محموله‌های نانومتری(1)

معرفی،خواص وکاربردهای نانو کپسولها

درواقع نانوکپسول‌ به هر نانوذره‌ای گفته می‌شود که دارای یک پوسته و یک فضای خالی جهت قرار دادن مواد مورد نظر در داخل آن باشد.  نانوکپسول ها می توانند در قرار دادن مایعات در محفظه های نانومتری، بسته بندی نانوذرات، جلوگیری از تماس ترکیبات فعال شیمیایی با بافت های داخلی بدن، ایجاد محافظت محیطی و سازگاری با مواد دیگر و آسان کردن کار با نانومواد کاربرد داشته باشند. نانوکپسول ها به سبب گستردگی کاربردهایشان توسعه زیادی پیدا کرده اند. امروزه حتی مولکول هایی مانند DNA یا سلول ها در داخل کپسول قرار می گیرند و بیوکپسول ها را ایجاد می کنند.

نانوکپسول های طبیعی ومصنوعی

نانوکپسول ها در طبیعت نیز ساخته می شوند؛ فسفولیپیدها هنگامی که در یک محیط آبی قرار گیرند، خود به خود کپسول هایی را شکل می دهند که قسمت های آب گریز مولکول در درون آن ها واقع می شود و لذا از تماس با آب محافظت می شوند. اولزوم ها نیز کپسول هایی ایده آل هستند که ذخیره روغن در دانه گیاهان روغنی را بر عهده دارند. 99 درصد اولزوم های طبیعی روغن است و پروتئین ها و فسفولیپیدها 1 درصد آن را تشکیل می دهند اولزوم ها ابعادی بین 1/0 تا 5/2 میکرومتر دارند. کپسول های مصنوعی ساخته بشر به نام لیپوزوم ها با اجسام چرب برای جابه جایی مواد استفاده می شوند. در مواد آرایشی از لیپوزوم های مصنوعی برای رهایش کنترل شده مواد با محافظت در برابر محیط بیرونی استفاده می گردد.

انواع نانوکپسول ها

انواع مختلفی از نانو کپسول ها وجود دارد که معروف ترین آن ها عبارت اند از:  نانوكپسول‌های پلیمری  و نانوکپسول های امولسیونی.

نانوکپسول‌های پلیمری

از پلیمرها برای ساخت نانوکپسول‌ها نیز استفاده می شود. فرآیند اصلی ساخت این نانوکپسول‌ها پلیمریزاسیون امولسیونی می‌باشد. هم اکنون می‌توان نانوکپسول‌های پلیمری را در اندازه‌ها و اشکال گوناگون و در مقادیر مناسب تولید کرد. سپس با الصاق یا جایدهی یک مولکول خاص در دیواره این نانوکپسول‌ها، آنها را "کارکردی" نمود.

 نانوكپسول‌های كربنی

این نانوکپسول‌ها می‌توانند به صورت ماشه یك سیستم دارورسانی هدفمند عمل كرده و در پاسخ به یک زیست‌مولکول خاص، محتوای نانوکپسول را آزاد نمایند. کپسول‌های پلیمری بر خلاف نانوامولسیون‌ها با پیوندهای کووالانسی قدرتمندی به یکدیگر می‌چسبند و بنابراین از استحکام خاصی برخوردارند. بسیاری از نانوکپسول‌ها در هر دو شکل مایع و خشک پایدارند.

شمای یك مولكول بدام افتاده در نانوكپسول

برای داروسازی به جای مکانیسم ماشه‌کشی، می‌توان محموله را- در صورت ریز بودن مولکول محموله- با مکانیسم ساده نفوذ رها کرد، یا به صورت تخریب طبیعی و یا به کمک امواج ماوراء صوت آن را باز کرد.ساخت نانوکپسول‌ها نوعی از خودآرایی محسوب می‌شود.

نانوکپسول امولسیونی

نانوامولسیون‌ها از مولکولهای سورفکتانت، نظیر فسفولیپیدها که از یک طرف آبگریز (هیدورفوبیک) و از یک سمت آب‌دوست (هیدروفیلیک) هستند تشکیل می‌شوند. هنگامی که این مولکول‌‌ها در یک محیط آبی قرار گیرند، خود به خود کپسولهایی را شکل می‌دهند که قسمت‌های آب‌گریز مولکول در درون آنها واقع می‌شود و لذا از تماس با آب محافظت می‌شوند. لیپوزوم‌ها ساختارهایی از جنس چربی هستند که در این دسته قرار می‌گیرند.

 لیپوزوم ( دو لایه چربی یك قطره آب را احاطه كرده‌اند)

این تركیبات در دارورسانی ساده‌تر از طریق وریدی و خوراكی و همچنین برای رهایش كنترل‌شده وتاخیری آفت‌كشها كاربرد دارند. از مصارف دیگر این تركیبات می‌توان به كاربرد آنها در پودرهای رختشویی خوشبوكننده لباس و افزایش طول عمر آنزیمها در خارج از سلول اشاره كرد.

