28151

طراحي، ساخت و شناسايي نانوبيوكامپوزيتهاي مغناطيسي بر پايه هيدروژلهاي طبيعي سلولز، كيتوسان، پكتين و سيلك فيبروئين حاوي نانو مواد معدني و بررسي مشخصه هاي زيستي و گرما افزايي

كارشناسي ارشد

شيمي- شيمي آلي

1399

1401/9/29

علي ملكي

شيمي

موضوع ارائه شده در اين پايان نامه، با تمركز بر طراحي، ساخت و شناسايي نانوبيوكامپوزيت¬هاي مغناطيسي بر پايه هيدروژل هاي طبيعي سلولز، كيتوسان، پكتين و سيلك فيبروئين حاوي نانو مواد معدني و بررسي مشخصه هاي زيستي و گرما افزايي آنها مانند هموليز و سميت سلولي آنها مورد بررسي و تحليل قرار گرفته است. درپژوهش اول، يك نانوبيوكمپوزيت جديد بر پايه پليمر طبيعي CMC با عامل اتصال عرضي ECH، بيوپليمر SF و اصلاح‌كننده‌هاي HNTs و تشكيل نانو ذرات هاي Fe3O4 مغناطيسي تهيه شد. در دومين پژوهش انجام شده، هيدروژل PC-TG با اتصالات عرضي در حضور CaCl2 به عنوان پيوند متقابل سنتز شد. SF به عنوان يك اصلاح كننده به اين هيدروژل اضافه شد. نيتريد كربن (CN) نيز براي هدف كاربردهاي فارماكولوژي استفاده شد. همچنين به منظور استفاده از كاربردهاي هايپرترميا، نانوذرات مغناطيسي Fe3O4 (MNPs) به نانوكامپوزيت اضافه شدند. خواص بيولوژيكي نانوبيوكامپوزيت‌هاي مغناطيسي طراحي شده CMC/SF/HNTs/Fe3O4 و PC-TG hydrogel /SF/CN/Fe3O4 توسط تست هاي هموليز گلبول هاي قرمز و قابليت و ميزان بقاي سلولي تعيين گرديده است. همچنين به دليل دارا بودن خاصيت مغناطيسي، ويژگي هاي گرماافزايي آنها نيز مورد مطالعه قرار گرفته است. هر دو ساختار هيچ گونه سميتي در برابر رده سلولي طبيعي HEK293T (رده سلولي كليه جنيني انسان) نشان نداده‌اند. از طرفي ديگر با ايجاد كاهش در زنده ماندن سلولي سلول هاي BT549 ( رده‌هاي سلولي سرطان پستان) باعث تاييد خاصيت ضد سرطاني مطلوب خود گرديده اند. در كار پژوهشي سوم نانوبيوكمپوزيت (chitosan-metformin /NiCl2/Fe3O4) با موفقيت براي خالص سازي ALP ها از زرده تخم مرغ از طريق يك مسير آسان سنتز شد. بيوپليمر كيتوسان توسط ليگاند ترفتالوئيل كلريد متفورمين عامل دار شد. پس از آن، ليگاندهاي موجود در ساختار نانوبيوكامپوزيت با Ni(II) هماهنگ شدند و در نهايت، مغناطيسي‌كردن از طريق يك روش درجا انجام شد. بر اساس نتايج فرآيند خالص سازي، نانوبيوكامپوزيت سنتز شده مي تواند ALP ها را از زرده تخم مرغ با راندمان 62 درصد خالص كند. با توجه به اينكه اشباع مغناطيسي نانوبيوكمپوزيت حدود emu/g 50 بود، اين ساختار به راحتي از محيط تصفيه جدا مي‌شود. در نهايت، لازم به ذكر است كه نانوبيوكمپوزيت سنتز شده مي‌تواند براي 4 سيكل خالص‌سازي مجدداً بدون كاهش قابل توجهي در راندمان خالص‌سازي استفاده شود. علاوه بر مطالعات ذكر شده، به منظور مشخص كردن خواص ساختاري نانوبيوكامپوزيت هاي مغناطيسي سنتز شده، آناليز هاي متعددي نظير FT-IR، EDX، TGA، FE-SEM، XRD و VSM استفاده شده است.

1402/02/06

Designing, manufacturing and identification of magnetic nanobiocomposites based on natural hydrogels of cellulose, chitosan, pectin and silk fibroin containing nanomaterials and investigating their biological and Hyperthermia therapy characteristics

12/20/2023 12:00:00 AM

The subject presented in this thesis, focusing on the design, fabrication and identification of magnetic nanobiocomposites based on natural hydrogels of cellulose, chitosan, pectin and silk fibroin containing nano minerals and investigating their biological and Hyperthermia therapy characteristics such as hemolysis and toxicity Their cells have been examined and analyzed. In the first study, a new nanobiocomposite was prepared based on natural CMC polymer with ECH cross-linking agent, SF biopolymer and HNTs modifiers and the formation of magnetic Fe3O4 nanoparticles. In the second study, PC-TG hydrogel was synthesized with cross-links in the presence of CaCl2 as a cross-linker. SF was added to this hydrogel as a modifier. Carbon nitride (CN) was also used for the purpose of pharmacology applications. Also, in order to use hyperthermia applications, Fe3O4 magnetic nanoparticles (MNPs) were added to the nanocomposite. The biological properties of designed magnetic nanobiocomposites CMC/SF/HNTs/Fe3O4 and PC-TG hydrogel/SF/CN/Fe3O4 have been determined by red blood cell hemolysis tests and cell survival rate. Also, due to their magnetic properties, their heat-increasing properties have also been studied. Both structures did not show any toxicity against the normal cell line HEK293T (human embryonic kidney cell line). On the other hand, by reducing the cell viability of BT549 cells (breast cancer cell lines), they confirmed their desired anticancer properties. In the third research work, nanobiocomposite (chitosan-metformin/NiCl2/Fe3O4) was successfully synthesized for the purification of ALPs from egg yolk through an easy route. Chitosan biopolymer was functionalized by metformin terephthaloyl chloride ligand. After that, the ligands in the nanobiocomposite structure were coordinated with Ni(II) and finally, magnetization was performed through an in situ method. Based on the results of the purification process, the synthesized nanobiocomposite can purify ALPs from egg yolk with 62% efficiency. Considering that the magnetic saturation of the nanobiocomposite was about 50 emu/g, this structure is easily separated from the purification environment. Finally, it should be noted that the synthesized nanobiocomposite can be reused for 4 purification cycles without significant reduction in purification efficiency. In addition to the mentioned studies, in order to determine the structural properties of the synthesized magnetic nanobiocomposites, several analyzes such as FT-IR, EDX, TGA, FE-SEM, XRD and VSM have been used.

نانوبيوكامپوزيتهاي مغناطيسي , هيدروژل هاي طبيعي , گرما افزايي , سميت , درصد هموليز , سلول هاي BT549 , سلول هاي HEK293T

Magnetic nanobiocomposites , natural hydrogels , Hyperthermia therapy , toxicity , hemolysis percentage , BT549 cells , HEK293T cells

Leila Choopani

Ali Maleki