Skip to main content
SUPERVISOR
Sheyda Labbaf,Fatallah Karimzadeh
شيدا لباف (استاد راهنما) فتح اله کريم زاده (استاد راهنما)
 
STUDENT
Bita Shahpouri Arani
بيتا شاه پوري اراني

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396

TITLE

Fabrication and characterization of platinum base nanomotors in drug release application
Nanomotors are used for a variety of applications, including nanosurgery, sensors, imaging, and drug delivery. Recently, the use of nanomotors in the treatment of cancer has been considered. Nanomotors used in various studies include hydrogen peroxide-driven nanomotors, water-driven nanomotors, ultrasonic-responsive nanomotors, temperature-responsive nanomotors, and magnetic nanomotors. . In this type of nanomotors, we can mention disadvantages such as toxic hydrogen peroxide fuel, short life of water-driven nanomotors, possible destruction of tissues in the body by ultrasonic energy and damage to biological systems if temperature is applied. In this research, the fabrication and characterization of platinum-based nanomotors based on magnetic forces for drug release has been investigated. For this purpose, silica microparticles were used as carriers, Fe-Ni coating was used to create magnetic properties and Platinum coating was used before and after iron-nickel coating to protect this coating and also to prevent allergic reactions. . In this regard, first silica microparticles with a diameter of 8.1 ?m were synthesized using ethanol, ammonia, potassium chloride and TEOS by Stuber method. Toluene and (3-aminopropyl) triethoxy silane were used to modify the surface of these particles to load and release the drug. Doxorubicin was loaded by silica particles using solution and its loading percentage was calculated by changing the weight before and after drug loading. Drug delivery was performed in solution and the results were analyzed at 1, 2, 3, 4, 24, 48 hours using an ultraviolet spectrophotometer. . The results of XRD, SEM, EDS Zeta Potential, DLS, FT-IR and UV showed that silica particles with a diameter of 8.1 ?m were formed and the silica surface was repaired properly and the drug was loaded and released successfully. Then, to prepare the silica particles to form a coating on one side of the silica microparticles, dilute the silica powder to create a monolayer of it, and then to protect the iron-nickel coating, platinum 2 nm thick on the single The silica layer was coated by electron beam method. Iron-nickel targets were prepared from iron and nickel powders for 12 minutes using method at temperature of 800 ° C, pressure of 30 MPa, pulse of 60-240 ms, voltage of 2.5 V and current of 1500 amps for 12 minutes. Then, the rate of iron-nickel coating was calculated by coating for 30 minutes and then iron-nickel coating was applied on it for 10 minutes. The results of SEM, EDS showed that an iron-nickel layer with a thickness of 300 nm was formed and the Contact Angle results showed the hydrophilicity of this coating. Then, in order to protect the iron-nickel coating and prevent the sensitivity, the platinum coating was performed on the monolayer of silica with iron-nickel coating using electron beam method. The resulting silica monolayer was separated at a 45-degree angle at a speed of 10 micrometers per second using a stepper motor designed and fabricated in this study. The resulting nanomotor movement in solution was examined by applying a magnetic field using a coil using a light microscope with 200x magnification. The results showed that the movement of this nanomotor is controllable, moves under a magnetic field, does not need to use toxic fuel and has a speed of 5 micrometers per second. Loading and release of the drug was possible by superficial modification of silica carrier particles, which loaded the drug at a rate of 30%. The results of drug release showed that drug release was slower in the environment with pH = 4.7, which means that it has better performance for environments with pH = 4.7, so the resulting nanomotor has an effective efficiency. Keywords: Nanomotors, Silica, Platinum, Iron-Nickel Alloy, Drug Release, Cancer