از نانو کپسول های امولسیونی به طور وسیعی میتوان در صنایع آرایشی استفاده کرد.این نانو کپسول ها دارای یک سر آب دوست و یک سر آب گریز هستند.بنابراین میتوانند هم در چربی و هم در آب حل شوند.این خاصیت سبب میشود کیفیت ماده آرایشی به هنگام عرق کردن یا خیس شدن با آب حفظ شود.

نانوامولسیون( یك لایه چربی هسته چربی یا آبی را احاطه كرده است)

ویژگی های نانو کپسول ها

نانو کپسول ها میتوانند آب دوست یا آب گریز باشند.این خاصیت سبب میشود تا رفتاری کاملا هوشمند داشته باشند.به این معنا که نانو کپسول های آب دوست میتوانند در آب حل شوند و برعکس ونانو کپسول های آب گریز میتوانند در چربی حل شوند و درآب حل نشوند.از این خاصیت نانو کپسول ها به طور وسیعی در دارو سازی هدفمند به نقطه خاصی از بدن بیمار استفاده میشود.در شیوه دارو رسانی سنتی با مصرف دارو مواد شیمیایی آن در کل بدن پخش میشود و علاوه بر این که بخش ناچیزی از آن به بخش بیمار بدن میرسد احتمالا صدماتی نیز به بخش های سالم بدن وارد میسازد.

در این حالت بخش های دیگر بدن از تاثیر دارو در امان خواهند بود.نانوکپسول ها به لحاظ اندازه از محدوده چند میکرومتر تا زیر ابعاد میکرومتری متغیر بوده وهمان طور که گفتیم در شبکه های سه بعدی پلیمرهای آبدوست و آب گریز وجود دارنددرحالی که میکروکپسول ها به عنوان یک فاز جداگانه پلیمری در محدوده اندازه 1 میلی متر تا 1 میکرومتر تعریف می شوند. نانوکپسول ها به خاطر خصوصیت ذاتی متورم شدن و برگشتن سریع به حالت اولیه در اثر پاسخ به عواملی نظیر دما، ترکیب حلال، اسیدیته محلول، نور، فشار، میدان مغناطیسی، افزودنی های شیمیایی خاص و میدان الکتریکی جاذبه های زیادی را برای ایجاد مواد هوشمند برای کاربردهای زیستی و پزشکی پیدا کرده اند. به طور کلی مولکولی های فعال زیستی در کاربردهای درمانی به خاطر قابلیت انحلال پایین، دسترسی محدود و از بین رفتن سریع استفاده می شوند.

گاهی اوقات نانوکپسول ها بخشی از ژل های پلیمری هستند که استفاده از آن ها یکی از روش های انتقال دارو است. ژل ها به دو نوع اصلی تقسیم می شوند: ژل های شیمیایی و ژل های فیزیکی.

نانوکپسول ها و میکروکپسول ها از طریق پیوندهای کووالانسی در شبکه های سه بعدی پایدار غیرقابل انحلال در آب (ژل شیمیایی) یا از طریق پیوندهای هیدروژنی، واندروالسی و پخش شدن زنجیره های پلیمری از طریق تشکیل مناطق کریستالی نانوکپسول های ناپایدار فیزیکی به وجود می آیند (ژل فیزیکی).

امکان حمل دارو، خصوصیات مکانیکی، شفافیت و امکان تورم از خصوصیات ژل ها است که آن ها را برای دارورسانی مناسب می کند. ژل های فیزیکی محکم هستند ولی در دمای بالا یا در یک حلال ثبات خوبی ندارند. با کار روی ساختمان ژل ها، می تواند ساختار مناسبی را ایجاد کرد که همه عیوب را بر طرف کند.

این ساختارها کاربردهای زیادی پیدا کرده اند که به مواردی از آن ها اشاره می شود:

پزشکی : جراحی صورت، غضروف مصنوعی، مفاصل، لنز مصنوعی و مواد مورد مصرف برای جراحی دندان

محصولات درمانی: سیستم های دارورسانی، پانسمان های زخم، افزودنی ها در پزشکی

موادغذایی: غذاهای رژیمی و سلامت محصول

محصولات صنعتی: مواد پوششی، جایگزین پلاستیک یا سیلیکون، بهبود مواد خام، بهبود منسوجات، بهبود کاغذ

محصولات خانگی: آرایش مو، شوینده ها، نرم کننده ها

وسایل برقی: باتری، مواد کاربردی برای الکترونیک

هیدورژل ها زنجیره های پلیمری آب دوستی هستند که قابلیت ویژه ای در متورم شدن در محیط آبی دارند. به طور کلی همه پلیمرهای قابل حل در آب گروه های عاملی شیمیایی نظیر –SO2H,- CONH2,- NH2,- COOH, -OH دارند که می تواند هیدروژل ها را تولید کند. از جمله خواص منحصر به فرد هیدروژل ها می توان قابلیت بالای متورم شدن در آب، آب دوستی و زیست سازگاری دانست.

    ادامه دارد...

منبع: nanowerk -radiation - azonano -nano-nanoclub-

کتاب آشنایی با فناوری نانو)1مقیاس نانو،ابزارها،نانومواد،رویکردهای ساخت)-سلیمی،طاهری،احمدوند