بهينه سازي ساخت و مشخصه يابي نانوذرات 10 نانومتري مگنتيت با استفاده از سولفات آهن و هيدو كسيدآمونيوم

در نانوفروسيالات، اكسيدهاي آهن به ويژه مگنتيت مورد استفاده قرار مي گيرند و بايستي با مواد زيست سازگار و ديامغناطيس پوشش داده شوند تا از تجمع آنها جلوگيري شده و بدينوسيله قابليت كاربرد در پزشكي را داشته باشند. مهمترين هدف اين پژوهش، تحقيق سنتز و مشخصه يابي نانوفروسيال چندلايه اي، اكسيد آهن پوشش داده شده با طلا، براي درمان سرطان تحت ميدان الكترومغناطيسي حاصل از ليزر بود. بدين منظور يك سوسپانسيون از مگنتيت (Fe3O4) به روش هم¬رسوبي تهيه شد. نانوذرات مگنتيت پايدار شده با سيترات با لايه اي از سيليس پوشش داده شد. سپس سطح لايه سيليس با افزودن عامل واسطه، آمين دار شده و حين هم زدن به محلول نانوذرات طلا اضافه گرديد. پس از مشاهده تغيير رنگ سوسپانسيون، محصول نهايي جهت كاربردهاي آتي در آب خالص نگهداري شد. اندازه¬هاي ذرات به ترتيب: نانوذرات Fe3O4: nm 30، نانوساختار دو لايه Fe3O4/SiO2: nm 50 و نانوساختار سه لايه Fe3O4/SiO2/Au: nm 85 بدست آمدند. اثبات حضور لايه هاي مربوطه توسط آناليزهاي FTIR, XRD انجام شد. روند تغيير غير خطي سطح ويژه با افزايش لايه مشاهده گرديد. اثبات خاصيت مغناطيسي ذرات با VSM و MFM انجام شده و كاهش خاصيت مغناطش با حضور لايه طلا نسبت به دو لايه از نتايج اين بررسي بود. ماكزيمم جذب نانوپوسته در طول موج nm 550 بدست آمد. اين ساختارها با انتخاب تركيبات مختلفي از نسبت پوسته به هسته، خواص اپتيكي قابل تنظيم از طيف مرئي تا فروسرخ نشان مي دهند. نانوپوسته هاي خنثي از لحاظ بيولوژيكي (85 نانومتر) با هسته مگنتيت/سيليكا و پوسته طلا با نور فعال شدند. آزمايش ليزر-هايپرترميا بر مبناي اثر گرمايي رزونانس پلاسمون سطح با استفاده از غلظت هاي مختلف نانوذرات اجرا شد. اثرات پروفيل دمايي توان ليزر براي حالت ايده آل درمان فوتوگرمايي با كمك نانوپوسته ها ارائه شد. نتايج آزمون ليزر-هايپرترميا نشان داد كه دماي نسبي با حضور نانوذرات در مقايسه با حالت بدون نانوذرات بيشتر است. همچنين نشان داده شد كه مرگ سلولي القا شده گرمايي به غلظت نانوذرات و چگالي توان ليزر وابسته است. همچنين، در زمان طولاني تر تابش ليزر سطح بزرگتر ناحيه تخريب شده در پليت هاي كشت سلولي مشاهده شد. دستيابي به تخريب 100% سلول هاي توموري در چگالي توان W/cm2157 از مهمترين دستاوردهاي اين پژوهش مي باشد. در اينجا در واقع يك رويكرد فوتوگرمايي مؤثر براي كشتن انتخابي سلول هاي توموري ارائه گرديده است.

