نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

بررسی خواص خود ترمیمی هیدروژل‌های نانوچندسازه طبیعی اصلاح شده با پلی آکریلامید با کاربردهای پزشکی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
گروه نانوفناوری، دانشکده شیمی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
چکیده
خاصیت خود ترمیمی، به توانایی یک ماده‌ی برای ترمیم آسیب و بازیابی عملکرد اولیه خود بهصورت ذاتی یا غیر ذاتی، اشاره دارد. در این مطالعه، از ماده‌ی آب‌دوست طبیعی ثعلب، به‌عنوان ماده‌ی اولیه برای تهیه‌ی هیدروژل‌ها و از روش بسپارش رادیکالی آزاد، جهت بهبود خواص و اصلاح آن‌ها، استفاده شد. سپس نانوذرات مغناطیسی Fe3O4، سنتز گردید و در ماتریس هیدروژل‌هایی که دارای خاصیت خود ترمیمی بودند، وارد شد. ساختار هیدروژل‌های سنتز شده با انجام آنالیزهای FT-IR، FE-SEM و پایداری حرارتی آن‌ها با انجام آنالیز TGA تعیین گردید. درصد تورم نمونه‌های هیدروژل در شرایط مختلف اندازه گیری شد. خواص خود ترمیمی هیدروژل‌ها، نیز مورد بررسی قرار گرفت. اصلاح هیدروژل ثعلب با استفاده از پلی ‌آکریلامید و افزودن نانوذرات مغناطیسی Fe3O4   به ساختار آن، باعث بهبود درصد جذب آب و خواص خود ترمیمی شد؛ به‌طوری که هیدورژل نانوچندسازه ثعلب اصلاح شده با پلی ‌آکریلامید و  دارای %7 وزنی نانوذرات Fe3O4، دارای بیشترین میزان درصد تورم (2335%) پایداری حرارتی بالا (حدود ۵۵۰ درجه‌ی سلسیوس)، خاصیت خود ترمیم شوندگی سریع‌ (بعد از گذشت ۳۰-۳۵ دقیقه در دمای محیط)، مقادیر محتوای ژل (Gel content value) برابر با ۸۱٪، ‌می‌باشد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Trask R., Williams H., Bond I., Self-healing Polymer Composites: Mimicking Nature to Enhance Performance, Bioinspir. Biomim, 2(1): 1-9 (2007).
[2] Ahmed EM., Hydrogel: Preparation, Characterization, and Applications: A review. J. Adv. Res, 6(2): 105-121 (2015).
[3] Zhang H., Wang X., Huang H., Yang B., Wang C., Sun H., Nanocomposite Interpenetrating Hydrogels with High Toughness and Good Self-Recovery, Colloid Polym Sci, 297(1): (2019).
[4] Li L., Yu F., Zheng L., Wang R., Yan W., Wang Z., Xu J., Wu J., Shi D., Zhu L., Wang X., Jiang Q., Natural Hydrogels for Cartilage Regeneration: Modification, Preparation and Application, J. Orthop. Translat, 17(1): 26-41 (2019).
[5] Pourjavadi A., R Soleyman., G. R. Bardajee., Novel Nanoporous Superabsorbent Hydrogel Based on Poly (acrylic acid) Grafted onto Salep: Synthesis and Swelling Behavior, Starch - Stärke 60(9): 467-475 (2008).
[6] Soleyman R., G Bardajee., A Pourjavadi., A Varamesh., A. Davoodi., Hydrolyzed Salep/Gelatin-G-Polyacrylamide as a Novel Micro/Nano-Porous Superabsorbent Hydrogel: Synthesis, Optimization and Investigation on Swelling Behavior, Scientia Iranica, 22: 903-910 (2015).
[7] سیروس آذر؛ محمد، کوکبی مهرداد، محمدحسن؛ زهیر. بررسی خواص مکانیکی هیدروژل‌های نانوکامپوزیتی پلی وینیل الکل، علوم و تکنولوژی پلیمر، (5)17: 273 تا 280 (۱۳۸۳).
[8] فلاح نژاد؛ تفتی، نیره، مهدی زاده؛ شاهی اقدس، وخشور؛ بهرام، انوری؛ فاطمه، امرایی؛ رضا، انتظام؛ مهدی، سنتز نانوذرات نقره در هیدروژل پلی وینیل پیرولیدون بوسیله پرتودهی با الکترون‌های پر انرژی و تاثیر این ذرات بر خواص هیدروژل، کنفرانس هسته ای ایران، (۱۳۹۲).