نانوموتورها براي کاربردهاي مختلفي از جمله نانوجراحي، حسگر، تصويربرداري و رهايش دارو به کار برده مي­شود. اخيرا استفاده از نانوموتور­ها در درمان سرطان مورد توجه قرار گرفته است. ازجمله نانوموتورهايي که در پژوهش­هاي مختلف مورد استفاده قرار گرفته است مي­توان به نانوموتورهاي رانده شده با سوخت هيدروژن پراکسيد، نانوموتورهاي رانده شده با آب، نانوموتورهاي پاسخ دهنده به انرژي فراصوت، نانوموتور پاسخ دهنده به دما و نانوموتور­هاي مغناطيسي اشاره کرد. در اين نوع نانوموتورها مي­توان به معايبي همچون سوخت سمي هيدروژن­پراکسيد، عمر کوتاه نانوموتور رانده شده با آب، تخريب احتمالي بافت هاي موجود در بدن توسط انرژي فراصوت و آسيب به سيستم هاي بيولوژيکي در صورت اعمال دما اشاره کرد. در اين پژوهش، ساخت و مشخصه­­­يابي نانوموتور­هاي پايه پلاتين مبتني بر نيروهاي مغناطيسي براي رهايش دارو مورد پژوهش قرار گرفته است. بدين منظور از ميکروذرات سيليکا به عنوان حامل، از پوشش Fe-Ni به­منظور ايجاد خاصيت مغناطيسي و پوشش پلاتين قبل و بعد از پوشش دهي آهن-نيکل به­منظور محافظت از اين پوشش و همچنين جلوگيري از ايجاد واکنش هاي حساسيت زا استفاده شد. در اين راستا ابتدا ميکروذرات سيليکا با قطر 1/8 ميکرومتر با استفاده از اتانول، آمونياک، پتاسيم کلريد و TEOS توسط روش اشتوبر سنتز شد. براي اصلاح سطحي اين ذرات جهت بارگذاري و رهايش دارو از مواد تولوئن و (3- آمينو پروپيل) تري اتوکسي سيلان، استفاده گرديد. لود داروي دوکسوروبيسين توسط ذرات سيليکا با استفاده از محلول انجام شد و درصد بارگذاري آن با تغيير وزن قبل و بعد از بارگذاري دارو محاسبه شد. رهايش دارو نيز در محلول انجام گرديد و نتايج آن در زمان هاي 1، 2، 3، 4، 24، 48 ساعت با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر فرابنفش تحليل شد. . نتايج XRD ،SEM ، EDS Zeta Potential ، DLS، FT-IR و UV نشان داد که ذرات سيليکا با قطر 1/8 ميکرومتر تشکبل گرديد و اصلاح سطحي سيليکا به درستي انجام شده و لود و رهايش دارو نيز با موفقيت انجام گرديد. پس از آن، جهت آماده­سازي ذرات سيليکا براي ايجاد پوشش در يک طرف ميکروذرات سيليکا، رقيق سازي پودر سيليکا جهت ايجاد تک لايه اي از آن انجام گرديد و سپس به منظور محافظت از پوشش آهن-نيکل، پلاتين به ضخامت 2 نانومتر برروي تک لايه سيليکا با روش پرتو الکتروني پوشش داده شد. تارگت آهن-نيکل با استفاده از روش در دماي 800 درجه سانتي­گراد، فشار 30 مگاپاسکال، پالس 60-240 ميلي­ثانيه، ولتاژ 2.5 ولت و جريان 1500 آمپر به مدت 12 دقيقه از پودرهاي آهن و نيکل تهيه شد. بعد از آن سرعت پوشش دهي آهن- نيکل با پوشش­دهي به مدت 30 دقيقه محاسبه شد و سپس به مدت 10 دقيقه پوشش آهن-نيکل برروي آن ايجاد شد. نتايج SEM، EDS نشان داد که لايه آهن- نيکل با ضخامت 300 نانومتر تشکيل شد و نتايج Contact Angle خاصيت آبدوستي اين پوشش را نشان داد. در ادامه به منظور محافظت از پوشش آهن-نيکل و جلوگيري از حساسيت، پوشش دهي پلاتين با استفاده از روش پرتو الکتروني برروي تک لايه سيليکا داراي پوشش آهن-نيکل انجام گرديد. تک لايه سيليکا حاصله به کمک استپرموتوري که در اين پژوهش طراحي و ساخته شد تحت زاويه 45 درجه و با سرعت 10 ميکرومتر بر ثانيه جدا شد. حرکت نانوموتور حاصله در محلول با استفاده از اعمال ميدان مغناطيسي به کمک سيم­پيچ به وسيله ميکروسکوپ نوري با بزرگنمايي 200 برابر بررسي شد. نتايج بررسي ها نشان داد که حرکت اين نانوموتور قابل کنترل بوده، تحت ميدان مغناطيسي حرکت کرده، نيازي به استفاده از سوخت سمي نداشته و داراي سرعت 5 ميکرومتر بر ثانيه است. لود و رهايش دارو با اصلاح سطحي ذرات حامل سيليکا امکانپذير بود که لود دارو به ميزان 30% بود. نتايج رهايش دارو نشان داد که آزاد شدن دارو در محيط داراي pH=7/4 آهسته­تر انجام شد و بدين معنا است که براي محيط هاي داراي pH=7/4 کارايي بهتري دارد پس درنتيجه نانوموتورحاصله کارآيي موثري دارد. کلمات کليدي: نانوموتور، سيليکا، پلاتين،آلياژ آهن‌-نيکل، رهايش دارو، سرطان

ارتقاء امنیت وب با وف بومی