بررسی فیزیکی -شیمیایی هیدروژل سه‌جزئی از کتیرا، کیتوسان و آلژینات فعال‌شده با فناوری پلاسمای سرد

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه گیلان، دانشکده فنی، گروه نساجی

2 تهران، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، گروه مهندسی نساجی

چکیده

فرضیه: هیدروژل‌های طبیعی به‌دلیل زیست‌سازگاری و قابلیت جذب رطوبت زیاد، گزینه‌های مناسبی برای ترمیم زخم هستند. فعال‌سازی سطحی هیدروژل به‌کمک پلاسمای سرد، با افزایش گروه‌های عاملی قطبی‌اکسیژن‌دار سبب بهبود آب‌دوستی سطحی می‌شود. این بهبود فیزیکی شیمیایی، کارایی هیدروژل را در کاربردهای زیست‌پزشکی افزایش می‌دهد. در این پژوهش، هدف اصلی تهیه لایه هیدروژلی ابرآب‌دوست پلی‌ساکاریدی تحت پلاسمای سرد است.
روش‌ها: محلول‌های 2% وزنی کتیرا (Tg)، آلژینات (Alg) و کیتوسان (Cs) به‌طور جداگانه و سپس به صورت ترکیب‌های دو و سه‌جزئی در نسبت‌های جرمی مختلف تهیه شدند. به‌منظور ایجاد اتصال‌عرضی در هیدروژل سه ‌جزئی، از دو عامل کلسیم کلرید و تانیک اسید استفاده شد. پس از قالب‌گیری و خشک‌شدن، سطح هیدروژل‌ها با پلاسمای سرد اصلاح شد. به‌منظور مشخصه‌یابی فیزیکی شیمیایی، هیدروژل‌ها با آزمون‌های میکروسکوپی الکترونی، زاویه تماس، تورم، محتوای ژل، استحکام کششی و طیف‌سنجی FTIR-ATR ارزیابی شدند.
یافته‌ها: بررسی‌های شکل‌شناسی نشان داد، هیدروژل‌های دوجزئی Tg/Alg(70/30) و Tg/Cs (70/30) و سه‌جزئی Tg/Alg/Cs (1/1/1) به عنوان نمونه‌های بهینه دارای ناهمواری‌های سطحی و در نتیجه سطح مخصوص بیشتر هستند. نتایج نشان‌دهنده کاهش تورم هیدروژل سه‌جزئی از 69% به 27% با تغییر اتصال‌عرضی‌دهنده از CaCl2 به تانیک‌اسید است. هیدروژل سه‌جزئیTg/Alg/Cs (1/1/1) شبکه‌ای‌‌شده با تانیک‌اسید و تکمیل‌شده با پلاسمای سرد، به‌عنوان هیدروژل بهینه انتخاب شد. فعال‌سازی سطح با پلاسمای سرد سبب کاهش معنی‌دار زاویه تماس از حدود °76 به °20 و افزایش آب‌دوستی هیدروژل شده است. نتایج استحکام مکانیکی نشان‌دهنده کاهش استحکام کششی هیدروژل سه‌جزئی از  1.82MPaبه حدود MPa 0.62 در اثر اصلاح سطح است. نتایج طیف‌سنجی FTIR-ATR نشان‌دهنده تقویت پیوندهای هیدروژنی بین گروه‌های عاملی و فعال‌سازی گروه‌های آمیدی موجود در هیدروژل پس از اعمال پلاسمای سرد است. به طور کلی، هیدروژل سه‌جزئی فعال‌شده با پلاسما می‌تواند به‌عنوان گزینه‌مناسبی برای کاربردهای ترمیم زخم معرفی شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Physico-chemical investigation of a three-component hydrogel from tragacanth, chitosan, and alginate activated by cold plasma technology

نویسندگان [English]

  • Zeynab Shourchi 1
  • Marjan Abbasi 1
  • Adeleh Gholipour kanani 2
1 University of Guilan
2 Azad University
چکیده [English]

Hypothesis: Natural hydrogels, owing to their biocompatibility and high moisture absorption capacity, are widely recognized as suitable candidates for wound healing applications. Surface activation of hydrogels using cold plasma technology, through the increasing of polar oxygen containing functional groups, significantly improves surface hydrophilicity. These physicochemical modifications promote enhanced interactions between the hydrogel surface and the biological environment, thereby improving their overall performance in biomedical applications. In this project, the main goal is to fabricate a super-hydrophilic hydrogel layer based on polysaccharides by employing cold plasma surface modification.
Methods: 2% wt/v of tragacanth (Tg), alginate (Alg), and chitosan (Cs) solutions were prepared, then two-component and three-component solutions were fabricated in different mass ratios. To provide a proper crosslinking for three-component hydrogel, two different cross-linkers of calcium chloride and tannic acid were used. After molding and drying, the surface of the hydrogels was modified using cold plasma technology. For the physicochemical characterization of the hydrogels, scanning electron microscopy, contact angle, swelling, gel content, mechanical strength, and FTIR-ATR spectroscopy tests were carried out.
Findings: The three-component hydrogel of Tg/Alg/Cs (1/1/1), cross linked by tannic acid and modified by cold plasma treatment, was selected as optimum hydrogel. Plasma treatment markedly enhanced surface hydrophilicity, reducing the water contact angle from about 76° to 20°. The tensile testing showed a reduction in mechanical strength from about 1.82 Mpa for non-treated hydrogel to 0.62 MPa for plasma-treated hydrogel. The result of FTIR ATR confirmed the enhancement of hydrogen-bonding among functional groups and activating of amides in hydrogel surfaces treated by cold plasma. Overall, the plasma activated three-component hydrogel could be introduced as a promising candidate for wound healing applications

کلیدواژه‌ها [English]

  • Three-component hydrogel
  • Tragacanth
  • Alginate
  • Chitosan
  • Cold plasma treatment