محققان دانشگاه آزاد اسلامی کرج با همکاری دانشگاه آزاد اسلامی قزوین، با استفاده از فناوری نانو، نانوهیدروژل‌هایی ساخته‌اند که قابل کاربرد در صنایع مختلفی از جمله پزشکی، داروسازی و کشاورزی خواهد بود. قدرت جذب این نانوهیدروژل‌ها برای آب و محلول‌های زیستی و دارویی بسیار بالاست و خاصیت ضدباکتریایی خوبی از خود نشان می‌دهند.
کرج: تولید نانوهیدروژلهای ابرجاذب با خاصیت ضدباکتریایی
هیدروژل‌ها ساختاری شبکه‌ای شده از زنجیرهای پلیمری دارند که قادر به جذب و نگهداری مقادیر زیادی آب و محلول‌های فیزیولوژیک هستند. خواص تورمی و واتورمی این مواد، آن‌ها را جهت استفاده در حوزه‌ی ساخت حسگرهای زیستی، دارورسانی هدفمند و الکترونیک مناسب می‌سازد. همچنین در حالت متورم، دارای فضای خالی بین شبکه‌ای هستند و در نتیجه می‌توانند به عنوان نانوراکتور برای تولید نانوذرات عمل کنند. با توجه به کاربردهای گسترده‌ی نانوهیدروژلهای ابرجاذب، توسعه‌ی تولید و مطالعه‌ی رفتار آن‌ها حائز اهمیت است. در این تحقیق، بررسی روش‌های بهینه‌ی تولید، رفتار نانوهیدروژلهای نهایی و همچنین کاربردهای آن مورد نظر بوده است.
نانوهیدروژلهای تولید شده در این گزارش، آب‌دوست، انعطاف‌پذیر، زیست‌تخریب‌پذیر با قابلیت جذب بالای آب هستند. بر اساس نتایج موجود در ساختار شبکه‌ای این نانوهیدروژل‌ها، نانوذرات نقره وجود دارد. رفتارهای ضدباکتریایی در مقابل میکروارگانسیم‌های گرم مثبت و گرم منفی به دلیل تشکیل این نانوذرات درون آن، از ویژگی بارز محصول تولید شده است. همچنین استحکام حرارتی بالا، خاصیت دیگر این محصول به شمار می‌رود.
نانوهیدروژلهای تولید شده در این گزارش، آب‌دوست، انعطاف‌پذیر، زیست‌تخریب‌پذیر با قابلیت جذب بالای آب هستند. بر اساس نتایج موجود در ساختار شبکه‌ای این نانوهیدروژل‌ها، نانوذرات نقره وجود دارد. رفتارهای ضدباکتریایی در مقابل میکروارگانسیم‌های گرم مثبت و گرم منفی به دلیل تشکیل این نانوذرات درون آن، از ویژگی بارز محصول تولید شده است. همچنین استحکام حرارتی بالا، خاصیت دیگر این محصول به شمار می‌رود.
به گفته‌ی فرشته قناعت، کارشناس ارشد شیمی آلی از دانشگاه آزاد اسلامی کرج، زمانی که ابعاد ذرات نقره کوچک شده و به مقیاس نانومتر تبدیل می‌شود، خاصیت میکروب‌کشی آن بیش از %۹۹ افزایش می‌یابد. از این‌رو جایگزین مناسبی برای آنتی‌بیوتیک‌های مرسوم، که در مقابل میکروب‌ها قابلیت مقاوم‌سازی دارند، به‌حساب می‌آیند و می‌توان از آن برای بهبود جراحات و عفونت‌ها استفاده کرد.
وی در ادامه افزود: «هیدروژل‌ها اغلب فضای آزاد زیادی بین اتصال‌های عرضی در شبکه‌ی خود دارند و هنگام تورم به‌عنوان نانوراکتور عمل می‌کنند. از جمله مزیت‌های تشکیل نانوذرات در شبکه می‌توان به عملکرد آن‌ها برای زمان‌های طولانی، استخراج با آب در زمان مورد نیاز و کنترل شکل و اندازه‌ی ذرات با تغییر گروه‌های عاملی اشاره نمود. بنابراین ترکیب نانوذرات نقره و هیدروژل‌ها، یک ماده‌ی چندسازه‌ای جدید، با خواص جدید ایجاد خواهد کرد».
