فصلنامه نانو مواد
پیاپی 52 (زمستان 1401)

در این مطالعه، خمیرهای کامپوزیتی با مواد معدنی β-TCP و n-CDHA و اجزای پلیمری ژلاتین، آلژینات و کندروییتین سولفات آماده سازی و مشخصه یابی شدند. آزمون های تزریق پذیری، مقاومت به آبشویی و جریان یابی در دو حالت چرخشی و نوسانی بر روی نمونه ها انجام شد. نتایج آزمون جریان یابی نشان داد که نمونه ها دارای ویژگی های سیالات غیرنیوتنی، رقیق گردانی برش و تیکسوتروپی هستند. طیف FTIR، نشان از تشکیل پیوندهای الکترواستاتیک میان COO−- و یون های Ca در ترکیب خمیر داشت. زیست فعالی با تشکیل یک لایه نانوساختار هیدروکسی آپاتیتی بر روی نمونه پس از قرارگیری آن در محیط SBF به مدت 14 روز با تصاویر FESEM و آزمون های XRD و FTIR بررسی و تایید شد. پاسخ سلول های MG-63 در MTT، عدم سمیت و افزایش تکثیر سلولی را پس از 7 روز در حضور نمونه کامپوزیتی نشان داد (چگالی نوری 79/1). همچنین سطح فعالیت آنزیم ALP نیز در همین مدت در حضور نمونه افزایش یافت (μg/min/mg protein 25/1). چسبندگی سلول های MG-63 بر سطح کامپوزیت نیز با تصاویر SEM بررسی و تایید گردید. بر طبق نتایج بدست آمده، کندروییتین سولفات، باعث بهبود درصد وزنی حمل فاز معدنی (1 تا 3%)، تزریق پذیری (1 تا 7%)، عملکرد مقاومت به آبشویی (1 تا 6% پس از یک ماه) و پاسخ سلولی به نمونه ها شده است. با در نظر گرفتن این ویژگی ها، بیومواد کامپوزیتی تهیه شده در این تحقیق، می تواند به عنوان یک ماده زیست فعال تزریق پذیر برای کاربردهای ترمیم استخوان در ناحیه نزدیک به بافت غضروفی و مهندسی بافت استخوان استفاده شود.

در این مطالعه، نانوذرات پنتاکسید تانتال به روش کندوسوز لیزری تولید شدند و سپس توسط SEM، پراکندگی دینامیکی نور، XRD، طیف سنجی پراکندگی انرژی اشعه X، FTIR، طیف سنجی رامان، طیف سنجی فوتولومینسانس آنالیز شدند. اندازه متوسط نانوذرات پنتاکسید تانتالوم برای نمونه سنتز شده nm 123 بدست آمد. بعد از مقایسه اندازه نانوذرات توسط آنالیزهای DLS و TEM به این نتیجه می رسیم که اندازه نانوذرات از آنالیز TEM بسیار کوچکتر از اندازه گیری شعاع هیدرودینامیکی توسط آنالیز DLS است. تجزیه و تحلیل XRD تایید کرد نانوذرات Ta2O5در فرآیند کندوسوز لیزری در آب دیونیزه تشکیل شدند و تنها قله مشاهده شده مربوط به ساختار اورتورومبیک Ta2O5 با شاخص میلر 110 است. در آنالیز FESEM، تعداد زیادی از نانوذرات با اندازه های مختلف که به هم چسبیده اند نشان داده می شود. آنالیز EDX نشان داد که قله های مربوط به عناصر تانتالوم واکسیژن به وضوح دیده شده است. گروه های عملکردی روی سطح نانوذرات را توسط آنالیزهای FTIR و Raman بررسی کردیم. با توجه به داده های FTIR و EDX، نتیجه می گیریم که نانوذرات Ta2O5 تولید شده اند. سه قله متمایز در 300، 430 و nm 520، منطبق با انتشار Ta2O5، بوسیله آنالیزPL نشان داده شد.علاوه بر این به عنوان کاربرد این نانوذرات، نانوسنسور گازی با گریتینگ Ta2O5-گرافن، برای تشخیص گازها و بیومولکول های موجود در هوا طراحی شد و در شبیه سازی آن توسط نرم افزار Comsol Multiphysics نتایج قابل قبولی بدست آمد.

