فهرست مطالب

دنیای نانو - پیاپی 70 (بهار 1402)

فصلنامه دنیای نانو
پیاپی 70 (بهار 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/04/24
  • تعداد عناوین: 6
|
  • مریم علیان نژادی، پریسا بهشتی گزل آباد سفلا، امیرعلی مسعودی صفحات 1-10

    سرطان مغز یکی از مهمترین سرطان هایی است که نیازمند یافتن روش های غیرتهاجمی موضعی برای درمان آن است. افزایش موضعی دمای ناحیه تومور با برهمکنش نور لیزر با نانوذرات می تواند به عنوان یک راهکار مناسب برای درمان این سرطان مورد بررسی قرار بگیرد. در این مقاله تاثیر زمان تابش لیزر دیودی پیوسته 793 نانومتر با توان 1 وات و توزیع فضایی گوسی باریکه لیزری بر فرایند درمان تومور مغزی با قطر و ضخامت به ترتیب 10 و 3 میلی متر به صورت عددی و با روش اجزای متناهی (FEM) مورد بررسی قرار می گیرد. تومور مغز با نانومیله های طلا انباشته شده است. نتایج حاکی از تاثیر زیاد زمان تابش بر دما، کسر نکروز در نقاط مختلف بافت سالم و سرطانی مغز و در نتیجه موفقیت درمان دارد که به دلیل تاثیر زمان تابش لیزر بر دز گرمایی دریافتی توسط سلول های سرطانی در نواحی مختلف است. نتایج نشان می دهد که دما و کسر تخریب در نقاط مختلف به دلیل جذب نور در راستای انتشار و توزیع فضایی (گوسی) باریکه لیزری متفاوت است. همچنین، درمان انتخابی سرطان مغز با شیوه درمان فوترمال با لیزر امکانپذیر است.

    کلیدواژگان: درمان سرطان، برهمکنش لیزر و نانوذرات، درمان فتوترمال (PTT)، نانوساختارهای فلزی، نانومیله های طلا
  • محمدحسین کرمی، مجید عبدوس، محمدرضا کلایی، امید مرادی صفحات 11-21

    کیتوسان از منابع تجدیدپذیر غیر سمی مشتق شده و به عنوان مواد زیستی سازگار و موثر عمل می کند. کویرستین به عنوان یک داروی ضدسرطان، حلالیت کمی دارد. نانوحامل های بر پایه کیتوسان از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند، زیرا می توانند فراهمی زیستی و کارایی ضدسرطانی داروی کویرستین را با هدف گیری غیرفعال یا فعال برای بافت های سرطانی بهبود بخشد. از یک سو، سایت های فعال بر روی ساختار اصلی کیتوسان به نانوحامل ها اجازه می دهد تا با پیوند های مختلف بر روی سطح، مهندسی بیشتری داشته باشند، تا منجر به رهایش هدفمند به داخل بدن بیمار می شود و مانع از آسیب به بافت های سالم می شود. از سوی دیگر، کیتوسان یک زیست پلیمر حساس به pH است که تعادل آبدوستی و آبگریز خود را در شبکه ماکرومولکولی تحت شرایط مختلف pH تغییر می دهد و باعث از هم گسیختگی ساختار آن در پاسخ به محیط اسیدی اطراف سلول سرطانی می شود و در نتیجه باعث رهایش کنترل شده کویرستین در تومور سرطانی، و کاهش اثرات مضر بر سلول های طبیعی می شود. در این پژوهش به بررسی عملکرد نانو حامل های بر پایه کیتوسان در بهبود و توسعه رهایش داروی ضد سرطان کویرستین پرداخته میشود.

