فهرست مطالب

مجله مواد و فناوری های پیشرفته
سال دوازدهم شماره 4 (زمستان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/10/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • ساخت و مشخصه یابی فیلم زانتان حاوی عصاره اسپیرولینا با قابلیت رهایش پیوسته به منظور کاربرد در ترمیم زخم
    افروز قاسم زاده، رعنا ایمانی*، طهورا ابراهیمی صفحات 1-14
    پوست مانعی برای ورود آلودگی ها به بدن است. بنابراین، در صورت ایجاد زخم، لازم است به ترمیم سریع آن پرداخته شود. امروزه، متداول ترین روش برای درمان زخم استفاده از زخم پوش های مهندسی شده است. این زخم پوش ها باید، با ارایه هدفمند و پیوسته ترکیبات موثر، باعث تسریع فرایند بهبود شوند. در پژوهش پیش رو، زخم پوش فیلمی برمبنای پلیمر زیستی زانتان حاوی نانوحامل نیوزومی برای رهایش موضعی عصاره جلبک اسپیرولینا تهیه شد. نانوحامل های نیوزومی حاوی عصاره اسپیرولینا با روش هیدراسیون فیلم نازک تهیه شدند. سپس، زخم پوش فیلمی، با ترکیب کردن یکنواخت زانتان، ماده نرم کننده گلیسیرین و نیوزوم های حاوی اسپیرولینا به دست آمد. برای بررسی ویژگی زخم پوش تهیه شده، آزمون های ارزیابی متفاوتی انجام شد. با توجه به بررسی های میکروسکوپ الکترونی روبشی، ریخت شناسی نیوزوم های کروی با میانگین اندازه حدود 200 نانومتر بود و درصد بارگذاری دارو درون نیوزوم ها 72 درصد به دست آمد. همچنین، 25 درصد دارو از ساختار فیلم حاوی نیوزوم طی 20 روز رهایش می یابد. به علاوه، زخم پوش حاوی نیوزوم طی 20 روز کاهش وزن 35 درصد را نشان می دهد. با انجام آزمون سمیت سلولی طی 24 ساعت مشخص شد که تا غلظت 200 میکروگرم/میلی لیتر از عصاره اسپیرولینا زنده مانی سلول ها در مقایسه با نمونه کنترل بالای 80 درصد است. درمجموع، نتایج این مطالعه نشان می دهد که حامل نیوزومی در ساختار فیلم زانتان می تواند به عنوان سامانه دارورسان موضعی مناسب برای درمان زخم استفاده شود.
    کلیدواژگان: زخم پوش، صمغ زانتان، عصاره اسپیرولینا، رهایش کنترل شده، نیوزوم
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
  • اثر سرعت بیرون کشی قالب در فرایند انجماد جهت دار در عیوب ریزساختاری سوپرآلیاژ پایه کبالت - نیکل نسل جدید
    فاطمه عبدالملکی، معصومه سیف اللهی*، سید مهدی قاضی میرسعید صفحات 15-23

    ساختار سوپرآلیاژهای پایه کبالت - نیکل نسل جدید حاوی رسوبات ´ Y است. سرعت بیرون کشی قالب و گرادیان دمایی از پارامترهای مهم تاثیرگذار در عیوبی نظیر جدایش عناصرآلیاژی، تشکیل میکروتخلخل ها و مناطق یوتکتیک هستند. در این پژوهش، به تاثیر سرعت بیرون کشی قالب در این عیوب پرداخته شده است. بدین منظور، از کوره بریجمن برای رشد جهت دار نمونه ها، تحت خلا در سرعت های بیرون کشی قالب 5/1، 3 و mm/min6 استفاده شد. با افزایش سرعت بیرون کشی قالب، جدایش عناصر آلیاژی به دلیل کوتاه تر بودن زمان نفوذ کاهش می یابد. عناصر Co و W تمایل به جدایش در هسته دندریت و عناصرAl، Ti و Ta تمایل به جدایش در نواحی بین دندریتی دارند. همچنین، اندازه میکروتخلخل ها با افزایش سرعت بیرون کشی از 5/1 تا mm/min6 از 3/14 به 5/9 کاهش یافته است. کاهش اندازه میکروتخلخل ها می تواند ناشی از عدم تغذیه مذاب در نواحی بین دندریتی باشد. اندازه مناطق یوتکتیک نیز با افزایش سرعت بیرون کشی از 5/1 تا mm/min6 از 6/14 به 9/8 کاهش می یابد که می تواند به دلیل کوچک تر شدن حوضچه های مذاب در مرحله نهایی انجماد باشد.

