شماره ركورد
31051
پديد آورنده
سيد حسين موسوي
عنوان
تهيه و عامل دار كردن نانو چارچوب فلز - آلي بهعنوان نانوحامل در دارورساني هوشمند داروي ضد سرطان 6- مركاپتوپورين و استفاده از آن در حذف اوره و كراتينين در يك سامانه جرياني ستوني
مقطع تحصيلي
دكتري
رشته تحصيلي
شيمي تجزيه
سال تحصيل
1397
تاريخ دفاع
1402/08/30
استاد راهنما
دكتر روح اله زارع دورابي
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
شيمي
چكيده
در اين رساله سه كار پژوهشي انجام شد. در كار پژوهشي اول، يك نانوحامل هوشمند براي انتشار دارو با كاهش عوارض جانبي و افزايش اثربخشي ارائه شد. NMOF-5 در زمان بسيار كوتاهي با استفاده از روش مايكروويو سنتز شدند. اندازه ذرات NMOF-5 از 18 تا 20 نانومتر و مساحت سطح m2.g-1 2690 بود. مساحت سطح بالاي NMOF-5 مكان هاي فعال زيادي را براي بارگيري دارو ايجاد كرد و درصد بارگيري دارو 79/93% بود. طرح مركب مركزي بر اساس روش سطح پاسخ براي بهينهسازي شرايط بارگذاري دارو و ارزيابي پارامترهاي موثراستفاده شد: زمان = 22 دقيقه، دوز 5NMOF- = 9 ميليگرم، غلظت دارو = 80 ميلي گرم بر ليتر پيشنهاد شد. . سپس 5-6-MP-NMOF با استفاده از كيتوسان پوشش داده شد. با توجه به رفتار CS-6-MP-NMOF-5 در رهاسازي دارو در pH هاي مختلف، مي توان گفت كه آزادسازي نانوحامل ها بيشتر در حضور سلول هاي سرطاني و كمتر در سلول هاي طبيعي رخ مي دهد كه به معني كاهش عوارض جانبي داروها است. بررسي مطالعات جنبشي نشان داد كه آزادسازي دارو ابتدا با تورم كيتوسان كنترل ميشود. با اين حال، پس از 8 ساعت انتشار، از رهايش فيك تبعيت مي كند. به منظور ارزيابي كارايي CS-6-MP-NMOF-5، سميت در حضور رده سلولي MCF-7 مورد مطالعه قرار گرفت. CS-NMOF-5 سميت قابل توجهي در تمام غلظت ها نشان نداد. از سوي ديگر، CS-6-MP-NMOF-5 براي MCF-7 سمي تر از 6-MP آزاد در تمام غلظت ها است.
در كار پژوهشي دوم، يك نانوحامل هوشمند براي انتشار دارو بهصورت خوراكي براي كاهش عوارض جانبي و افزايش اثربخشي ارائه شد. بهمنظور افزايش ظرفيت بارگذاري دارو IRMOF-1 با استفاده از APTES اصلاح گرديد. اين اصلاح سبب ايجاد مكانهاي فعال زيادي را براي بارگيري شد و درصد بارگيري دارو 93/97% به دست آمد؛ بنابراين ميتوان گفت AP-NIRMOF-1 ظرفيت بالايي در بارگذاري دارو نشان ميدهد. طرح مركب مركزي بر اساس روش سطح پاسخ براي بهينهسازي شرايط بارگذاري دارو و ارزيابي پارامترهاي موثراستفاده شد: زمان = 25 دقيقه، دوز AP-NIRMOF-1 = 20 ميليگرم، غلظت 6- مركاپتوپورين = 180 ميليگرم بهازاي هر ليتر پيشنهاد شد. . سپس MERC-AP-NIRMOF-1 با استفاده از CMC پوشش داده شد. دو هدف مهم با استفاده از CMC به دست آمد:1) پايداري AP-NIRMOF-1 در محيط فيزيولوژيكي بدن. 2) هوشمندسازي AP-NIRMOF-1 بر اساس حساسيت نسبت به pH بود. باتوجهبه رفتار CMC-MERC-AP-NIRMOF-1 در رهاسازي دارو در pH هاي مختلف، ميتوان گفت كه آزادسازي نانوحامل در محيط روده نسبت به معده رهايش هوشمندي از خود نشان داد. بررسي مطالعات جنبشي نشان داد كه كه سازوكار رهايش دارو 6- مركاپتو پورين توسط نانوحامل CMC-MERC-AP-NIRMOF-1 از رهايش غير فيكي (غيرعادي) پيروي ميكند. بهمنظور ارزيابي كارايي، سميت CMC-MERC-AP-NIRMOF-1 در حضور رده سلولي MCF-7 و Hek293T مورد مطالعه قرار گرفت. CMC-MERC-AP-NIRMOF-1 سميت قابلتوجهي درتمام غلظت ها نشان نداد. از سوي ديگر، CMC-MERC-AP-NIRMOF-1 براي MCF-7 سمي تر از دارو آزاد درتمام غلظت ها است.