در این پژوهش، نانومیله های هیدروکسی آپاتیت داپینگ شده با بیسموت (Bi-nHA) روی ورق های اکسید گرافن (rGO) احیاشده به روش هیدروترمال قرار گرفتند. شکل گیری و ویژگی های ساختاری نانوکامپوزیت (rGO/Bi-nHA) با استفاده از TEM، XRD، FTIR، طیف سنجی رامان و پتانسیل زتا مشخص شد. همچنین، زنده مانی سلول ها در حضور ماده rGO/Bi-nHA با استفاده از روش MTT مورد مطالعه قرار گرفت و با استفاده از کیت سنجش میزان رسوب کلسیم در دو محیط معمولی (M) و استیوژنیک (OM) بررسی گردید. نتایج مشخصه یابی نشان داد که گرافن اکساید به دلیل حذف پیک شاخص GO که باید در 2θ~11 ظاهر شود، احیا شده است. نتایج FTIR نشان دهنده داپینگ بیسموت روی نانوهیدروکسی بود و داده های رامان بیان کننده چند لایه بودن نانوکامپوزیت بود. پتانسیل زتا در صفحات نانوکامپوزیت mV 1/23- اندازه گیری شد که در مقایسه با گرافن اکساید مثبت تر می باشد. نتایج بخش سلولی نشان داد، نانوکامپوزیت ها اثر منفی در زنده مانی سلول های مشتق شده از بافت چربی انسانی ندارند و در غلظت های پایین µg/ml 1-5 باعث تکثیر سلول ها می شوند. رسوب Ca در تمام غلظت ها به همراه محیط کشت معمولی و استیوژنیک مشاهده شد و بیشترین میزان رسوب کلسیم در µg/ml 10 به همراه محیط استیوژنیک تشخیص داده شد. بنابراین به نظر می رسد نانوکامپوزیت rGO/Bi-nHA توانایی osteoconductive داشته و باعث القا تمایز استیوژنیک در سلول های بنیادی مزانشیمی بافت چربی می شود. بر اساس نتایج حاصل از این مطالعه، نانوکامپزیت سنتز شده به همراه محیط استیوژنیک تمایز استخوان را تقویت می کند و برای کاربردهای بیولوژیکی و ساخت داربست برای مهندسی بافت استخوان مناسب است.

نانوکامپوزیت اکسیدهای فلزی کاندیدای امیدوارکننده ای برای توسعه حسگرهای جدید گاز با عملکرد بالا در نظر گرفته می شوند. در کار حاضر، ساختار ناهمگون پیوند n-p اکسید روی و مس به روش ترکیب رسوب شیمیایی- فیزیکی بخار ساخته و پاسخ آن به گاز H2S در هوا مورد آزمایش قرار گرفت. ابتدا، دو نانوساختار میله ای و کروی اکسید روی در داخل یک لوله cm 50 کوارتز و بر روی زیرلایه سیلیکون به روش رسوب شیمیایی رشد داده شد. به عنوان یک روش فیزیکی موثر در افزایش حساسیت حسگر، توسط دستگاه کندوپاش (sputtering)، سطح نانوساختارهای اکسید روی رشد داده شده با نانوذرات اکسید مس آلاییده شد. تصاویری که بوسیله SEM از سطح نمونه ها گرفته شد، نشان می دهند که نانومیله هایی به طول چند میکرومتر و قطر کمتر از nm 80 و همچنین میکروکره هایی با قطر یک تا سه میکرومتر بر روی سطح زیرلایه سیلیکون رشد یافته بودند. نمونه ساخته شده با ساختار کروی شکل قادر به تشخیص گاز H2S با غلظت کم ppm 5 در دمای کار بهینه °C 240 بود. همچنین در این دما بالاترین حساسیت (حدود 42) در حضور ppm 100 گاز H2S از خود نشان می دهد. زمان پاسخ و بازیابی برای تشخیص گاز سولفید هیدروژن، به ترتیب 8 و 18 ثانیه اندازه گیری شد که نسبت به نمونه های ساخته شده به روش های دیگر، زمان بسیار مناسبی می باشد. نمودار تقریبا خطی حساسیت حسگر بر حسب غلظت گاز، از ویژگی های خوب نمونه ساخته شده است که می توان بر اساس آن حساسیت حسگر را برای غلظت های مختلف تخمین زد.