    کلیدواژگان: سوپرآلیاژ پایه کبالت - نیکل نسل جدید، سرعت بیرون کشی قالب، یوتکتیک، میکروتخلخل، جدایش عناصر
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
  • ساخت و شناسایی گرافن اکسید مغناطیسی عامل دار شده با L-گلوتامین به عنوان یک بستر زیستی نوین برای رهایش کنترل شده 5-فلوئورواوراسیل
    محمد شریف پور، مهسا سادات میرعلینقی* صفحات 24-37

    اصلاح سطح گرافن اکسید (GO) با مولکول های زیستی می تواند بر محدودیت های آن از نظر زیست سازگاری، ورود به درون سلول و اثربخشی در دارورسانی غلبه کند و طیف وسیعی از کاربردهای زیست پزشکی را ممکن سازد. در این پژوهش، بیوکامپوزیت گرافن اکسید مغناطیسی عامل دارشده با آمینو اسید L-گلوتامین  (L-Gln/MGO) تهیه شد و به عنوان نانوحاملی مناسب با ظرفیت بارگیری دارو بالا و خواص آزادسازی عالی برای 5-فلویورواوراسیل (5FU)، یک داروی ضد سرطان به کار برده شد. pH  بهینه برای بیشترین میزان جذب دارو در 20 درجه سلسیوس، 4 بود. به دلیل ماهیت گرماده فرایند جذب، با افزایش دما ظرفیت جذب کاهش یافت. برخی مدل های شناخته شده، از جمله شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم و انتشار درون ذره ای، برای بررسی سینتیک جذب به کار رفتند. علاوه بر این، مدل های لانگمویر، فروندلیچ و ردلیچ-پیترسون برای مطالعه هم دماهای جذب مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج حاصل نشان داد که فرایند جذب پیرو مدل های هم دمای لانگمویر و سینتیک شبه مرتبه دوم است. حدود 26 درصد از 5FU در مایع شبیه سازی شده معده  (pH 2/1) در 37 درجه سلسیوس، در 30 دقیقه اول رها شد، در صورتی که 32 درصد دیگر در مایع شبیه سازی شده روده (pH 4/7)، در طول 30 ساعت بعد آزاد شد. نتایج به دست آمده می تواند برای طراحی یک سامانه بارگذاری کنترل شده و دارورسانی هدفمند 5FU  مفید باشد.

