نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

تهیه هیدروژل های زیست سازگار سوپرامولکولی بر پایه نانوذرات سلولزی عامل دار شده با سیتریک اسید و آمینوپیریدین

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان
گروه شیمی آلی، دانشکده شیمی، دانشگاه لرستان، ایران
چکیده
امروزه هیدروژل­ های سوپرامولکولی به عنوان دسته جدیدی از ترکیبات سه بعدی مبتنی بر برهمکنش­ های غیر کووالانسی بدلیل روش های ساخت متنوع، آسان و ویژگی­ های منحصربفرد نسبت به همتای کووالانسی خود توجه بسیاری از دانشمندان علوم مختلف را به خود جلب نموده اند. لذا در پژوهش حاضر، ابتدا نانوذرات سبز سلولزی با استفاده از فرایند هیدرولیز اسیدی از پنبه تهیه و سپس به صورت جداگانه با گروه های آویزان سیتریک اسید و پیریدین به منظور ایجاد اجزا آنیونی و کاتیونی عامل­دار شد. در ادامه هیدروژل­ های سوپرامولکولی از طریق برهمکنش­ های الکترواستاتیک بین اجزا یاد شده تهیه گردید. تهیه موفقیت آمیز هیدروژل با استفاده از تکنیک های پرتوسنجی فروسرخ تبدیل فوریه، میکروسکوپ الکترونی روبشی و پراش اشعه ایکس مورد بررسی قرار گرفت. بررسی ریخت شناسی هیدروژل ساختار متخلل حاوی حفرات با اندازه های متفاوت را نشان داد. همچنین بررسی ساختار بلوری هیدروژل بیانگر بلورینگی  بالای آن می باشد. سرانجام، حذف رنگ کاتیونی متیلن بلو از پساب­ های صنعتی از طریق فرایند جذب و با استفاده از هیدروژل تهیه شده به عنوان جاذب مورد بررسی قرار گرفت. همچنین اثـر فاکتورهای غلـت متیلن بلو و زمان تماس در دما اتاق برروی فرایند جذب بررسی شد. بررسی سینیک جذب نشان داد که فرآید جذب از سینتیک جذب مرتبـه دوم پیروی می­ کند. بیشترین ظرفیت جذب بدست آمده برای این جاذب 97 میلی­گرم بر گرم می باشد. مطالعـه حاضر نشـان داد که هیدروژل سوپرامولکولی تهیه شده علاوه بـر ویژگی­هایی ماننـد زیست سازگاری، قیمت ارزان و تهیه ساده و سریع، از پتانسیل مناسبی برای جذب متیلن بلو برخوردار می­ باشد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Fang G., Yang X., Chen S., Wang Q., Zhang A., Tang B., Cyclodextrin-Based Host–Guest Supramolecular Hydrogels for Local Drug Delivery. Coordination Chemistry Reviews454: 214352 (2022).
[2] Qi C., Dong Z., Huang Y., Xu J., Lei C., Tough, Anti-Swelling Supramolecular Hydrogels Mediated by Surfactant–Polymer Interactions for Underwater Sensors. ACS Applied Materials & Interfaces14(26): 30385-30397 (2022).
[3] Zhang H., Liu K., Gong Y., Zhu W., Zhu J., Pan F., Chen Q., Vitamin C Supramolecular Hydrogel for Enhanced Cancer ImmunotherapyBiomaterials287: 121673(2022).
[4] Le X., Lu W., Zhang J., Chen T., Recent Progress in Biomimetic Anisotropic Hydrogel Actuators. Advanced science6(5): 1801584 (2019).‏
[7] Sugiura T., Kanada T., Mori D., Sakai H., Shibata A., Kitamura Y., Ikeda M., Chemical Stimulus-Responsive Supramolecular Hydrogel Formation and Shrinkage of a Hydrazone-Containing Short Peptide DerivativeSoft Matter16(4): 899-906(2020).‏
[8] Wu C., Li R., Yin Y., Wang J., Zhang L., Zhong, W., Redox-Responsive Supramolecular Hydrogel Based on 10-Hydroxy Camptothecin-Peptide Covalent Conjugates with High Loading Capacity for Drug DeliveryMaterials Science and Engineering: C, 76: 196-202(2017).‏
[9] Wang L., Shi X., Zhang J., Zhu Y., Wang J., Self-Assembled pH-Responsive Supramolecular Hydrogel for Hydrophobic Drug Delivery. RSC advances8(55): 31581-31587(2018).‏
[10] Tamesue S., Takashima Y., Yamaguchi H., Shinkai S., Harada A., Photoswitchable Supramolecular Hydrogels Formed by Cyclodextrins and Azobenzene Polymers. Angewandte Chemie International Edition49(41): 7461-7464(2010).‏
[11] Nakahata M., Takashima Y., Yamaguchi H., Harada A., Redox-Responsive Self-Healing Materials Formed from Host–Guest PolymersNature communications2(1): 1-6 (2011).
