كلسيم آلجينات از جمله پليمرهاي طبيعي زيست سازگار و زيست تخريب پذير محسوب مي گردد كه به دليل خاصيت به دام اندازي مواد شيميايي، داروها و ميكرو ارگانيسم ها كاربردهاي گوناگوني در سيستم هاي رهايش كنترل شدهي دارورساني يافته اند. براي تهيه نانوذرات كلسيم آلجينات در اين اختراع، اين نانوذرات ابتدا با اختلاط محلول هاي با غلظت مشخص از پلي آنيون الجينات و عامل شبكه اي كننده در دما و زمان مشخصي تهيه شده و سپس جداسازي و خالص سازي شدند. فاكتورهاي مؤثر بر اندازه و نحوه ي توزيع نانوذرات شامل اثرات همزن و نيروي برشي، اثر امواج اولتراسونيك، تأثير غلظت هر يك از يونهاي كلسيم و آلجينات، تأثير سرعت افزايش عامل شبكه اي كننده به محلول حاوي آلجينات، دماي واكنش، مدت زمان واكنش، دماي خشك كردن نانوذرات و روش خشك كردن تغيير داده شد تا شرايط بهينه جهت تهيهي نانوذرات مذكور حاصل گردد. نانوذرات سنتز شده توسط روش طيف سنجي مادون قرمز FTIR و دستگاههاي Laser Light Scattering و Scanning Electronic Microscopy مورد آناليز و شناسايي قرار گرفتند. با توجه به ابعاد كوچكتر و توزيع بهتر نانوذرات تهيه شده نسبت به گزارش هاي موجود، مي توان انتظار داشت كه كاربردهاي زيستي، دارويي و پزشكي اين ذرات در آينده با تحول بيشتري پيگيري شود.

در اين اختراع، براي تهيه¬ي جاذب معدني، در ابتدا مقادير مشخصي از تركيبات انيدريدي و تركيبات داراي خاصيت بازي نظير تري¬آلكيل آمين در حلال اتري حل شدند. سپس عامل تيول با سرعت معين به مخلوط در دماي مشخص، اضافه گشت. پس از گذشت مدت زمان لازم، حلال مخلوط از سيستم حذف گرديد تا تركيبي ويسكوز در ظرف باقي ماند. تركيب به دست آمده در مرحله¬ي پيش، تحت حرارت با دماي بالا با محلول آبي سديم آلجينات مخلوط شد. در مرحله¬ي نهايي به منظور ايجاد ساختار هيبريدي مورد نظر، محلول حاوي كاتيون¬هاي فلزات چند ظرفيتي از جمله كلسيم با غلظت مشخص به ظرف واكنش اضافه شدند.

در اين اختراع، در مرحله¬ي اول به منظور تهيه¬ي پلي¬يورتان پايه¬ آبي، در ابتدا مقادير معيني از پلي¬ال و دي-ايزوسيانات به ظرف واكنش اضافه شدند. پس از اطمينان از حصول پيش¬پليمر با گروه¬هاي انتهايي ايزوسيانات، محلول مونومر آب¬دوست در حلال قطبي آپروتيك به پيش¬پليمر تهيه شده افزوده شد. در مرحله¬ي ¬بعد عامل زنجير و عامل خنثي كننده¬ي گروه¬هاي عاملي موجود در زنجير افزاينده¬ به مخلوط در حال هم خوردن اضافه شد. در نهايت يك ديسپرسيون پايدار با درصد جامد معين از طريق افزودن حجم معيني از حلال آب به سيستم حاصل گشت. در مرحله¬ي دوم، در حضور حلال¬هاي متداول آلي، مقادير مشخصي از محلول¬هاي¬ حاوي نمك¬هاي تك ظرفيتي آلجينات و پلي¬يورتان ديسپرس شده در آب با يكديگر مخلوط شدند تا كامپوزيت¬هايي با مقادير متفاوت از هر دو پليمر حاصل شود.