در این راستا، تعدادی نانوچندسازه‌ی ابرجاذب نقره بر پایه‌ی سدیم آلژینات و پلی‌وینیل‌الکل به روش بسپارش-پیوندی آکریل آمید در محیط آبی و با استفاده از متیلن بیس‌آکریل آمید به عنوان عامل شبکه ساز و آمونیوم پرسولفات به عنوان آغازگر تهیه شدند. برای این منظور، پس از سنتز هیدروژل، آن‌ها را درون محیط آبی قرار داده تا متورم شوند. در حالت تورم بافت شبکه باز شده و به راحتی می‌تواند ذرات را درون شبکه به دام اندازد. سپس هیدروژل‌ها در محلول نیترات نقره قرار گرفت تا یون نقره در شبکه به دام افتد. در ادامه، برای احیای یون نقره به فلز نقره، آن را در محلول سدیم بورو هیدرید، که به عنوان یک عامل کاهنده عمل می‌کند، قرار دادند. با توجه به اثرات حاصل از میزان متغیرهای واکنش از قبیل، متیلن بیس‌آکریل آمید، آکریل آمید، آمونیوم پرسولفات و نسبت وزنی آلژینات به پلی‌وینیل الکل، محتوی ژل و میزان جذب آب توسط آن بهینه شد.
در این راستا، تعدادی نانوچندسازه‌ی ابرجاذب نقره بر پایه‌ی سدیم آلژینات و پلی‌وینیل‌الکل به روش بسپارش-پیوندی آکریل آمید در محیط آبی و با استفاده از متیلن بیس‌آکریل آمید به عنوان عامل شبکه ساز و آمونیوم پرسولفات به عنوان آغازگر تهیه شدند. برای این منظور، پس از سنتز هیدروژل، آن‌ها را درون محیط آبی قرار داده تا متورم شوند. در حالت تورم بافت شبکه باز شده و به راحتی می‌تواند ذرات را درون شبکه به دام اندازد. سپس هیدروژل‌ها در محلول نیترات نقره قرار گرفت تا یون نقره در شبکه به دام افتد. در ادامه، برای احیای یون نقره به فلز نقره، آن را در محلول سدیم بورو هیدرید، که به عنوان یک عامل کاهنده عمل می‌کند، قرار دادند. با توجه به اثرات حاصل از میزان متغیرهای واکنش از قبیل، متیلن بیس‌آکریل آمید، آکریل آمید، آمونیوم پرسولفات و نسبت وزنی آلژینات به پلی‌وینیل الکل، محتوی ژل و میزان جذب آب توسط آن بهینه شد.
با مقایسه‌ی طیف مادون قرمز (FT-IR) و آزمون وزن‌سنجی (TGA) ماده‌ی اولیه و آنچه که از چندسازه‌های ابرجاذب به‌دست آمده است، نشان دهنده‌ی پیوند صورت گرفته بین مواد اولیه در ساختار ابرجاذب است. این نانوهیدروژلهای چند سازه‌ای به علت حضور پلی ساکارید سدیم آلژینات و پلی‌وینیل‌الکل، زیست تخریب‌پذیر هستند. همچنین، تشکیل نانوذرات نقره با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و آزمون‌های پراکندگی انرژی پرتو ایکس (EDX) و وزن‌سنجی (TGA) تأیید شده است. نانوذرات به‌دست آمده از شبکه‌ی هیدروژل، به‌عنوان نانوراکتور، پایداری بالایی دارند.
این ابرجاذب‌های چند سازه‌ای گزینه‌ی مناسبی برای کاربرد در صنایع کشاورزی، نساجی، بتن‌سازی ، تصفیه آب، دارویی و آرایشی بهداشتی خواهند بود.
قناعت در پایان عنوان کرد: «در حال حاضر، عملکرد این نانوهیدروژل‌ها بر خواص تازه و سخت شده‌ی ملات سیمانی خودمتراکم در مرکز تحقیقاتی صنعت ساختمان (CCRC) دانشگاه آزاد اسلامی قزوین، در دست بررسی است».
این تحقیقات حاصل همکاری فرشته قناعت و دکتر حسین قاسم‌زاده- عضو هیئت علمی دانشگاه بین‌المللی امام خمینی قزوین- است که نتایج آن در مجله‌ی Polymer Research ( جلد ۲۱، شماره ۳۵۵، ماه فوریه، سال ۲۰۱۴، صفحات ۱ تا ۱۴) انتشار یافته است.
این ابرجاذب‌های چند سازه‌ای گزینه‌ی مناسبی برای کاربرد در صنایع کشاورزی، نساجی، بتن‌سازی ، تصفیه آب، دارویی و آرایشی بهداشتی خواهند بود.
قناعت در پایان عنوان کرد: «در حال حاضر، عملکرد این نانوهیدروژل‌ها بر خواص تازه و سخت شده‌ی ملات سیمانی خودمتراکم در مرکز تحقیقاتی صنعت ساختمان (CCRC) دانشگاه آزاد اسلامی قزوین، در دست بررسی است».
این تحقیقات حاصل همکاری فرشته قناعت و دکتر حسین قاسم‌زاده- عضو هیئت علمی دانشگاه بین‌المللی امام خمینی قزوین- است که نتایج آن در مجله‌ی Polymer Research ( جلد ۲۱، شماره ۳۵۵، ماه فوریه، سال ۲۰۱۴، صفحات ۱ تا ۱۴) انتشار یافته است.
