SUPERVISOR
Sheyda Labbaf,Mohammad Hossei Enayati
شیدا لباف (استاد راهنما) محمدحسین عنایتی (استاد راهنما)
STUDENT
Elahe Esteki
الهه استکی
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 شایعترین بیماریها و درمان آن از اولویتهاست. یکی از کاربردهای اصلی فروشارههای مغناطیسی فراگرمایی مغناطیسی برای درمان تودههای سرطانی است که با تزریق به ناحیه مورد نیاز و قرار گرفتن در میدان مغناطیسی متناوب و با کمک نانو ذرات مغناطیسی منجربه ایجاد گرما در محدوده C° 46-41 است که باعث از بین بردن سلولهای سرطانی میشود. سیستمهای هوشمند رهایش دارو موجب کنترل نرخ و نوع رهایش دارو، کاهش عوارض جانبی دارو در بدن، حفظ غلظت دارو در حدی نسبتا ثابت تا رسیدن به بافت هدف و همچنین باعث افزایش تاثیر درمانی دارو میگردند. LDHها نوع خاصی از ترکیبات لایهای هستند که ساختمان بلوری آنها از کنار هم قرارگرفتن واحدهای دوبعدی به وسیله نیروهای واندروالس ساخته شده است و به دلیل خاصیت زیست سازگاری بالا، بازدهی و تراکم بارگیری بالا و همچنین حفاظت عالی از مولکولهای وارد شده به فضای بین لایهای آنها در برابر تخریب و تجزیهی ناخواسته، در دارورسانی کاربرد فروان دارند. بیشتر بیومولکولها دارای بار منفی هستند، به همین جهت میتوانند در فواصل LDH ها قرارگیرند. LDH ها قابلیت بارگیری انواع مختلف داروها به منظور رهایش کنترل شده تا بافت هدف را دارند و موجب افزایش قابل توجه راندمان در انتقال و پایداری آنها میگردند. در طراحی سیستمهای هسته-پوسته، وجود پوستهی پلیمری زیست سازگار موجب کاهش عوارض جانبی دارو و رهایش کنترل شدهتر و آهستهی دارو میگردد. هدف از پژوهش حاضر ساخت و مشخصهیابی نانوذرات هسته-پوسته با هستهی هیبرید هیدروکسید لایهای دوتایی-مگنتایت و پوستهی پلیمری و بررسی بارگذاری و رهایش دارو در آنها است. داروی دوکسوروبیسین بهعنوان داروی مورد مطالعه انتخاب گردید؛ زیرا دوکسوروبیسین گزینهی مناسبی برای درمان تومور سرطانی است و امروزه در درمان شیمیدرمانی با دوزهای بالا کاربرد دارد. به همین دلیل در روش در روش فراگرمایی جهت مرگ تومور و اثرگذاری بیشتر، از این دارو استفاده شده است. در این راستا، در مرحله اول نانوذرات مگنتایت و نانوصفحات هیدروکسید لایهای دوتایی از روش همرسوبی ساخته و هیبرید مگنتایت – هیدروکسید لایهای دوتایی سنتز گردید. نمونهی بهینه با انجام آزمونهای پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، طیف سنج نشر انرژی پرتو ایکس و طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه انتخاب شد. بهکمک این آزمونها مورفولوژی تقریبا کروی و میانگین اندازه ذرات برای نانوذرات هسته-پوسته nm 54/16± 35/305 بهدست آمد. خواص مغناطیسی و توان اتلاف ویژه نانوذرات بررسی گردید؛ خواص مغناطیسی برای نانوذرات مگنتایت خالص ، هیبرید مگنتایت-هیدروکسید لایهای دوتایی و نانوذرات هسته-پوسته در حدود emu/g 37/63 ، emu/g 19/40 و emu/g 88/5 گزارش شد.در ادامه، گرمای تولید شده در روش فراگرمایی برای نمونهها اندازهگیری و مقایسه گردید. در نهایت، بارگذاری داروی دوکسوروبیسین برروی نانوذرات هیبرید و هسته-پوسته صورت گرفت و در محیط با شرایط pH 1/5 و دوساعت اول در شرایط دمایی فراگرمایی ?C 42 و پس از آن تا پایان 48ساعت در دمای شبیهسازی بدن ?C 37 رهایش آنها بررسی گردید. کلمات کلیدی Fe 3 O 4 ، هیدروکسید لایهای دوتایی، هسته- پوسته، هیدروژل حساس به دما، PNIPAAM