پس از تابش پرتو ليزر آرگون به بافت دندان بر اساس ميزان سلامت بافت، باز تابش فلورسانس از سطح آن صورت مي گيرد كه اين بازتابش توسط detector دستگاه اسپكتروفتومتر كه با فاصله و زاويه مشخص از بافت دندان تنظيم شده است جمع آوري شده و به سيستم كامپيوتر منتقل مي گردد. به منظور اسكن يكنواخت و دقيق دندان از دستگاه اسكنر استفاده مي شود كه سرعت آن با استفاده از نرم افزار كامپيوتري تنظيم و كنترل مي شود. همچنين پرتو ليزر پس از عبور از يك لنز با حداقل پراكنش به بافت تابانده مي شود. بافت دندان از مواد مختلف شامل هيدروكسي آپاتيت، كلاژن و الاستين با نسبت هاي مختلف در قسمت هاي مختلف دندان تشكيل شده است و نسبت تركيب آنها در هر منطقه طيف فلورسانس متفاوتي مشاهده مي شود. با بروز پوسيدگي در هر منطقه از دندان از ميزان شدت اتوفلورسانس آن ناحيه كاسته مي شود كه اين پديده به علت تغيير در نوع تركيبات بافت دندان و ايجاد تركيبات جديد ناشي از فعاليت باكتري ها مي باشد. بعلاوه طول مدت زماني كه از بروز پوسيدگي دندان گذشته نيز بر روي ميزان شدت و شكل طيف اتوفلورسانس موثر است و باعث كاهش و حتي حذف طيف مي شود. آناليز داده هاي حاصل براساس شدت اتوفلورسانس ثبت شده نشانگر ميزان سلامت، منطقه پوسيده و طول زمان بروز پوسيدگي مي باشد

در اين اختراع از نانوذرات مغناطيسي اكسيدآهن مگنتيت استفاده شده است كه اين نانوذرات علاوه براينكه داراي خصوصيات مغناطيسي منحصربفردي مي باشند زيست سازگاريشان نيز اثبات گريده است. به منظور ايجاد ثبات بيشتر در سيستم نهايي از پوشش پليمري دندريمر استفاده شده است كه ويژگي بارز اين ساختار حضور تعداد زيادي از گروه هاي عاملي انتهايي كه كانديداهاي بسيار مناسبي براي شركت در واكنش هاي شيميايي مي باشند. نانوذرات طلا از طريق واكنش احيا نمك طلا در اين ساختار ايجاد شدند. طلا از دسته فلزات نجيب است كه از خود خواص بي نظيري بروز مي دهد. هنگاميكه ابعاد اين ماده كاهش مي يابد و به محدوده نانو وارد مي شود يك ويژگي منحصر بفرد از خود بروز مي دهد كه از آن با عنوان پلاسمون سطحي ياد مي شود. در حالت رخداد پلاسمون سطحي با تابانيدن نور بر نانوذرات طلا، نور ورود جذب يا پراكنده مي شود كه هريك در كاربردهاي خود مزيت بي نظيري به شمار مي آيد. اثبات حضور دندريمر بر سطح اكسيد آهن توسط آناليز FTIR و TGA صورت پذيرفت، همچنين حضور طلا و اكسيد آهن در سازه نهايي با استفاه از آناليز WDX و XRD اثبات گرديد. خاصيت مغناطيسي ذرات با استفاده از VSM مورد بررسي قرار گرفت سازه نهايي مغناطش اشباع حدود emu/gr60 از خود بروز داد.