[9] صادقی؛ محسن، اقبالی؛ حدیث،  مروری بر خواص و کاربردهای هیدروژل کیتوسان-وانیل. مهندسی شیمی ایران، (120)۲۱: 47 تا 59 (1401).
[10] Tavakolizadeh M., A Pourjavadi., M Ansari., H Tebyanian., S Seyyed Tabaei., M Atarod., N Rabiee., M Bagherzadeh., R Varma., An Environmentally Friendly Wound Dressing Based on a Self-Healing, Extensible and Compressible Antibacterial Hydrogel, Green Chemistry, 23(3): 1312-1329 (2021).
[11] Zhang X., Zhang R., Wu S., Sun Y., Yang H., Lin B., Physically and Chemically Dual-Cross Linked Hydrogels with Superior Mechanical Properties and Self-Healing Behavior, New J. Chem, 44(23): 9903-9911 (2020).
 [12] Dannert C., Stokke BT., Dias RS., Nanoparticle-Hydrogel Composites: From Molecular Interactions to Macroscopic Behavior, Polymers, 11(2): 1 (2019).
[13] Chen D., Wang D., Yang Y., Huang Q., Zhu S., Zheng Z., Self-Healing Materials for Next-Generation Energy Harvesting and Storage Devices, Adv. Energy Mater, 7(23): 1700890 (2017).
 [14] Fan L., Ge X., Qian Y., Wei M., Zhang Z., Yuan W-E., Ouyang Y., Advances in Synthesis and Applications of Self-Healing Hydrogels, Front. Bioeng. Biotechnol, 8(1): 654-654 (2020).
[15] Hawkins A., Bottom C., Liang Z., Puleo D., Hilt J., Magnetic Nanocomposite Sol-Gel Systems for Remote Controlled Drug Release, Adv. Healthc. Mater, 1(1): 96-100 (2012).
[17] Torres-Figueroa AV., Pérez-Martínez CJ., Castillo-Castro Td., Bolado-Martínez E., Corella-Madueño MAG., García-Alegría AM., Lara-Ceniceros TE., Armenta-Villegas L., Composite Hydrogel of Poly(acrylamide) and Starch as Potential System for Controlled Release of Amoxicillin and Inhibition of Bacterial Growth, J. Chem, 2020(1): 5860487 (2020).
[18] Liu K., Pan X., Chen L., Huang L., Ni Y., Liu J., Cao S., Wang H., Ultra soft Self-Healing Nanoparticle-Hydrogel Composites with Conductive and Magnetic Properties, ACS Sustain. Chem. Eng, 6(5): 6395-6403 (2018).
[20] Bardajee G., Pourjavadi A., Soleyman R., Sheikh N., Irradiation Mediated Synthesis of a Superabsorbent Hydrogel Network Based on Polyacrylamide Grafted onto Salep, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res, 266(18): 3932-3938 (2008).
[21] Hosseini SH., Niyungeko C., Khan S., Liang X., Effects of Superabsorbent Polyacrylamide Hydrogel and Gypsum Applications on Colloidal Phosphorus Release from Agricultural Soils, J. Soils Sediments, 21(2): 925-935 (2021).
[22] نوبخت اصل؛ فاطمه، کردتبار؛ مهران، سنتز و شناسایی هیدروژل‌های ابر جاذب نانوکامپوزیت مغناطیسی آهن بر پایه صمغ زانتان اصلاح شده با استفاده از اکریلیک اسید، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)35: 33 تا 38 (2017).
[24] Chen X., M Fan., H Tan., B Ren., G Yuan., Y Jia., J. Li., D. Xiong., X Xing., X Niu and X Hu., Magnetic and Self-Healing Chitosan-Alginate Hydrogel Encapsulated Gelatin Microspheres Via Covalent Cross-Linking for Drug Delivery, Mater. Sci. Eng. C, 101: 619-629 (2019).
[25] Y. Li, X. Wang, Y. Wei, L. Tao, Chitosan-Based Self-Healing Hydrogel for bio Applications, Chin Chem Lett, 28 (11): 2053-2057 (2017).
[26] Chen, M., H. Tan, W. Xu, Z. Wang, J. Zhang, S. Li, T. Zhou, J. li and X. Niu, A Self-Healing, Magnetic and Injectable Biopolymer Hydrogel Generated by Dual Cross-Linking for Drug Delivery and Bone Repair, Acta Biomater, 153(4): 159-177 (2022).
[27] Z. Wei, J. He, T. Liang, H. Oh, J. Athas, Z. Tong, C. Wang, Z. Nie, Autonomous Self-Healing of Poly (Acrylic Acid) Hydrogels Induced by the Migration of Ferric ions, Polym. Chem, 17(4): (2013).