    کلیدواژگان: نانو حامل، کیتوسان، داروی کوئرستین، رهایش دارو، نانوذرات
  • محمدرضا جلالی سروستانی، مهناز قمی، رویا احمدی، محمد یوسفی صفحات 22-33

    در این مطالعه، عملکرد نانوساختار فولرن (20C) به عنوان جاذب و حسگر برای حذف و شناسایی آنتی بیوتیک سفالکسین، با استفاده از نظریه تابعی چگالی مورد بررسی قرار گرفت. مقادیر منفی انرژی جذب سطحی نشان داد که برهم کنش سفالکسین با نانوساختار از لحاظ تجربی امکان پذیر است. مقادیر منفی تغییرات آنتالپی و تغییرات انرژی آزاد گیبس نشان داد که جذب سطحی سفالکسین بر روی سطح جاذب گرما زا و خودبه خودی می باشد. مقادیر ثابت تعادل ترمودینامیکی نشان دهنده آن بود که برهم کنش سفالکسین با 20C حالتی برگشت پذیر، تعادلی و دوطرفه دارد. نتایج حاصل از محاسبات اوربیتال های طبیعی پیوندی نشان داد که جذب سفالکسین بر روی سطح فولرن، به-دلیل عدم تشکیل پیوندهای کوالانسی میان جاذب و جذب شونده، ماهیتی فیزیکی دارد. اثر دما بر روی فرآیند جذب مورد بررسی قرار گرفت و نتایج به دست آمده نشان داد که برهم کنش سفالکسین با نانوساختار فولرن در دماهای پایین تر، قوی تر است. طیف های چگالی حالات محاسبه شده، نشان داد که مقدار گاف انرژی C20 افزایشی 9/296% را در حین برهم کنش با سفالکسین تجربه نموده و میزان آن از 950/1 به 750/7 الکترون ولت، افزایش یافته است. در نتیجه از این نانوساختار می توان به عنوان اصلاح گری جدید برای ساخت حسگرهای الکتروشیمیایی نوین برای شناسایی سفالکسین، استفاده نمود.

    کلیدواژگان: سفالکسین، فولرن، نظریه تابعی چگالی، جذب سطحی، حسگر، حذف آلاینده
  • بررسی پارامترهای موثر بر ویسکوزیته نانو سیالات
    بهمن رحمتی نژاد، فرزین عظیم پور شیشوان صفحات 34-51

    نانو سیالات که از توزیع ذرات با ابعاد نانو در سیالات معمولی حاصل می شوند، نسل جدیدی از سیالات با پتانسیل بسیار زیاد در کاردبرهای صنعتی هستند. اندازه ذرات مورد استفاده در نانو سیالات از 1 نانومتر تا 100 نانومتر می باشد. ویسکوزیته یکی از ویژگی های مهم نانو سیالات بوده که تاثیر بسیار مهمی بر روی انتقال حرارت، دارد. در این تحقیق پارامترهای موثر بر ویسکوزیته نانو سیالات بررسی شد برای تخمین زدن ویسکوزیته نانو سیال می توان از مدل های نظری مختلف استفاده نمود. اما نتایج تجربی نشان می دهد که ویسکوزیته نانوسیال مطابقت خوبی با مدل های نظری ندارد. این تفاوت به دلیل تاثیر حرکت براونی، مفروضات ایجاد شده در هنگام استخراج مدل ها، رویکرد مدل سازی ریاضی و تکنیک های پراکندگی است. در واقعیت ویسکوزیته نانوسیال به پارامترهای زیادی مانند سیالات پایه، کسر حجمی ذرات، اندازه ذرات، شکل ذرات، دما، نرخ برش، مقدار pH، سورفکتانت ها، تکنیک های پراکندگی، توزیع اندازه ذرات و تجمع ذرات بستگی دارد.

