بررسي روش بهينه خالص سازي و اصلاح مونت موريلونيت با استفاده از تکنيک هاي فرآوري جهت بهبود مشخصات جذب بيومولکول 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 مهمي تبديل شده اند که کاربردهاي خود را در بسياري از صنايع همچون صنعت توليد رنگ و پوشش‌هاي نانو، مواد آرايشي و بهداشتي، کاغذ، تصفيه آب، توليد نانوکامپوزيت‌ها و پزشکي و دارورساني به عرصه نمايش گذاشته اند. در اين تحقيق کاربرد نانورس ها به عنوان حامل دارو در علم دارورساني مد نظر قرار گرفته است. زيرا در سال هاي اخير، توجه فراواني به تهيه نانوذرات به عنوان حامل هاي دارورساني شده است. صنعت دارورساني تا کنون از طريق فناوري نانو به دست آوردهاي چشم گيري رسيده است و در واقع گذر از گذرگاه نانوتکنولوژي براي رسيدن به اهداف نهايي دارورساني الزامي است. نانوحامل ها با تغيير خصوصيات فارماکوسينتيک دارو باعث بهبود عملکرد دارو و کاهش عوارض جانبي آن مي شوند. با کنترل دارورساني و استفاده از سيستم دارورساني نوين، مي توان بر محدوديت ها و موانع دارورساني سنتي فائق آمد. از جمله مزاياي سيستم هاي دارورساني تحت کنترل اين است که دارو به مکان و بافت هدف منتقل مي شود و در نتيجه تأثير و عوارض جانبي آن بر بافت هاي ديگر به حداقل مي رسد. علاوه براين، از تخريب سريع و زدودگي دارو جلوگيري شده و باعث افزايش غلظت دارو در بافت هدف مي شود و در نتيجه استفاده از دز هاي پايين تري از دارو مورد نياز است. کاني‌هاي رسي و از جمله مونت موريلونيت به عنوان جاذب‌هاي دارو و بيومولکول‌ها به عنوان دارو رسان و حامل دارو شناخته شده اند. مونت‌موريلونيت يک کاني رسي پرکاربرد در اين صنعت است و اين به دليل ويژگي‌هايي همچون ظرفيت تبادل کاتيوني و سطح ويژه بالا، تورم پذيري و بي اثري شيميايي است. در تحقيق حاضر از دو روش فيزيکي و شيميايي- فيزيکي براي خالص سازي مونت موريلونيت استفاده شد و مشخصات و خلوص نانورس حاصل شده مورد بررسي قرار گرفت و مشاهده شد که مونت موريلونيت خالص شده به روش شيميايي- فيزيکي، از درجه خلوص بالاتري برخوردار بود و بيشترين ميزان حذف ناخالصي را داشت. همچنين به منظور بررسي تأثير تغيير کاتيون هاي بين لايه اي مونت موريلونيت در روند جذب، از دو روش براي کلسيمي و سديمي کردن مونت موريلونيت استفاده شد. سپس آزمايش هاي سينتيک جذب در راستاي بررسي ساختار و طبيعت جذب ويتامين B 12 روي مونت موريلونيت به عنوان دارو رسان، انجام شد. فرآيند جذب در محيط با 8/5 pH= مورد بررسي قرار گرفت که در اين محيط ويتامين B 12 داراي بار سطحي منفي بود. براي همه جاذب ها، فرآيند جذب در مراحل اوليه با سرعت بالاتر اتفاق افتاد و بعد از گذشت مدت زمان مشخصي به ماکزيمم حالت خود رسيد. آناليز پراش اشعه ايکس نشان دهنده کاهش فضاي بين لايه هاي مونت موريلونيت بعد از عمليات جذب بود. اين موضوع نشان مي دهد که کاتيون هاي بين لايه اي به سمت لبه ها حرکت کرده و به عنوان پلي بين جاذب و جذب شونده عمل مي کنند و مولکول هاي ويتامين B 12 را که داراي بار منفي بودند، جذب مي کنند. با افزايش زمان جذب، آناليز پراش اشعه ايکس نشان دهنده افزايش فواصل بين لايه اي در يکي از جاذب ها (NC 2 ) بود. در حقيقت با گذشت زمان مولکول هاي ويتامين بين لاي hy;ه هاي مونت موريلونيت نفوذ کرد و فاصله بين صفحات را از 12 به 22 آنگستروم رساند. تفاوت در مقدار ، مکانيزم و مکان جذب از جمله نتايج روش هاي مختلف در خالص سازي مونت موريلونيت است. ويتامين B 6 جذب شونده ديگري است که به منظور بررسي تأثير pH، بار سطحي و روش هاي مختلف خالص سازي انتخاب شد. نتايج سينتيک جذب نشان داد که سرعت جذب براي همه نمونه هاي جاذب بسيار بالا بود و بعد از گذشت مدت زمان حدوداً 20 دقيقه روند جذب کامل شده و بعد از آن هيچ جذبي اتفاق نيفتاد. ويتامين B 6 در هر pH، به صورت گونه هاي متفاوت پروتوني، دپروتوني و خنثي ديده مي شود که اين موضوع و همچنين روش هاي مختلف خالص سازي، منجر به متفاوت شدن جذب در pHها و روش هاي مختلف خالص سازي شد. نتايج آناليز پراش اشعه ايکس نشان داد که براي يکي از جاذب ها، نفوذ بين لايه اي اتفاق نيفتاد و اين به دليل حضور بار مثبت بيشتر در نمونه و در نتيجه کاهش توانايي جاذب براي جذب مولکول هاي ويتامين بود. مدل همدماي لانگموير بهترين برازش را بر نتايج آزمايش هاي همدماي جذب داشت که اين موضوع بيان کننده تک لايه بودن جذب روي مونت موريلونيت بود