كاربرد كامپوزيت ها در زمينه هاي مشترك نانوفن آوري و پزشكي, به وضوح در حال گسترش است. شور و هيجان حاضر بر سر اين موضوعات, فعاليت هاي زيادي را براي طراحي و پيشرفت نانومواد به عنوان عوامل درماني و تشخيصي به راه انداخته است تا ارتقا منافع باليني نانوپزشكي را به همراه داشته باشند. در اين پژوهش, نانوكامپوزيت هاي مغناطيسي دندرون شده فلورسنت (FDMNPs) با ويژگي هاي منحصربه فرد همچون حساسيت به pH براي كاربردهاي پزشكي سنتز شده است. بدين منظور ابتدا, نانوذرات سوپرپارامغناطيس اكسيدآهن (SPION) به روش همرسوبي Fe^(+2) و Fe^(+3) با NH_4 OH آماده شد و سپس با آمينو پروپيل تري متوكسي سيلان (APTS) عامل دار گرديد. سپس, شاخه هاي دندريمر پلي آميدوآمين (PAMAM) بر روي سطح SPION-APTS با روش افزودن مايكل (نسل 3) پوشش داده شد. در مرحله ي نهايي سنتز, واكنش بين گروه هاي ايزوسولفوسيانيك فلورسين ايزوتيوسيانات (FITC) و گروه هاي انتهايي آميني DMNP به تشكيل نانوكامپوزيت مغناطيسي فلورسنت منجر گرديد. صحت فرآوري FDMNP جديد به كمك تكنيك هاي FT- IR, XRD, TEM, UV-visible, VSM, زتاپتانسيل, DLS و اسپكتروسكپي فلورسانس مورد بررسي قرار گرفت. هم چنين, حساسيت به pH و اثر ميدان مغناطيسي بر روي فلورسانس FDMNP با استفاده از اسپكتروسكپي فلورسانس مورد ارزيابي قرار گرفت. با افزايش pH (5-9) به دليل ايجاد گونه ي پروتروپيك دي آنيوني FITC, فلورسانس افزايش مي يابد. براي ارزيابي زيست سازگاري, فرآورده هاي سنتز شده توسط آزمون MTT بررسي شدند. نتايج نشان دهنده ي كاهش سميت DMNP با كونژوگه نمودن FITC است كه زيست سازگار بودن نانوذرات سنتز شده را به نشان مي دهند. قابليت فلورسانس FDMNP براي شناسايي مكان موضعي سلول هاي سرطاني با سلول هاي MCF-7 توسط ميكروسكپ فلورسانس كانفوكال مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج قابليت نانوذرات فرآوري شده را براي نشان دادن مكان سلول ها در تصاوير مربوطه نشان مي دهد. هم چنين قابليت FDMNP در كاهش زمان استراحت و بهبود كنتراست MRI در ارزيابي هاي انجام شده توسط دستگاه MRI, به خوبي توانايي آن ها را به عنوان عامل كنتراست تصوير MRI به اثبات مي رساند. اين يافته ها, قابليت كاربرد FDMNP را به عنوان پروب مولكولي مغناطيسي فلورسنت مركب براي تشخيص سرطان (به دو روش MRI و فلورسانس) نشان مي دهد.

‏نخستين علت مرگ در ايران انسداد عروق قلب و مغز مي باشد كه بسياري از افراد با آن موجه هستند. راه هاي زيادي براي درمان بيماري هاي گرفتگي عروق و جلوگيري از سكته قلبي و مغزي وجود دارد كه هر كدام از روش ها مشكلات و معايبي دارند. يكي از اين راه ها، روش دارو درماني مي باشد كه بايد توسط متخصصين مهندسي پزشكي معايب اين روش رفع و بهينه گردد. در اين تحقيق، سامانه دارو رساني زيست تخريب پذير نانوكپول هاي پلي گليكوليد( PLGA/CS ‏) و نانوكپسول هاي دو لايه پلي گليكوليد با پوشش كيتوسان ( PLGA/CS ‏) حاوي داروي فعال كننده پلاسمينوژن (tPA ‏) توسط روش امولسيون W/O/W ‏تبخير حلال ساخته شد. قطر هيدروديناميكي نانوكپسول هاي PLGA ‏و PLGA/CS ‏به ترتيب nm ٢٨٤ ‏و 395nm ‏مي باشد. tPA ‏مانند يك آنزيم، پلاسينوژن را به پلاسمين تبديل مي كند و باعث شكسته شدن