    کلیدواژگان: نانو سیالات، ویسکوزیته، دما، نرخ برش، کسر حجمی
  • لیلا نادری صفحات 52-59

    الکترون های اوژه (AE) از واپاشی های گیراندازی الکترون یا تبدیل داخلی رادیوایزوتوپ هایی مانند ، ، ، ، حاصل می شوند. این الکترون های کم انرژی، انرژی خود را در فاصله ی نانومتر تا میکرومتر تخلیه می کنند که منجر به انتقال انرژی خطی بسیار بالا شده و موجب تخریب کامل یاخته های سرطانی می شوند. داروهای حامل گسیلنده های AE پتانسیل بالقوه ای برای درمان سرطان دارند. بیشترین تخلیه ی انرژی الکترون های اوژه در رخ می دهد و قطر رشته های دوتایی DNA در حدود است و اگر AE ها در مجاورت هسته ی یاخته گسیل شوند، رشته های DNA به طور کامل تخریب می-شوند. رادیونوکلیددرمانی هدفمند که با انتقال رادیونوکلید توسط نانوساختارها به منظور درمان سرطان انجام می شود، تاثیر مهمی در موفقیت فرایند درمان دارد. از نظر پزشکی انتقال رادیوایزوتوپ های مهم با استفاده از نانوساختارهای غیرارگانیک و ارگانیک در توسعه ی رادیوداروها نقش مهمی دارد. به دلیل بالا بودن نسبت سطح به حجم نانوذرات امکان اتصال تعداد زیادی پلیمر و یا مولکول فعال بیولوژیکی حامل داروهای درمانی و یا عناطر تشخیصی و تصویربرداری، به سطح آنها وجود دارد که پیوند قوی با دریافت کننده های حسی یاخته های تومور را فراهم می کند. علاوه بر آن، گسیل فوتوالکترون ها و الکترون های اوژه از سطح نانوذرات در سیستم هایی که در آنها نانوذرات با عدد اتمی بالا به عنوان حامل های گسیلنده های AE به کار روند، نیز رخ می دهد، که اثربخشی درمان را به مقدار بسیار قابل توجهی افزایش می دهد و میزان زنده مانی بیماران در این شیوه افزایش می یابد که به دلیل نفوذ و ماندگاری بیشتر رادیودارو در حضور نانوذرات فلزی است. بنابراین، نوع نانوساختارها و طراحی آنها اهمیت ویژه ای می یابد. در این مقاله، ویژگی های الکترون های اوژه و انتقال گسیلنده های آنها با استفاده از نانوساختارها در درمان سرطان مورد بررسی قرار می گیرد.

    کلیدواژگان: الکترون اوژه، انتقال انرژی خطی، تومور، نانوساختار
  • احمدفرهاد طالبی، سیما خاکزاد، مهدی جهاندیده، ساناز علمداری صفحات 60-84

    سوخت های زیستی مایع به دلیل در دسترس بودن، ارزش حرارتی بالا، ایمنی در استفاده، سازگاری با زیر ساخت های فناوری و حتی مسایل سیاسی توسط مصرف کنندگان انتخاب شده اند. با توجه به چالش های عملیاتی که تولید سوخت های زیستی با آن روبروست، انرژی های سبز سهم محدودی از تامین انرژی اولیه در سراسر جهان را دارند. امروزه رویکردهای نو ظهور مانند فناوری نانو، برای افزایش کارایی تولید و استفاده از انرژی زیستی مورد استفاده قرار می گیرند. قابلیت های ویژه نانوذرات و مکمل های افزودنی های نانو در بیودیزل در مطالعه حاضر معرفی شده است. استفاده از این نانو افزودنی ها می تواند به توان خروجی بیشتر، مصرف سوخت و انتشار آلاینده کمتر، راندمان حرارتی بالاتر، کاهش هزینه ها، افزایش قابلیت اطمینان و دوام موتورهای دیزلی منجر شود. ویژگی های فیزیکوشیمیایی ضعیف بیودیزل در دمای پایین، مصرف سوخت بیشتر و محتوای انرژی پایین تر می توانند با استفاده از فناوری نانو اصلاح شوند. تاکنون عمده کارهای عملی به منظور اصلاح نواقص بیودیزل، بر روش های اصلاح سوخت از طریق نسبت های اختلاط و غربالگری و مهندسی مواد اولیه تمرکز داشته اند؛ با این حال استفاده از افزودنی های نانو به بیودیزل می تواند باعث بهبود معنی داری در خواص ترموفیزیکی و شیمیایی شود.