هدف از سامانه های دارورسانی نوین، رهایش کنترل شده و فراهم کردن مقدار داروی مورد نیاز به محل مناسب در بدن است. در این مطالعه، ابتدا نانوذرات مغناطیسی CuFe2O4 تهیه شدند و سپس با چارچوب فلز-آلی، (MIL-101(Fe))، عامل دار گردیدند. در ادامه گرافن اکسید تولید شده از روش هامر به علت خواص مکانیکی منحصربفرد، برای تقویت زمینه فلزی بکار برده شد. در این پژوهش نانوکامپوزیت CuFe2O4@MIL-101(Fe)/GO تهیه و سپس داروی تتراسایکلین روی نانوکامپوزیت بارگذاری شد. میزان بارگذاری دارو بر روی ساختار سنتز شده طی پنج روز 95% محاسبه شد. همچنین رهاسازی دارو در 4/7 pH: (محلول بافر فسفات) و دمای °C 37، طی سه روز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که %75 رهایش دارو انجام شده است. ساختار نانوکامپوزیت تهیه شده و ساختار نانوکامپوزیت حاوی دارو توسط طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR)، طیف سنجی تفرق انرژی اشعه ایکس (EDX)، آنالیز میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، پراش پرتو ایکس (XRD)، وزن سنجی گرمایی (TGA) و آنالیزهای سطح ویژه، نمودار جذب و واجذب، و نمودار توزیع اندازه حفرات از نظر شکل ظاهری و مطالعات ساختاری تایید شد. علاوه بر این، فعالیت های ضد باکتریایی نانوکامپوزیت CuFe2O4@MIL-101(Fe)/GO، تتراسایکلین خالص و نانوکامپوزیت حامل داروی تتراسایکلین در برابر باکتری های اشرشیا ایکلای و استافیلوکوکوس اوریوس با روش انتشار چاه آگار، نیز مورد مطالعه قرار گرفت.

در این تحقیق، نانوسیلیکا آیروژل با استفاده از فرآیند سل-ژل تهیه گردید. بدین منظور از تترا اتیل اورتوسیلیکات به عنوان ماده اولیه استفاده شد و در ادامه از اسید کلریدریک و محلول آمونیاک به عنوان دو کاتالیزور در دو مرحله استفاده گردید. نتایج نشان داد که بهترین زمان ژلاسیون 7 روز و بهترین زمان برای خشک کردن ژل h 12 و دمای °C 60 می باشد. با توجه به بررسی تصاویر میکروسکوپ نوری نشان داده شد که نمونه بدست آمده استفاده از محلول ان هگزان و اتانول دارای ساختار مطلوب تری می باشد و به ابعاد تخلخلی ریزتری دست یافته است  که نتایج حاصل از میکروسکوب الکترونی روبشی تولید سیلیکا آیروژل با تخلخل هایی در حد نانو را تایید نمود. نتایج XRD نشان داد که سیلیکا آیروژل تولیدی دارای ساختار آمورف می باشد. نتایج FTIR نشان داد پیک جذبی در cm-1 2980 مربوط به پیوندهای خمشی CH3 می باشد. نتایج آنالیزهای حرارتی نشان داد که سیلیکا آیروژل تولیدی تا دمای °C 350 پایدار بوده و در دماهای بالاتر از این دما خاصیت آبدوستی پیدا می کند. بنابراین با عملیات حرارتی نمونه سیلیکا آیروژل در دماهای بالاتر از این دما می توان به سیلیکا آیروژل آبدوست با ساختار مستحکم تر دست یافت