magnetic field with the help of magnetic nanoparticles, which causes heat in the range of 46-41 ° C, which causes It kills cancer cells. Intelligent drug delivery systems control the rate and type of drug release, reduce drug side effects in the body, maintain the drug concentration at a relatively constant level until it reaches the target tissue, and also increase the therapeutic effect of the drug. LDHs are a special type of layered compound whose crystal structure is made up of two-dimensional units stacked by van der Waals forces due to their high biocompatibility, high efficiency and loading density, as well as excellent protection against imported molecules. They are widely used in drug delivery to the space between their layers against unwanted degradation and decomposition. Most biomolecules are negatively charged, so they can be spaced between LDHs. LDHs have the ability to load different types of drugs for controlled release to the target tissue and significantly increase their delivery efficiency and stability. In the design of core-shell systems, the presence of a biocompatible polymer shell reduces drug side effects and more controlled and slower drug release. The aim of the present study was to fabricate and characterize core-shell nanoparticles with dual-magnetic hydroxide hybrid core and polymer shell and to investigate drug loading and release in them. Doxorubicin was selected as the study drug; Because doxorubicin is a viable option for the treatment of cancerous tumors, it is currently used in high-dose chemotherapy. For this reason, this drug has been used in the extraterrestrial method for tumor death and greater effectiveness. In this regard, in the first stage, magnetite nanoparticles and bilayer hydroxide nanosheets were fabricated by co-precipitation method and magnetite-bilayer hydroxide hybrid was synthesized. The optimal sample was selected by performing X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray emission spectrometer and Fourier transform infrared spectroscopy. Using these tests, an almost spherical morphology and average particle size for core-shell nanoparticles of 305.35 16 16.54 nm were obtained. Magnetic properties and specific loss power of nanoparticles were investigated; Magnetic properties for pure magnetite nanoparticles, dual-layer magnetite-hydroxide hybrids and core-shell nanoparticles were reported to be about 63.37 emu / g, 40.19 emu / g and 5.88 emu / g. Were measured and compared in the superheating method for the samples. Finally, doxorubicin was loaded on hybrid and core-shell nanoparticles and released in an environment with a pH of 1.5 and the first two hours at a temperature of 42 ° C and then for 48 hours at a simulated body temperature of 37 ° C were checked. key words Fe3O4, layered double hydroxide, core-shell, temperature sensitive hydrogel, PNIPAAM
امروزه سرطان از شايعترين بيماريها و درمان آن از اولويتهاست. يکي از کاربردهاي اصلي فروشارههاي مغناطيسي فراگرمايي مغناطيسي براي درمان تودههاي سرطاني است که با تزريق به ناحيه مورد نياز و قرار گرفتن در ميدان مغناطيسي متناوب و با کمک نانو ذرات مغناطيسي منجربه ايجاد گرما در محدوده C° 46-41 است که باعث از بين بردن سلولهاي سرطاني ميشود. سيستمهاي هوشمند رهايش دارو موجب کنترل نرخ و نوع رهايش دارو، کاهش عوارض جانبي دارو در بدن، حفظ غلظت دارو در حدي نسبتا ثابت تا رسيدن به بافت هدف و همچنين باعث افزايش تاثير درماني دارو ميگردند. LDHها نوع خاصي از ترکيبات لايهاي هستند که ساختمان بلوري آنها از کنار هم قرارگرفتن واحدهاي دوبعدي به وسيله نيروهاي واندروالس ساخته شده است و به دليل خاصيت زيست سازگاري بالا، بازدهي و تراکم بارگيري بالا و همچنين حفاظت عالي از مولکولهاي وارد شده به فضاي بين لايهاي آنها در برابر تخريب و تجزيهي ناخواسته، در دارورساني کاربرد فروان دارند. بيشتر بيومولکولها داراي بار منفي هستند، به همين جهت ميتوانند در فواصل LDH ها قرارگيرند. LDH ها قابليت بارگيري انواع مختلف داروها به منظور رهايش کنترل شده تا بافت هدف را دارند و موجب افزايش قابل توجه راندمان در انتقال و پايداري آنها ميگردند. در طراحي سيستمهاي هسته-پوسته، وجود پوستهي پليمري زيست سازگار موجب کاهش عوارض جانبي دارو و رهايش کنترل شدهتر و آهستهي دارو ميگردد. هدف از پژوهش حاضر ساخت و مشخصهيابي نانوذرات هسته-پوسته با هستهي هيبريد هيدروکسيد لايهاي دوتايي-مگنتايت و پوستهي پليمري و بررسي بارگذاري و رهايش دارو در آنها است. داروي دوکسوروبيسين بهعنوان داروي مورد مطالعه انتخاب گرديد؛ زيرا دوکسوروبيسين گزينهي مناسبي براي درمان تومور سرطاني است و امروزه در درمان شيميدرماني با دوزهاي بالا کاربرد دارد. به همين دليل در روش در روش فراگرمايي جهت مرگ تومور و اثرگذاري بيشتر، از اين دارو استفاده شده است. در اين راستا، در مرحله اول نانوذرات مگنتايت و نانوصفحات هيدروکسيد لايهاي دوتايي از روش همرسوبي ساخته و هيبريد مگنتايت – هيدروکسيد لايهاي دوتايي سنتز گرديد. نمونهي بهينه با انجام آزمونهاي پراش پرتو ايکس، ميکروسکوپ الکتروني روبشي، ميکروسکوپ الکتروني عبوري، طيف سنج نشر انرژي پرتو ايکس و طيف سنجي مادون قرمز با تبديل فوريه انتخاب شد. بهکمک اين آزمونها مورفولوژي تقريبا کروي و ميانگين اندازه ذرات براي نانوذرات هسته-پوسته nm 54/16± 35/305 بهدست آمد. خواص مغناطيسي و توان اتلاف ويژه نانوذرات بررسي گرديد؛ خواص مغناطيسي براي نانوذرات مگنتايت خالص ، هيبريد مگنتايت-هيدروکسيد لايهاي دوتايي و نانوذرات هسته-پوسته در حدود emu/g 37/63 ، emu/g 19/40 و emu/g 88/5 گزارش شد.در ادامه، گرماي توليد شده در روش فراگرمايي براي نمونهها اندازهگيري و مقايسه گرديد. در نهايت، بارگذاري داروي دوکسوروبيسين برروي نانوذرات هيبريد و هسته-پوسته صورت گرفت و در محيط با شرايط pH 1/5 و دوساعت اول در شرايط دمايي فراگرمايي ?C 42 و پس از آن تا پايان 48ساعت در دماي شبيهسازي بدن ?C 37 رهايش آنها بررسي گرديد. کلمات کليدي Fe 3 O 4 ، هيدروکسيد لايهاي دوتايي، هسته- پوسته، هيدروژل حساس به دما، PNIPAAM