واكنش هاي چند جزئي، دسته¬اي از واكنش¬هاي آلي هستند كه در آنها چند واكنشگر (سه يا بيشتر) طي يك واكنش تك ¬ظرفي به تركيب جديدي تبديل مي شوند. بيشتر روش¬هاي سنتزي اين گونه واكنش¬ها، به دليل مدت زمان طولاني واكنش، پيچيده شدن واكنش به دليل تعدد انواع محصولات پس از مرحله¬ي work-up ، شرايط سخت برخي از روش¬ها و مقدار بازده پايين واكنش، نيازمند مطالعه¬ي جامع¬تري مي¬باشند. از سوي ديگر پلي¬يورتان¬ها، پليمرهايي با خواص و كاربردهاي ويژه مي¬باشند كه از واكنش (polyaddition) گروه¬ هاي عاملي ايزوسيانات و هيدروكسيل حاصل مي¬شوند. به دليل ساختار به شدت قطبي گروه¬هاي يورتان و ساختار كم¬قطبي پلي¬ال (با توجه به نوع پلي¬ال مورد استفاده) موجود در ساختار پلي¬يورتان و طبيعت نيمه قطبي واكنشگرها در واكنش¬هاي آلي ذكر شده انتظار مي¬رود، پلي¬يورتان محيطي بسيار مناسب براي انجام اين واكنش¬ها تلقي گردد. براي تهيه¬ي پلي¬يورتان آنيوني پايه¬ آبي، در ابتدا مقادير معيني از پلي¬ال اتري و دي-ايزوسيانات توزين و به درون راكتور تزريق شدند. پس از تشكيل پيش¬پليمر حاوي گروه¬هاي انتهايي ايزوسيانات، محلول مونومر آب¬دوست در دما و مدت زمان مشخص به پيش¬پليمر تهيه شده افزوده شد و واكنش براي مدت زمان معيني همزده شد. سپس مقدار لازم از زنجير افزاينده¬ي دي¬الي به سيستم اضافه گشت و پس از گذشت مدت زمان معين، عامل خنثي كننده¬ي گروه¬هاي اسيدي به مخلوط در حال هم خوردن اضافه شد. در نهايت يك ديسپرسيون پايدار با درصد جامد دلخواه از طريق افزودن حجم معيني از آب به سيستم حاصل گرديد. در مرحله¬ي بعد، پليمر به دست آمده از مرحله¬ي قبل، به عنوان بستر واكنش جهت انجام واكنش¬هاي بعدي انتخاب شد. در طي واكنش تك مرحله¬اي Bienaymé، مقادير مشخصي از واكنشگرهاي ايزوسيانيد، آلدهيد و 2-آمينوپيريدين همراه با مقدار معيني از پلي¬يورتان پايه آبي تهيه شده، در ظرف واكنش تزريق شدند و واكنش توسط مگنت در دماي اتاق صورت گرفت. محصول نهايي واكنش¬ها پس از خالص¬سازي از محيط پليمري و مواد واكنش نداده، توسط تست¬هاي نقطه¬ي ذوب، كروماتوگرافي لايه نازك ، روش¬هاي طيف سنجي مادون قرمز FTIR و رزونانس مغناطيسي هسته1HNMR و 13CNMR شناسايي شد. جهت دسترسي به فرمولاسيون و راندمان بهينه، متغيرهاي مختلف نظير نسبت مولي هر يك از واكنشگرهاي ايزوسيانيد، آلدهيد و 2-آمينوپيريدين، نوع و تفاوت در استخلاف¬هاي هر كدام از واكنشگرها، نسبت مولي پلي¬يورتان به عنوان محيط واكنش نسبت به ساير واكنش دهنده¬ها، درصد جامد پليمر تهيه شده در ديسپرسيون، نوع زنجير افزاينده¬ي مورد استفاده، نحوه¬ي خالص سازي و حلال مورد استفاده جهت استخراج پليمر از محصولات تغيير داده شدند.

در اين اختراع، در مرحله‌ي اول براي تهيه‌ي پلي‌يورتان‌هاي برپايه‌ي آلژينات، پيش‌پليمرهاي مختوم به گروه‌هاي ايزوسياناتي از واكنش مقادير معيني از تركيبات دو يا چندعاملي داراي گروه‌هاي ايزوسيانات و هيدروكسيل، حاصل گرديدند. سپس مقدار مناسبي از يك يا چند زنجيرافزاينده‌ي دي‌الي يا دي‌آميني به همراه مشتقات محلول آلژيناتي در حلال‌هاي آلي با پيش‌پليمر مذكور واكنش داده شدند. در نهايت، داربست مورد نظر در طي فرايند ريخته‌گري حاصل گرديد. پس از شناسايي شيميايي داربست‌هاي تهيه شده، طبيعت زيست‌سازگار اين پليمرها با آزمون‌هاي مختلف زيستي اثبات گرديد. اين داربست‌ها مي‌توانند به عنوان يك جايگزين مناسب در مهندسي بافت پوست كاربرد داشته باشند.