    کلیدواژگان: نانوذرات، ویژگی های سوخت، عملکرد موتور، افزودنی، بیودیزل
|
  • Maryam Aliannezhadi, Parisa Beheshti Gozal Abad Sofla, AmirAli Masoudi Pages 1-10

    Brain cancer is one of the most important cancers with needing to find non-invasive local methods for its treatment. Increasing the local temperature of the tumor area by the interaction of laser light and nanoparticles can be considered as a suitable solution for cancer treatment. In the paper, the effect of 793 nm continuous diode laser irradiation with a power of 1W and gaussian laser-beam profiles on the treatment of brain tumor with a diameter and thickness of 10 and 3 mm respectively is numerically investigated by the finite element method (FEM). The brain tumor is accumulated with gold nanorods. The results indicate that the exposure laser time has a significant effect on the temperature, the fraction of necrotic tissue in different positions of the tumor and healthy tissue, and therefore on the success of the treatment, which is due to the effect of the laser radiation time on the received heat dose by the cancer cells in different areas. The results show that the temperature and fraction of necrotic tissue are different in different positions due to the light absorption in the direction of propagation and also the distribution (Gaussian) of the laser beam profile. Also, selective treatment of brain cancer is possible with photothermal laser treatment using a diode laser and gold nanorods.

    Keywords: Cancer treatment, Gold nanorods, Laser, nanoparticles interactions, Metal nanostructures, Photothermal therapy (PTT)
  • MohammadHossein Karami, Majid Abdouss, MohammadReza Kalaee, OMid Moradi Pages 11-21

    Chitosan is derived from non-toxic renewable resources and acts as a compatible and effective biomaterial. As an anti-cancer drug, quercetin has low solubility. Chitosan-based nanocarriers are of particular interest because they can enhance the bioavailability and anticancer efficacy of quercetin by passively or actively targeting cancer tissues. On the other hand, the active centers in the main structure of chitosan enable the creation of nanocarriers with various cross-links on the surface. Thus, this leads to targeted release in the patient's body and avoids damage to healthy tissue. On the other hand, chitosan is a pH-sensitive biopolymer, which changes the hydrophilic and hydrophobic balance in the polymer network according to pH conditions and reacts to the acidic environment around cancer cells to collapse the structure. As a result, it causes the controlled release of quercetin in cancerous tumors and reduces its harmful effects on normal cells. This study investigated the effectiveness of chitosan-based nanocarriers in improving and promoting the release of the anti-cancer drug quercetin.

    Keywords: Nano carrier, Chitosan, Drug Quercetin, Drug Release, Nanoparticles
  • MohammadReza Jalali Sarvestani, Mahnaz Qomi, Roya Ahmadi, Mohammad Yousefi Pages 22-33

    In this study, the performance of fullerene (C20) as an adsorbent and sensor for the removal and detection of cefalexin was scrutinized by density functional theory computations. The negative values of adsorption energies showed cefalexin interaction with the nanostructure is experimentally possible. The negative values of enthalpy changes and Gibbs free energy variations demonstrated cefalexin adsorption on the surfaces of the adsorbent is exothermic and spontaneous. The values of thermodynamic constants indicated cefalexin interaction with C20 is reversible, equilibrium and two-sided. The NBO results showed cefalexin adsorption on the pristine fullerene is a physisorption because of non-formation of chemical bonds. The influence of temperature on the adsorption process was inspected and the obtained results showed cefalexin interaction with the nanostructure is more favorable at lower temperatures. The computed DOS spectrums showed the bandgap of C20 experienced a +296.9% decline from 1.950 (eV) to 7.750 (eV). Hence, this nanostructure can be employed as a sensing material for the development of new electrochemical sensors for the detection of cefalexin.