در كار پژوهشي سوم، يك جاذب با ظرفيت جذب بالا براي اوره و كراتينين تهيه شد كه در حذف سموم اوره در سامانههاي ناپيوسته و پيوسته مؤثرتر بود. با بررسي مدلهاي جذب لانگموير، تمكين و فروندليچ، نشان داده شد كه جاذبها از مدل همدماي لانگموير پيروي ميكنند. A(0/2)-IR-MOF-1@SiO2، داراي بالاترين ظرفيت جذب براي اوره و كراتينين (به ترتيب 73/1325 و 625 ميليگرم بر گرم) در ميان همه جاذبهاي سنتز شده بود. وجود گروههاي آمينو بر روي سطح A(0/2)-IR MOF-1@SiO2، عامل مهمي در انتخاب آن بهعنوان بهترين جاذب با بالاترين ظرفيت جذب بود. زمان طولانيتري براي اشباع جذب اوره و كراتينين در ستون بستر ثابت A(0/2)-IR MOF-1@SiO2، با Ts گزارش شده به ترتيب 1035 و 500 دقيقه براي اوره و كراتينين موردنياز بود. در اين كار تحقيقاتي، همچنين، پارامترهاي مؤثر، از جمله غلظت داخلي اوليه و سرعت جريان مورد بررسي قرار گرفت. براي اوره و كراتينين، بالاترين راندمان جذب به ترتيب در ppm 100 و ppm 50 مشاهده گرديد. حداكثر راندمان جذب براي اوره و كراتينين در 1 ميلي ليتر در دقيقه مشاهده شد. نتايج تجربي حاصل از اين كار، به مدل توماس بيشتر شبيه بودند. پارامتر فاكتور جداسازي براي اوره 4/2 برابر بيشتر از كراتينين بود.
تاريخ ورود اطلاعات
1403/04/24
عنوان به انگليسي
Synthesis and Functionalization of Metal-Organic Framework Nanocarriers for Smart Drug Delivery of Anticancer Drug 6-Mercaptopurine and their Application in Urea and Creatinine Removal in a Column Flow System
تاريخ بهره برداري
11/20/2024 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
سيد حسين موسوي
چكيده به لاتين
In this thesis, three research studies have been conducted. In the first research study, a smart nanocarrier for drug delivery with reduced side effects and increased efficacy was introduced. NMOF-5 was rapidly synthesized using the microwave method. The particle size of NMOF-5 ranged from 18 to 20 nanometers, and its surface area was 2690 m2.g-1. The high surface area of NMOF-5 created numerous active sites for drug loading, with a drug loading percentage of 93.79%. A central composite design based on the response surface method was used to optimize drug loading conditions, and the effective parameters were evaluated: time = 22 minutes, dose of 5NMOF- = 9 mg, drug concentration = 80 mg.L
-1 were recommended. Subsequently, 6-MP-NMOF-5 was coated with chitosan. Considering the behavior of CS-6-MP-NMOF-5 in drug release at different pH levels, it can be stated that the release of nanocarriers occurs more in the presence of cancer cells and less in normal cells, leading to a reduction in drug side effects. Kinetic studies indicated that drug release is initially controlled by chitosan swelling. However, after 8 hours of release, it follows non-fickian release. To evaluate the efficiency of CS-6-MP-NMOF-5, toxicity was studied in the presence of MCF-7 cell line. CS-NMOF-5 did not show significant toxicity at all concentrations. On the other hand, CS-6-MP-NMOF-5 was more toxic to MCF-7 than free 6-MP at all concentrations.