پلي‌يورتان‌ها از جمله مهم‌ترين و پركاربردترين پليمرهاي مهندسي جهان به شمار مي‌روند و كاربرد آن‌ها با سرعت فزاينده‌اي در سامانه‌هاي دارويي، پزشكي، مهندسي بافت، مواد مهندسي و ساير صنايع در حال افزايش است. با اين وجود، توليد پلي‌يورتان‌ها از ديدگاه صنعتي و زيست-محيطي با چالش‌هاي جدي روبه‌رو است. اين چالش مي‌تواند به دليل استفاده از كاتاليست‌هاي سمي و زيست‌تخريب ناپذير يا مواد اوليه‌ي سمي استخراج شده از مواد نفتي باشد. كاتاليست‌هايي كه براي سنتز پلي‌يورتان‌ها استفاده مي‌شوند، نه تنها تركيباتي سمي محسوب مي‌شوند، بلكه براي فعال‌سازي واكنش به دماهاي بالا (حدود C° 80) نيز نياز دارند. از اين رو هدف از اين اختراع، معرفي نسل جديدي از كاتاليست‌هاي پليمري سبز و زيست‌سازگار براي سنتز پلي‌يورتان‌ها در دماي اتاق و شرايط كاملاً كنترل شده است. براي اين منظور، ابتدا مقادير معيني از يك پلي‌ال و يك دي‌ايزوسيانات مناسب در درون راكتور با يكديگر واكنش دادند تا اسكلت اصلي كاتاليست تشكيل شود. سپس، يك مونومر داراي گروه عاملي قابل يونش به اين پيش‌پليمر افزوده شد. پس از آن، عامل يونش كاتاليست به مخلوط واكنش اضافه گرديد تا فعاليت كاتاليستي كاتاليست مربوطه را افزايش دهد. به منظور بررسي فعاليت كاتاليستي كاتاليست‌هاي تهيه شده و تهيه‌ي پلي‌يورتان‌هاي مختلف، تركيبات داراي گروه‌هاي عاملي هيدروكسيل و ايزوسيانات در دماي اتاق و در حضور كاتاليست‌هاي تهيه شده با يكديگر واكنش داده شدند. ساختار شيميايي و خواص فيزيكي، حرارتي و مكانيكي پليمر تهيه شده با كاتاليست مورد نظر با آزمون‌هاي مختلفي بررسي گرديد. جهت دسترسي به فرمولاسيون و راندمان بهينه، متغيرهاي مختلف نظير نسبت مولي هر يك از واكنشگرهاي اوليه براي سنتز كاتاليست، نوع واكنشگرهاي استفاده شده در سنتز كاتاليست، نوع مونومر حاوي گروه عاملي قابل يونش، نوع عامل يونش، حلال‌هاي مورد نياز براي سنتز كاتاليست و پليمرهاي حاصل از كاتاليز، زمان واكنش تهيه‌ي كاتاليست، زمان واكنش كاتاليز پليمر نهايي و هر يك از موادي كه براي تهيه‌ي محصول نهايي مورد بررسي قرار گرفتند، تغيير داده شدند.

زخم پوش هاي تجاري برپايه آلژينات با توجه به ويژگي هاي منحصر به فرد نظير توانايي جذب بالاي ترشحات از محل زخم، كمك به انعقاد خون، كمك به بهبود روند ترميم زخم و فراخواني سلول هاي فيبروبلاست و كراتينوسيت به محل زخم امروزه به يكي از پرمصرف ترين زخم پوش هاي تجاري تبديل شده اند. اين زخم پوش ها از جنس ميكروالياف بوده و با دستگاه هاي نساجي ترريسي ساخته مي شوند. وجود ساختار ميكروليفي موجب مي شود، نسبت مساحت سطح به حجم در اين زخم پوش به صورت قابل توجهي افزايش يابد و آن را براي زخم هاي با برون ده بالا نظير زخم پاي ديابت، زخم هاي عفوني و زخم بستر مناسب سازد. با توجه به نبود دستگاه ترريسي در مقياس بزرگ و عدم امكان توليد اين الياف، اين زخم پوش ها هميشه به صورت وارداتي به كشور مورد استفاده قرار گرفته-اند. با توجه به حجم بالاي واردات اين محصول و عدم توليد آن در كشور، هدف از اين اختراع، ساخت زخم پوش هاي نمدي ميكروليفي آلژيناتي براي نخستين بار در كشور و ارزيابي عملكرد آن ها براي ترميم زخم هاي تمام عمق در مدل موش عفوني است. نتايج آزمون-هاي مختلف، به همراه ارزيابي هاي زيستي برون تني و درون تني روي سلول هاي انساني و مدل موشي نشان داد، اين نمدهاي ليفي مي توانند به عنوان زخم پوش براي ارزيابي هاي بيشتر باليني روي انسان مورد استفاده واقع شوند.