    Keywords: Cefalexin, Fullerene, Density functional theory, Adsorption, Sensor, Removal of Contaminants
  • Investigating parameters affecting the viscosity of nanofluids
    Bahman Rahmatinejad, Farzin Azimpour Shishevan Pages 34-51

    Nanofluids, which are obtained from the distribution of nano-sized particles in normal fluids, are a new generation of fluids with great potential in industrial applications. The size of the particles used in nanofluids ranges from 1 nm to 100 nm. Viscosity is one of the important characteristics of nanofluids, which has a very important effect on heat transfer. In this research, the parameters affecting the viscosity of nanofluids were investigated. Different theoretical models can be used to estimate the viscosity of nanofluids. But the experimental results show that the viscosity of the nanofluid does not correspond well with the theoretical models. This difference is due to the effect of Brownian motion, the assumptions made when deriving the models, the mathematical modeling approach and the scattering techniques. In reality, the viscosity of nanofluid depends on many parameters such as base fluids, particle volume fraction, particle size, particle shape, temperature, shear rate, pH value, surfactants, dispersion techniques, particle size distribution and particle aggregation.

    Keywords: Nanofluids, viscosity, temperature, shear rate, volume fraction
  • Leyla Naderi Pages 52-59

    Auger electrons (AEs) are emitted by radionuclides such as , , , that decay by electron capture or internal conversion . These low energy electrons deposit their energy over nanometer-micrometer distance which results in high linear energy transfer that leads to lethal damage in cancer cells. Therefore, radiotherapeutics including the AE-emitting radionuclides have great potential for cancer treatment. The highest energy deposition occurs in , and the diameter of double-strand DNA is about , hence, when AEs are released in the vicinity of the cell nucleus, they can cause lethal double DNA strand breaks. Targeted radionuclide therapy in which radionuclides are carried by nanostructures can be very successful in cancer treatment. Transportation of important radionuclides using organic and inorganic nanostructures has an important role in development of radiotherapeutics and radionuclide therapy. The high surface area to volume ratio of nanoparticles makes them suitable for adding polymers or biologically active molecules including therapeutic or diagnostic elements which have high affinity to the receptors on tumor cells. Therefore, simultaneous imaging and radiotherapeutic is possible. In addition, using high-Z nanoparticles increases the emission of photoelectrons and Auger electrons resulting the more effectiveness of the treatment. Therefore, nanostructure materials and design are very important. In this paper, we discuss the properties of Auger electron and the the transportation of Auger electron emitters by nanostructures in cancer therapy.

    Keywords: Auger electron, linear energy transfer, tumor, nanostructure
  • Ahmad Farhad Talebi, Sima Khakzad, Mahdi Jahandideh, Sanaz Alamdari Pages 60-84

    Liquid biofuels have been selected by users due to their availability, higher calorific value, safety for usage, easy adaptability with fewer technological changes and even political issues. Considering the operational challenges faced by biofuel production, green energies have a limited share of the global primary energy supply. Newly-emerged nanoprocessing approaches are exploited to enhance bioenergy production efficiency. The potential of nano-particles and nano-additives supplementation in biodiesel has been introduced during the present study. Implementation of nano-additives could lead to more power output, less fuel consumption as well as fewer emissions, higher thermal efficiency, decreased cost of operation and enhanced reliability and durability for diesel engines. Poor physicochemical properties of biodiesel at low temperatures, higher fuel consumption and lower energy content could be disappeared using nanotechnology. Most of the practical works to mask the shortcomings of biodiesel have focused on fuel modification methods through further blending and feedstock screening and engineering of the oily feedstock; The application of fuel nano-additives brings meaningful improvement in the thermophysical and chemical properties of the biodiesel.

    Keywords: Nanoparticles, Fuel characteristics, Engine performance, Additive, Biodiesel