[12] Hayashi M., Obara H., Shibata K., Sugimoto K., Takasu A., Glass Transition Analysis of Model Metallosupramolecular Polyesters Bearing Pendant Pyridine Ligands with a Controlled Ligand–Ligand Distance. Polymer Journal52(5): 505-514(2020).‏
[13] Bayazit M.K., Clarke L.S., Coleman K.S., Clarke N., Pyridine-Functionalized Single-Walled Carbon Nanotubes as Gelators for Poly (Acrylic Acid) Hydrogels. Journal of the American Chemical Society132(44): 15814-15819 (2010).
[14].Xing W., Ghahfarokhi A.J., Xie C., Naghibi S., Campbell J.A., Tang Y., Mechanical Properties of a Supramolecular Nanocomposite Hydrogel Containing Hydroxyl Groups Enriched Hyper-Branched Polymers. Polymers13(5): 805(2021).‏
[15] صمد صباغی.، فاطمه دوراقی.، تخریب فوتوکاتالیستی متیلن بلو به کمک نانوکامپوزیت ZnO/SnO2، نشریه شیمی و مهندسی شیمی، 36(2): 141 تا 149 (1396).
[16] Santhy K., Selvapathy P., Removal of Reactive Dyes from Wastewater by Adsorption on Coir Pith Activated Carbon. Bioresource Technology, 97(11): 1329-1336 (2006).
[17] Ho Y.-S., McKay G., Pseudo-Second Order Model for Sorption Processes. Process biochemistry, 34(5): 451-465 (1999).
[18] Kausar A., Bhatti H.N., MacKinnon G., Equilibrium, Kinetic and Thermodynamic Studies on the Removal of U (VI) by Low Cost Agricultural Waste. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 111: 124-133 (2013).
[19] افسانه علی محمد زاده.، احمد دادوند کوهی، سنتز کامپوزیت زانتان/ایتاکونیک اسید/خاک رس و بررسی ساختاری و کاربردی آن در حذف یون مس (II) از محلول آبی، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، 37(4): 89 تا 108، (1397).
[20] Spinella S., Maiorana A., Qian Q., Dawson N.J., Hepworth V., McCallum S.A., Ganesh M., Singer K.D., Gross, R.A., Concurrent Cellulose Hydrolysis and Esterification to Prepare a Surface-Modified Cellulose Nanocrystal Decorated with Carboxylic Acid Moieties. ACS Sustainable Chemistry & Engineering4(3):1538-1550 (2016).
[21] Hou C., Zhang Q., Li Y., Wang, H., P25–Graphene Hydrogels: Room-Temperature Synthesis and Application for Removal of Methylene Blue from Aqueous SolutionJournal of hazardous materials205: 229-235 (2012).
[22] Pan X., Cheng S., Su T., Zuo G., Zhao W., Qi X., Wei W., Dong W., Fenton-Like Catalyst Fe3O4@ Polydopamine-MnO2 for Enhancing Removal of Methylene Blue in Wastewater. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces181: 226-233 (2019).
[23] Ijagbemi C.O., Chun J.I., Han D.H., Cho H.Y., O S.J., Kim, D.S., Methylene Blue Adsorption from Aqueous Solution by Activated Carbon: Effect of Acidic and Alkaline Solution Treatments. Journal of Environmental Science and Health Part A45(8): 958-967 (2010).
[24] Soleimani K., Tehrani A.D., Adeli M., Preparation of New GO-Based Slide Ring Hydrogel Through a Convenient One-Pot Approach as Methylene Blue Absorbent. Carbohydrate polymers187: 94-101 (2018).
[25] Nik Abdul Ghani N.R., Sulaiman S.S., Tahreen A., Jami M.S., Polyether Sulfone-Graphene Oxide-Polyvinyl Pyrrolidone Nanocomposite Adsorptive Membrane for Arsenic Removal from WastewaterJournal of Water and Environmental Nanotechnology6(2): 121-137 (2021).
[26] Ansari R., Mosayebzadeh Z., Removal of Basic Dye Methylene Blue from Aqueous Solutions Using Sawdust and Sawdust Coated with Polypyrrole. Journal of the Iranian Chemical Society7(2): 339-350 (2010).
[27] Cheng G., Sun L., Jiao L., Peng L.X., Lei Z.H., Wang Y.X., Lin J., Adsorption of Methylene Blue by Residue Biochar from Copyrolysis of Dewatered Sewage Sludge and Pine Sawdust. Desalination and Water Treatment51(37-39):7081-7087 (2013).