In the second research study, a smart nanocarrier for oral drug delivery to reduce side effects and increase efficacy was presented. To increase drug loading capacity, IRMOF-1 was modified using APTES. This modification created numerous active sites for loading, resulting in a drug loading percentage of 97.93%. Thus, it can be said that AP-NIRMOF-1 demonstrates a high capacity for drug loading. A central composite design based on the response surface method was used to optimize drug loading conditions, and the effective parameters were evaluated: time = 25 minutes, dose of AP-NIRMOF-1 = 20 mg, concentration of 6-mercaptopurine = 180 mg.L-1 were recommended. Then, MERC-AP-NIRMOF-1 was coated with CMC. Using CMC achieved two important goals: 1) stability of AP-NIRMOF-1 in physiological conditions, and 2) pH-sensitive smart release of AP-NIRMOF-1. Considering the behavior of CMC-MERC-AP-NIRMOF-1 in drug release at different pH levels, it can be said that the release of the nanocarrier demonstrates smart release behavior in the intestinal environment compared to the stomach. Kinetic studies showed that the mechanism of drug release of 6-mercaptopurine by CMC-MERC-AP-NIRMOF-1 follows non-fickian (unusual) release. To evaluate the efficiency, the toxicity of CMC-MERC-AP-NIRMOF-1 was studied in the presence of MCF-7 and Hek293T cell lines. CMC-MERC-AP-NIRMOF-1 did not show significant toxicity at all concentrations. On the other hand, CMC-MERC-AP-NIRMOF-1 was more toxic to MCF-7 than free drug at all concentrations.
In the third research study, a high-capacity adsorbent for urea and creatinine removal was prepared, which was more effective in removing urea toxins in both batch and continuous systems. By investigating Langmuir, Temkin, and Freundlich adsorption models, it was shown that the adsorbents follow the Langmuir isotherm model. A(0.2)-IR-MOF-1@SiO2 had the highest adsorption capacity for urea and creatinine (1325 and 625 mg.g-1, respectively) among all synthesized adsorbents. The presence of amino groups on the surface of A(0.2)-IR-MOF-1@SiO2 was a key factor in selecting it as the best adsorbent with the highest adsorption capacity. A longer time for saturation of urea and creatinine adsorption in the fixed-bed column of A(0.2)-IR-MOF-1@SiO2, with reported breakthrough times of 1035 and 500 minutes for urea and creatinine, respectively, was required. In this study, effective parameters, including initial internal concentration and flow rate, were also investigated. For urea and creatinine, the highest adsorption efficiency was observed at 100 and 50 ppm, respectively. The maximum adsorption efficiency for urea and creatinine at 1 min.mL-1 was observed. The experimental results obtained from this study were more similar to the Thomas model. The separation factor parameter for urea was 2.4 times higher than creatinine.
كليدواژه هاي فارسي
6- مركاپتوپورين، دارو رساني هوشمند، نانو چارچوب هاي فلز – آلي، سرطان، كيتوسان، كربوكسي متيل سلولز، كراتنين، اوره
كليدواژه هاي لاتين
6-mercaptopurine, smart drug delivery, metal-organic frameworks, cancer, chitosan, carboxymethyl cellulose, creatinine, urea.
Author
Seyed Hossein Mousavi
SuperVisor
Dr. Rouhollah Zare Dorabi