    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، جذب سطحی، رهایش کنترل شده، دارورسانی هدفمند
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
  • بررسی تاثیر پوشش دهی مرتبه ای بر خواص نانوفروروندگی پوشش های HA/Ti سنتزشده به روش پوشش دهی مکانیکی برروی زیرلایه آلیاژ Ti-6Al-4V
    محمود جلالی بیداخویدی، حمید امیدوار*، علی زمانیان صفحات 38-47
    در این پژوهش پوشش های کامپوزیتی و مرتبه ای حاوی هیدروکسی آپاتیت و تیتانیم بر روی زیرلایه آلیاژ Ti-6Al-4V به روش پوشش دهی مکانیکی اعمال شدند و ساختار میکروسکوپی سطح مقطع آنها با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و خواص مکانیکی آنها شامل مدول الاستیک و سختی با روش نانو فروروندگی بررسی و مورد مقایسه قرار گرفتند. براساس مشاهدات انجام شده توسط SEM، سطح پوشش مرتبه ای به دست آمده، به دلیل حضور ذرات بیشتر هیدروکسی آپاتیت در لایه رویی آن نسبت به پوشش کامپوزیتی غیرمرتبه ای، دارای صافی و فشردگی بیشتر و تخلخل کمتری بود. همچنین نتایج آزمون نانوفروروندگی، حاکی از آن بود که مدول الاستیک و سختی در پوشش مرتبه ای (مدول 7/4 ± 6/36 و سختی 94/0 گیگاپاسکال) بیشتر از پوشش کامپوزیتی (مدول 5/8 ± 3/13 و سختی 26/0 گیگاپاسکال) بوده و از یکنواختی قابل توجهی برخوردار است. علت این موضوع باتوجه به تصاویر SEM از سطح مقطع پوشش ها، به متراکم بودن و تخلخل بیشتر و ناصافی سطح پوشش کامپوزیتی غیرمرتبه ای در مقایسه با سطح پوشش مرتبه ای مربوط می باشد.
    کلیدواژگان: پوشش دهی مکانیکی، هیدروکسی آپاتیت، آلیاژ Ti-6Al-4V، پوشش مرتبه ای، نانوفروروندگی
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
  • سنتز نانوکامپوزیت ژلاتین/ولاستونیت زیست فعال و تخریب پذیر به منظور رهایش داروی جنتامایسین
    اسماعیل سلیمی*، آوا سبحانی صفحات 48-60
    در این تحقیق، نانوذرات ولاستونیت سنتز و در دماهای گوناگون کلسینه شدند. ذرات حاصله به پلیمر ژلاتین حاوی دارو افزوده شد و نانوکامپوزیت ژلاتین/ولاستونیت به عنوان حامل داروی جنتامایسین تهیه شد. ساختار و ریخت شناسی ذرات و کامپوزیت های تهیه شده به کمک آنالیزهای پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنجی مادون قرمز (FTIR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدانی (FESEM) و میکروسکوپ الکترونی عبوری  (TEM) ارزیابی شدند. نتایج حاصله نشان دهنده سنتز نانوذرات تک فاز ولاستونیت با اندازه ای کوچک تر از 10 نانومتر بود که در بعضی از نقاط حالت کلوخه ای داشتند. بررسی نرخ رهایش دارو در محیط بافر فسفات با استفاده از دستگاه طیف سنجی نوری ماوراءبنفش (UV) در طول موج ماکزیمم 201 نانومتر نشان دهنده تخریب سریع کامپوزیت و آزادسازی حدود 60 درصد دارو در ساعات اولیه بود که پس از 2 روز تقریبا تمامی دارو آزاد شد. درنتیجه، می توان گفت کامپوزیت حاصله زیست تخریب پذیر است و قابلیت استفاده به عنوان پرکننده نواقص استخوانی و رهاسازی دارو را به صورت موضعی دارد.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، ولاستونیت، رهایش دارو، کامپوزیت زیست تخریب پذیر
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
  • سنتز و بررسی پارامترهای تاثیرگذار در جذب رطوبت پودر زئولیت X13 سنتز شده به روش هیدروترمال
    علی مهدیخانی، اسماعیل صلاحی*، جهانگیر شاهمرادی صفحات 61-72

    امروزه کمبود آب شیرین معضلی جهانی شده است و فناوری های جدید با استفاده از انرژی تجدیدپذیر به شدت مورد توجه قرار گرفته اند. یکی از این موارد جذب آب از رطوبت هوا در هنگام شب توسط مواد متخلخل جاذب رطوبت و خارج شدن رطوبت جذب شده در روز با استفاده از انرژی خورشید به صورت قطرات شبنم و جمع آوری آن است. زیولیت ها ازجمله مواد متخلخل ارزان قیمت با پایداری بالا هستند که قابلیت جذب بالای رطوبت در رطوبت های نسبی پایین را دارند و مناسب این کاربرد در مناطق خشک هستند. .هدف این پژوهش سنتز پودر زیولیتت X13 یاNa-X  با استفاده از روش هیدروترمال، بررسی و تعیین پارامترهای تاثیرگذار در سنتز و شناسایی عوامل موثر در میزان جذب رطوبت در این ماده است. مشخصه یابی نمونه ها با استفاده از طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) و پراش پرتو ایکس(XRD)، انجام شد. نتایج به دست آمده از آنالیز حرارتی هم زمان STA  با استفاده از تصاویر به دست آمده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و نتایج آزمون تخلخل سنجی (BET) با درصد جذب رطوبت در فشار های نسبی گوناگون بررسی شدند. بررسی نتایج و مقایسه آن با نتایج دیگر تحقیقات نشان می دهد که مهم ترین پارامتر جذب رطوبت در زیولیت X13 سطح ویژه، حجم تخلخل ها و متوسط اندازه قطر حفرات است. در نمونه سنتزشده S1 ، سطح ویژه m2/gr 53/25، حجم تخلخل هاCm3/gr  38/0، متوسط قطرحفرات nm 1/60 و درصد جذب رطوبت 22 درصد وزن پودر به دست آمد. در نمونه تجاری با سطح ویژه m2/gr  48/13، حجم تخلخل Cm3/gr 02/0 و متوسط قطرحفرات nm 02/8، درصد جذب رطوبت20 درصد وزن پودر بود.

