سنتز و شناسایی هیدروژل نانوکامپوزیتی آهن برپایه کربوکسی متیل سلولوز اصلاح شده با آکریل آمید و آکریلیک اسید و بررسی خواص دارورسانی آن

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 کرج، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد کرج، گروه شیمی، صندوق پستی 313-31485

2 قزوین دانشگاه پیام نور قزوین، گروه شیمی، کد پستی 14917-34199

چکیده

هیدروژل­‌ها شبکه­‌های پلیمری سه­ بعدی هستند که قابلیت نفوذ و نگه­داری مقادیر بسیار زیادی از محلول­‌های آبی را حتی با اعمال فشار خارجی دارند، بدون اینکه در آن حل شوند. این ترکیبات به شرایط محیطی مانند pH و قدرت یونی محلول حساس هستند. در این پژوهش، مجموعه‌­ای از هیدروژل­‌های نانوکامپوزیتی جدید برپایه کربوکسی متیل سلولوز با استفاده از آکریل آمید و آکریلیک اسید به­‌عنوان هوموپلیمر در مجاورت نانوذرات آهن به­‌عنوان شبکه­‌ساز و آمونیوم پرسولفات (APS) به­‌عنوان آغازگر تهیه شد. تمام عوامل متغیر مؤثر بر واکنش جذب آب به وسیله هیدروژل نانوکامپوزیت، با افزایش غلظت عوامل شبکه‌­ساز، آغازگر و نسبت مونومرها برای رسیدن به بیشینه جذب، بهینه­‌سازی شد. نتایج تجربی حاکی از این است که هیدروژل­‌های نانوکامپوزیتی بهینه­‌سازی شده در مقایسه با هیدروژل­‌های بدون نانوذرات رفتار تورمی بهتری نشان می­‌دهند. برای مثال هیدروژل نانوکامپوزیتی بهینه­‌سازی شده به­ خوبی نشان داد، قابلیت جذب آب  و خاصیت تورم تعادلی در 10 دقیقه ابتدایی انجام می­‌شود. همچنین، رفتار تورمی هیدروژل نانوکامپوزیتی در محلول­‌های با pH متفاوت ارزیابی شد. ساختار شیمیایی هیدروژل نانوکامپوزیتی تهیه شده با میکروسکوپی الکترونی عبوری (TEM)، میکروسکوپی الکترونی پویشی (SEM)، مغناطیس‌سنجی نمونه مرتعش (VSM)، گرماوزن­‌سنجی (TGA)، گرماوزن­‌سنجی مقایسه­‌ای (DTG) و طیف­‌سنجی زیرقرمز (FTIR) تأیید شد. برای مطالعه خاصیت دارورسانی و رهایش کنترل­ شده دارو، رهایش سدیم دیکلوفناک به­ عنوان مدل دارو از هیدروژل نانوکامپوزیتی سنتز شده در دو محیط بافری اسید و قلیا بررسی شد. نتایج نشان داد، هیدروژل­‌های مزبور ممکن است، برای فرایندهای رهایش دارو در بدن انسان مناسب باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Synthesis and Characterization of Iron Magnetic Nanocomposite Hydrogel Based on Modified Sodium Carboxymethyl Cellulose Using Acrylamide and Acrylic Acid and Investigation of Drug Delivery Properties

نویسندگان [English]

  • Mahdi Geramipour 1
  • Mehran kurdtabar 1
  • Ghasem Rezanejade Bardajee 2
1 Department of Chemistry, Faculty of Science, Karaj Branch, Islamic Azad University, P.O. Box: 31485-313, Karaj, Iran
2 Department of Chemistry, Payame Noor University, Postal Code: 34199-14917, Qazvin, Iran
چکیده [English]

Hydrogels are three-dimensional polymer networks that can absorb and retain a huge amount of aqueous fluids even under certain pressure, but do not dissolve in water. They are responsive to environmental stimulants such as pH and ionic strength of the solution. In this study, a series of novel sodium carboxymethyl cellulose-based hydrogel nanocomposites were synthesized using acrylamide comonomer in the presence of iron magnetic as crosslinker and acrylic acid ammonium persulfate (APS) comonomer as initiator. All reaction variables affecting the water absorbency of the hydrogel nanocomposite including the concentration of crosslinking agent and initiator, and comonomers ratio were optimized in order to achieve the maximum absorption capacity. The experimental data showed that the hydrogel nanocomposite exhibited improved swelling capacity compared to the nanoparticel-free hydrogel. In addition, optimized hydrogel nanocomposite showed a good water uptake ability and the equilibrium swelling capacity was achieved within the initial 10 min. In examining the quality of the synthesized hydrogel nanocomposite, the amount of absorption in saline solutions of different concentrations was measured. Furthermore, the swelling behavior of hydrogel nanocomposite in solutions with different pH values was evaluated. The chemical structure of the hydrogel nanocomposites was characterized by means of transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), vibrating sample magnetometry (VSM), thermogravimetry analysis (TGA), derivative thermogravimetry (DTG) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). In order to study the drug delivery and drug release behavior, the release of sodium diclofenac as a model drug from synthesized hydrogel nanocomposite was examined in two acidic and basic buffer environments. The results indicated that this hydrogel nanocomposite may be an appropriate alternative for drug release processes in human body.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydrogel
  • Nanocomposite
  • carboxymethyl cellulose
  • iron magnetic
  • drug release