لخته خون و در نتيجه سبب خونريزي مي گردد. بنابراين با كپسوله كردن داروي tPA ‏مي توان دوز مصرفي اين دارو را كاهش داد و با اثر طولاني اين دارو با رهايش كنترل شده آن از نانو كپسول ها از گرفتگي مجدد ( Restenosis ‏) جلوگيري كرد. همچنين با كاهش اندازه اندازه ذرات حاوي داروي tPA ‏در حد نانو، نفوذ اين ذرات در لخته خون افزايش مي يابد و در نتيجه ترمبوليز بيشتر انجام مي گيرد. بنابراين حمل داروي tPA ‏توسط نانوذرات، سبب كاهش دوز مصرفي دارو، كاهش اثرات جانبي، جلوگيري از خونريزي، جلوگيري از مصرف مكرر دارو، اثر بيشتر بر روي لخته خون، افزايش راحتي و پذيرش آن توسط بيمار مي گردد. همچنين در طي آماده سازي نانوكپسول ها، اعمال تنش هاي برشي باعث كاهش بارگذاري موثر داروي پروتئيني در داخل نانوكپسول مي گردد. بنابراين پوشش دهي سطح نانوكپسول ها يكي از روشهاي مفيد در افزايش بارگذاري موثر داروهاي پروتئيني و كاهش رهايش اوليه دارو مي باشد. در اين تحقيق، توسط پوشش دهي سطح نانوكپسول هاي PLGA ‏حاوي داروي tPA ‏با كيتوسان، بار مثبت بر روي سطح ايجاد مي شود. پوشش كيتوسان، زيست تخريب پذيري و خواهي چسبندگي سطح را افزايش مي دهد و رهايش دارو را بهبود مي بخشد. بار سطحي مثبت كيتوسان باعث برهمكنش با بار منفي فيبرين در لخته خون مي گردد و نفوذ نانوكپسول هاحاوي tPA ‏به داخل لخته ‏افزايش مي يابد.

خلاصه نخستين علت مرگ در ايران انسداد عروق قلب مي باشد كه بسياري از افراد با آن مواجه هستند. روش هاي زيادي براي درمان بيماريهاي گرفتگي عروق وجلوگيري از سكته قلبي وجود دارد كه هر كدام از روش ها مشكلات و معايبي دارند. يكي از اين راه ها، ليزر ترمبوليز مي باشد كه بايد توسط متخصصين مهندسي پزشكي اين معايب رفع گردد. از جمله معايب روش مذكور ايجاد آمبولي و باقي ماندن لخته در ديواره هاي رگ مي باشد و گرفتگي مجدد را در عروق كرونر قلب ايجاد مي كند. بنابراين در اين تحقيق با تلفيق روش ليزر ترمبوليز با تكنولوژي نانو معايب روش فوق برطرف مي گردد و رگ به طور كامل از لخته پاكسازي مي گردد. در اين پروژه نانوكپسول هاي پلي لاكتيد گليكوليد (PLGA) حاوي داروي ترمبوليتيك tPA توسط روش امولسيون W/O/W تبخير حلال ساخته شد و توسط ليزر به داخل لخته خون انتقال داده شد. قطر هيدروديناميكي نانوكپسول هاي PLGA حاوي دارو 284 نانومتر مي باشد.tPA مانند يك آنزيم، پلاسينوژن را به پلاسمين تبديل مي كند و باعث شكسته شدن لخته خون و در نتيجه سبب خونريزي مي شود. بنابراين با كپسوله كردن داروي tPA مي تون دوز مصرفي اين دارو را كاهش داد و با اثر طولاني اين دارو با رهايش آن از نانوكپسول ها از گرفتگي مجدد رگ (restenosis) جلوگيري كرد. همچنين با كاهش اندازه ذرات حاوي داروي tPA در حد نانو، نفوذ اين ذرات در لخته خون افزايش مي يابد و در نتيجه ترمبوليز بيشترانجام مي گيرد. بنابراين حمل داروي tPA توسط نانوكپسول ها سبب كاهش دوز مصرفي دارو، كاهش اثرات جانبي، جلوگيري از خونريزي، جلوگيري از مصرف مكرر دارو، اثر بيشتر روي لخته خون افزايش راحتي و پذيرش آن توسط بيمار مي گردد. ليزر در اين تحقيق به عنوان نيروي مكانيكي خارجي نانوكپسول ها را به داخل لخته خون انتقال مي دهد و همچنين خود عاملي در هضم كردن لخته مي باشد.