سنتز نانوذرات آلژینات و هر آنچه لازم است درباره این پلی ساکارید معروف بدانید!
مقدمه
سنتز نانوذرات آلژینات از آن دسته مباحث مهم زیستی است که همواره مورد پرمهری فعالان حوزه بیو قرار گرفته است. اگر کمی از این علم بی انتها سر در بیاورید، خوب می‌دانید که افزایش اثر و ایمنی داروها و واکسن‌های امروزی در گرو پیشرفت در ترکیب و فرمولاسیون آن‌ها است. آنچه این پیشرفت را ممکن ساخته، نانوبیوتکنولوژی می باشد. این تکنولوژی گسترده، فرصت طراحی نانوذرات در ابعاد و اشکال گوناگون و ترکیبات و خواص سطحی مختلف را فراهم ساخته و بدین‌ترتیب؛ امکانات بسیاری را برای کاربردهای پزشکی ارائه می‌دهد.
نانوذرات علاوه بر این که زمینه رهایش آهسته دارو یا آنتی ژن در بدن را مهیا می کنند، باعث افزایش پایداری آن ها نیز می شوند. از آنجا که سایز این ذراتِ بسیار کوچک مشابه سایز اجزای سلولی است، خیلی ساده و سریع به سلول زنده راه پیدا کرده و به انجام وظیفه می پردازند.
اگر جویای نوع نانوذرات زیستی هستید، باید بگوییم در انواع متعدد و متنوعی موجودند که از جمله مهم ترین آن ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- نانوذرات معدنی
- لیپوزوم ها
- نانوذرات پلیمری
- نانوامولوسیون ها
- لیزوزوم ها
- …
نانوذرات آلژینات کجای کارند؟!
نانوذرات پلیمری که پیش تر به آن ها اشاره کردیم، خود به دو دسته نانوذرات پلیمری طبیعی و نانوذرات پلیمری مصنوعی تقسیم بندی می شوند. هر یک از این انواع، با در نظر گرفتن خواص، ویژگی ها و مزایای منحصر به فردی که در حوزه نانوبیوتکنولوژی دارند، از کاربردهای گسترده ای برخوردار می باشند. نانوذرات آلژینات در دسته پلیمرهای طبیعی قرار گرفته، اغلب به تنهایی و گاه در ترکیب با سایر همنوعان پلیمری خود استفاده می شوند.
یک لحظه دست نگه دارید؛ اصلا می دانید آلژینات چیست و با ساختار، خواص و کاربردهای آن آشنا هستید؟!
اگر پاسختان به سوال فوق الذکر منفی است، تیتر بعدی مختص شماست.
آشنایی با آلژینات، ساختار، خواص و کاربردهای آن
آلژینات، آلژینیک اسید یا آلژینات سدیم و پتاسیم یکی از کاربردی‌ترین مواد زیستی مخاط چسب است که به عنوان گزینه ای ایده آل برای انتقال دارو مورد استفاده قرار می‌گیرد. می دانید چرا؟!
- چون از نظر سلولی سازگار است.
- چون از نظر زیستی سازگار است.
- چون تخریب پذیر است.
- چون از خصوصیات انتقالی سُل ژل برخوردار است.
- چون از نظر شیمیایی چند کاربردی است.
شاید برایتان جالب باشد بدانید که آلژینات با این همه اسم و رسمش از جلبک دریایی ساخته می شود. با این حال مزایای آن به قدری زیاد است که دانشمندان استفاده گسترده از آن را در دستور کارشان قرار داده و از این ماده، به عنوان سکویی برای ارتقای سیستم های نوین تحویل نانودارو یاد می کنند.
ساختار
نخست باید بدانید که آلژینات یک نام عمومی اطلاق شده به مجموعه ای از پلیمرهای پلی ساکاریدی طبیعی و غیر شاخه دار است. ریشه واژه آلژینات را از کلمه Alga به معنای جلبک برگرفته اند. اصلی ترین دلیل این نامگذاری جداسازی آلژینات ها از دیواره سلولی چند نوع جلبک قهوه ای می باشد. علاوه بر این، امکان استخراج آلژینات از کپسول پلی ساکاریدی بعضی باکتری ها نیز میسر می باشد. از آن جا که آلژينات های دارای منشاء باکتریایی، از واحدهای ساختمانی سرشار از مانورونیک اسید برخوردار هستند؛ خاصیت تشکیل ژل ضعیفی دارند. ضمنا تهیه آلژینات از منشاء باکتریایی فاقد صرفه اقتصادی برای استفاده در مصارف تجاری بوده و از همین رو تولید انبوه آن ها کار عاقلانه ای نیست. این موضوع موجب رواج روزافزون تولید آلژینات از جلبک های دریایی شده است.