    کلیدواژگان: زئولیت NaX، سنتز هیدروترمال، مواد جاذب رطوبت، مواد متخلخل، جذب رطوبت از هوا
    چکیده مشاهده متن مقاله پژوهشی/اصیل زبان: فارسی
|
  • Fabrication and Characterization of Xanthan Film Containing Spirulina Extract with Continues Release Capability for Use in Wound Healing
    Afrouz Ghasemzadeh, Rana Imani *, Tahura Ebrahimi Pages 1-14
    Today, the most common method for wound treatment is to use engineered wound dressings. In the present study, a film wound dressing based on xanthan biopolymer, containing niosomal nanocarrier, was prepared for the local release of spirulina algae extract. Niosomal nanocarriers containing the spirulina extract were prepared using thin film hydration method. Then, a film wound dressing was produced by uniformly combining xanthan, glycerol emollient, and niosomes containing spirulina. According to scanning electron microscopy, the morphology of the niosomes were spherical with an average size of about 200 nm, and the percentage of drug loading within the niosomes was 72%. Moreover, 25% of the drug was released from the structure of the film containing niosomes within 20 days. Additionally, the wound dressing containing niosomes exhibited a 35% weight loss within 20 days. Through cytotoxicity testing conducted within 24 hours, it was revealed that up to a concentration of 200 μg/ml of the spirulina drug, cell viability remained higher than 80% compared to the control sample. In summary, the results of this study indicate that the niosomal carrier within the xanthan film structure could serve as an effective local drug delivery system for wound treatment.
    Keywords: wound dressing, Xanthan Gum, spirulina extract, Controlled release, Niosome
    Abstract View Paper Research/Original Article Original: Persian
  • The Effect of Withdrawal Rate on the Microstructural Defects of a New Cobalt-nickel Based Directionally Solidified Superalloy
    Fatemeh Abdolmaleki, Masumeh Seifollahi *, Sayed Mahdi Qazi Mirsaeid Pages 15-23

    The microstructure of new cobalt-nickel-based superalloys contains γ´ precipitates. Withdrawal rate and temperature gradient are two important parameters affecting the formation of defects such as segregation, microporosity, and eutectic zones. This research discusses the impacts of the withdrawal rate on these defects. To this end, Bridgman furnace was used for directional growth of the samples under a vacuum at the withdrawal rates of 1.5, 3, and 6 mm/min. Upon increasing the speed of the withdrawal rate mold, segregation of the elements is reduced due to the shorter diffusion time. Co and W elements tend to segregate in the dendritic core while Al, Ti, and Ta tend to segregate in the inter-dendritic regions. Throughout the study, the size of microporosity decreased from 14.3 to 9.5 μm while increasing the withdrawal rate from 1.5 up to 6 mm/min. This decrease in the size of micropores resulted from the lack of melt feeding in the inter-dendritic areas. Moreover, the size of the eutectic zones decreased from 14.6 to 8.9 μm upon increasing the withdrawal rate from 1.5 up to 6 mm/min, mainly due to the smaller melt pools in the final stage of solidification.

    Keywords: New Cobalt-Nickel Base, Superalloy, Withdrawal Rate Mold, eutectic, Microporosity, Segregation Elements
    Abstract View Paper Research/Original Article Original: Persian
  • Fabrication and Characterization of L-Glutamine-Functionalized Magnetic Graphene Oxide as a Novel Bio-Platform for Controlled Release of 5-Fluorouracil
    Mohammad Sharifpour, Mahsa sadat Miralinaghi * Pages 24-37

    Surface modification with biomolecules can overcome Graphene Oxide (GO) restrictions in biocompatibility, cellular internalization, and drug delivery effectiveness, hence  suitable for a wide range of biomedical applications. In this study, a biocomposite (L-glutamine-functionalized magnetic graphene oxide (L-Gln/MGO)) was prepared and used as a suitable nanoscale carrier with high drug loading capacity and excellent release properties for 5-fuorouracil (5FU), an anticancer drug. The optimum pH for maximum drug adsorption was determined as 4 at 293 K and as the temperature increased, the adsorption capacity decreased due to the exothermic nature of the adsorption process. Some well-known models, including pseudo-first-order, pseudo-second-order, and Intraparticular Diffusion (IPD), were applied to examine the kinetics of adsorption. Additionally, the Langmuir, Freundlich, and Redlich-Peterson models were used to investigate the adsorption isotherms. The obtained results showed that the adsorption process adhered to the Langmuir isotherm and pseudo-second-order kinetic models. Nearly 26% of 5FU was released in the simulated stomach fluid at the pH of 1.2 and temperature of 37 °C in the first 30 minutes while 32% of which was released in the simulated intestinal fluid at the pH of 7.4 during the next 30 hours. The obtained results might be helpful for designing a controllable loading and targeted 5FU drug delivery system.