خواص
وزن مولکولی یکی از مهم ترین خواص آلژینات محسوب می شود که در محدوده 32 تا 400 کیلوگرم بر مول به همراه نسبت های مختلف G/M، تخمین زده شده است. توانایی آلژینات در ایجاد اتصالات عرضی در محلول های آبی یکی از مهم ترین ویژگی های این ماده محسوب می شود. سایر ویژگی های اساسی آلژینات ها به قرار زیرند:
- زیست چسبنده
- مخاط چسب
- زیست سازگار
- غیر حساسیت زا
- خاصیت ژل شوندگی
- آب دوستی
- …
کاربردها
ویژگی های متعدد و قابلیت های بی نظیر آلژینات ها دست به دست هم داده و این مواد را از نظر مدیریت غذا و داروی ایالات متحده آمریکا به ماده ای ایمن تبدیل نموده اند. با این اوصاف استفاده از آلژینات ها در صنایع غذایی و دارویی بلامانع می باشد. زیست چسبنده بودن و ضد حساسیت بودن این مواد موجبات استفاده از آن ها در تولید قالب های چسبنده برای تحویل دهانی دارو، پوشاندن زخم و ساخت اسکافلدهای سه بعدی را فراهم ساخته اند.
خاصیت ژل شوندگی آلژینات ها زبانزد خاص و عام است. به موجب این خاصیت مواد مذکور را به وفور به عنوان مخزن تحویل دارو در کپسولاسیون دارو مورد استفاده قرار می دهند. یکی از جالب توجه ترین خصوصیات آلژینات ها مخاط چسبی ان ها در محیط های خشک است. این ویژگی زمینه ای را فراهم ساخته که زمان ماندگاری و رها سازی داروهای تحویلی در بافت های مخاطی اعم از چشم، بینی، روده، ریه و… طولانی تر باشد.
حال که کم و بیش با آلژینات ها و ویژگی ها، خواص و کاربردهای آن ها آشنا شدیم؛ وقت آن فرا رسیده که به معرفی نانوآلژینات ها و روش های سنتز آن ها بپردازیم. برای یادگیری یک مطلب کاربردی آماده اید؟!
معرفی نانوآلژینات ها و روش های سنتز آن ها
آزمایشات و کاربردهای موفقیت آمیز میکروذرات آلژینات، انگیزه محققان برای مطالعه نانوذرات آلژینات را افزایش دادند. از آن جا که اندازه این ذرات نسبت به همنوعان میکرو خود تا حد قابل توجهی کاهش یافته، دستیابی به ساختارهای سلولی و زیرسلولی در نقاط مختلف بدن از جمله معده، روده و سایر نواحیِ مناسب برای واکسیناسیون مخاطی و انتقال دارو از طریق جریان خون برای آن ها بسیار ساده است.
یکی از بزرگترین و اساسی ترین چالش هایی که محققان در هنگام ساخت آلژینات ها با ان رو به رو هستند، ایجاد تغییراتی اساسی در روش تولید آن ها با هدف دستیابی به اندازه های کوچکتر در حد نانومتر می باشد. یکی از راهکارهای موجود برای غلبه بر این مشکل استفاده از سایر نانوحامل ها نظیر نانوذرات کیتوزان و لیپوزوم ها می باشد.
روش های متعدد و متنوع بسیاری برای سنتز نانوذرات از جمله نانوذرات آلژینات وجود دارند که در ادامه برخی از آن ها را معرفی و به اختصار مورد بررسی قرار می دهیم.
سنتز به روش Coprecipitation
این روش که یکی از رایج ترین روش های سنتز نانوذرات محسوب می شود، وقوع همزمان فرآیندهای زیر را شامل می گردد:
- هسته زایی
- رشد
- درشت شدن یا تجمع
سنتز به روش Hydrothermal
سنتز به روش هیدروترمال یکی دیگر از کاربردی ترین روش های سنتز نانوذرات محسوب می شود که استفاده از آن در زمینه سنتز نانوآلژینات ها موفقیت آمیز بوده است. به کارگیری این روش برای تهیه جامدات زیر بسیار متداول است:
- کریستال های ریز متخلخل
- هادی های فوق یونی
- اکسیدهای حسگر شیمیایی
- سرامیک اکسیدهای پیچیده و فلوراید
- …
سنتز به روش IGC
روش IGC یکی از پرکاربردترین روش های سنتز نانوذرات، علی الخصوص نانوذرات فلزی است. در این روش فلزات را در یک محفظه خلاء محبوس نموده، سپس محفظه را با گاز هلیوم یا آرگون دارای فشار بالا تبخیر می نمایند. در این شرایط اتم ها در اثر برخورد با گاز انرژی خود را از دست داده و بدین ترتیب به ذراتی کوچک و متراکم تبدیل می شوند. در مرحله آخر رشد این ذرات از طریق انعقاد و ادغام براونی صورت پذیرفته و بدین ترتیب نانوبلورها ایجاد می شوند.
سایر روش های مهم سنتز نانوذراتی همچون نانوذرات آلژینات به قرار زیرند:
- سنتز به روش Sputtering
- سنتز به روش Micro emulsion
- سنتز به روش Sol-Gel
- سنتز به روش Ultra Sound
- …
از طریق روش های فوق الذکر می توان به سنتز نانوذرات طلا، نقره، مس، روی، آهن، سیلیکا، لیپوزوم، آلژینات، کیتوزان، نانومیسل، نانوامولسیون و… پرداخت. در جریان کاربردهای منحصر به فرد نانوذرات مختلف که هستید؟!