    Keywords: Nanocomposite, Adsorption, Controlled release, targeted drug delivery
    Abstract View Paper Research/Original Article Original: Persian
  • Effect of Graded Coating on the Nanoindentation Properties of HA/Ti Composite Coatings Synthesized by Mechanical Coating Technique on Ti-6Al-4V Substrate
    Mahmood Jalali Bidakhavidi, Hamid Omidvar *, Ali Zamanian Pages 38-47
    One of the new methods for determining the mechanical properties of thin layers and coatings is nanoindentation, which is of interest to a number of researchers.  In this research, composite and graded coatings containing HA/Ti were deposited on Ti-6Al-4V substrate by mechanical coating technique and their cross-sectional structure was determined and compared using Scanning Electron Microscope (SEM). Their mechanical properties including elastic modulus and hardness were also studied through the nanoindentation method. The SEM results show that due to the presence of more hydroxyapatite particles on the top layer of the graded coating, its surface enjoys more smoothness and compactness and less porosity than the non-graded composite coating. According to the nanoindentation test results, the elastic modulus and hardness of the graded coating (modulus 36.6 ± 4.7 and hardness 0.94 GPa) is higher and more uniform than the composite coating (modulus 13.3 ± 8.5 and hardness 0.26 GPa). As illustrated in the SEM images of the cross-section of the coatings, this happens due to the greater porosity and roughness of the non-graded composite coating.
    Keywords: Mechanical coating technique (MCT), Hydroxyapatite (HA), Ti-6Al-4V alloy, Functionally graded coating (FGC), Nanoindentation
    Abstract View Paper Research/Original Article Original: Persian
  • Synthesis of Bioactive and Biodegradable Gelatin/Wollastonite Nanocomposite for the Delivery of Gentamicin
    Esmaeil Salimi *, Ava Sobhani Pages 48-60
    In this study, wollastonite nanoparticles were synthesized and calcined at different temperatures. The resulting particles were added to a polymeric gelatin containing drug, and the gelatin/wollastonite nanocomposite was prepared as a carrier for gentamicin drug. The structure and morphology of the prepared particles and composites were evaluated using X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy, Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), and Transmission Electron Microscopy (TEM). The results showed the synthesis of single-phase wollastonite nanoparticles with sizes less than 10 nanometers, which agglomerate in some regions. The drug delivery rate in phosphate buffer solution, as analyzed by UV analysis at λmax=201 nm, indicated rapid degradation of the composite, with about 60% of the drug delivered in the initial hours and complete delivery after 2 days. Therefore, it can be concluded that the resulting composite is biodegradable and has the potential to be used as filler for bone defects and local drug delivery.a
    Keywords: Nanocomposite, Wollastonite, Drug release, biodegradable composite
    Abstract View Paper Research/Original Article Original: Persian
  • Hydrothermal Synthesis and Investigation of Parameters Influencing Moisture Adsorption of Zeolite 13X Powder
    Ali Mehdikhani, Esmaeil Salahi *, Jahangir Shahmoradi Pages 61-72

     Scarcity of fresh water has nowadays become a global problem and for this reason, a great deal of attention has been given to providing fresh water with new technologies and renewable energy. The purpose of this research is to synthesize Zeolite 13X or NaX powder using the hydrothermal method to identify the parameters affecting the synthesis process as well as the factors affecting the moisture adsorption of the material. Synthesis sample (S1) had the specific surface area of 25.53 m2/gr, total pore volume of 0.38 Cm3/gr, mean pore diameter of 60.1 nm, and water adsorption percentage of 22% of the total powder weight.

    Keywords: Nax Zeolite, Hydrothemal Synthesis, Porous materials, Atmospheric Water Harvesting
    Abstract View Paper Research/Original Article Original: Persian