توليد و مشخصه يابي پانسمان نانوهيدروژل هوشمند بر پايه فسفين اكسيد براي پايش رنگي pH زخم

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نساجي

دكتري

مديريت مؤثر زخم، به‌ويژه با تشخيص به‌موقع عفونت‌ها و نظارت مستمر بر وضعيت زخم، نقشي حياتي در بهبود وضعيت بيماران ايفا مي‌كند. در اين پژوهش، با هدف توسعه پانسماني هوشمند با قابليت تشخيص بصري عفونت و رهايش كنترل‌شده دارو، از بستر‌هاي هيدروژلي و نانوالياف هيدروژلي با ساختار شبكه‌اي درهم‌نفوذكننده (IPN) و رنگينه‌هاي حساس به pH بهره‌گيري شد. ابتدا سه نوع هيدروژل شفاف و فسفات‌محور با قابليت حساسيت به pH سنتز گرديد و ويژگي‌هايي نظير مورفولوژي، رفتار تورمي و پايداري آن‌ها مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل از آزمون تورم نشان داد كه تمامي هيدروژل‌ها از نوع هيدروژل‌هاي حساس به pH از نوع كاتيوني محسوب مي‌شوند؛ به‌طوري‌كه در محيط اسيدي متورم و در محيط بازي منقبض مي‌شوند. با اين حال، Gel-B نسبت به Gel-A حساسيت كمتري نشان داد؛ به‌گونه‌اي كه تورم Gel-B در pH اسيدي حدود 40% كمتر از Gel-A و در pH بازي حدود 200% بيشتر بود كه اين افزايش به حضور گروه‌هاي هيدروكسيل نسبت داده شد. هر دو نمونه Gel-A و Gel-B در محيط‌هاي اسيدي و بازي از پايداري مناسبي برخوردار بودند، اما Gel-C در pH برابر 10 پس از 6 ساعت به‌طور كامل حل شد. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) نشان داد كه Gel-A داراي ساختار متخلخل با منافذ بزرگ بوده، در حالي‌كه Gel-B ساختاري صفحه‌اي با ديواره‌هاي ضخيم دارد. نتايج حاصل از بررسي سميت و تنش سلولي نشان داد كه هيدروژل‌هاي سنتزي از زيست‌سازگاري مطلوبي برخوردار بوده و فاقد خاصيت تحريك‌زايي هستند. در ادامه، به‌منظور ارزيابي ويژگي‌هاي مكانيكي اين هيدروژل‌ها، آزمون استحكام فشاري انجام شد. نتايج اين آزمون نشان داد كه هيدروژل Gel-A از شكنندگي بالايي برخوردار است، به‌طوري‌كه ميزان تنش فشاري آن حدود 14 كيلوپاسكال اندازه‌گيري شد. در مقابل، هيدروژل Gel-B عملكرد مكانيكي بسيار بهتري از خود نشان داد و با افزايش حداقل 16 برابري، تنش فشاري قابل‌توجهي را تحمل كرد. به‌منظور ارتقاء قابليت كاربردي و سهولت استفاده از اين هيدروژل‌ها به‌عنوان پانسمان زخم، در مرحله بعد، بستر‌هاي نانوليفي هيدروژلي با ساختار Full-IPN از پلي‌وينيل الكل (PVA) زيست‌سازگار و مونومرهاي تشكيل‌دهنده Gel-A و Gel-B از طريق فرآيند الكتروريسي تهيه شدند. به‌منظور ايجاد اتصالات عرضي شيميايي در PVA، از اسيد سيتريك به‌عنوان عامل كراس‌لينك‌كننده سبز و غيرسمي همراه با عمليات حرارتي استفاده شد. افزايش نسبت Gel-A به PVA موجب افزايش تدريجي قطر نانوالياف هيبريدي شد؛ به‌طوري‌كه در نسبت 1:1، قطر نانوالياف تقريباً دو برابر شد كه بيانگر حضور مؤثر Gel-A در ساختار نانواليافي است. در مقابل، تغييرات قطر در نمونه‌هاي PVA/Gel-B مشاهده نشد كه به مهاجرت سطحي منومرها و تشكيل هيدروژل در سطح نانوالياف نسبت داده مي‌شود. آزمون BET كاهش حجم حفرات و سطح مخصوص نانوالياف هيدروژلي با ساختار Full-IPN را نسبت به نمونه‌هاي PVA تأييد كرد؛ نتايجي كه با تصاوير SEM نيز هم‌خواني دارد. همچنين، آزمون زتاي پتانسيل سطحي نشان داد كه نانوالياف داراي شبكه دوگانه رفتار كاتيونيك-آنيونيك دارند، در حالي‌كه نانوالياف PVA رفتار آنيوني از خود نشان دادند. به‌منظور توسعه يك سامانه بصري پايدار براي تشخيص سريع عفونت، از رنگينه‌هاي حساس به pH در محدوده فيزيولوژيكي پوست و زخم‌هاي عفوني استفاده شد. در اين راستا، دو رويكرد مورد بررسي قرار گرفت: در روش نخست، رنگينه‌هاي داراي گروه 2-هيدروكسي‌اتيل‌سولفونيل (GJM-492 و 1H3S) به‌صورت كووالانسي در بسترهاي نانوليفي تثبيت شدند. در روش دوم، از رنگينه برموتيمول بلو (BTB) بهره گرفته شد و به‌منظور جلوگيري از خروج آن از بستر نانوليفي، عامل كمپلكس‌كننده كاتيوني پلي‌دي‌آليل‌دي‌متيل‌آمونيوم كلرايد (PDADMAC) به‌كار گرفته شد. سپس، رفتار هالوكروميك بسترهاي نانوليفي در محدوده‌هاي مختلف pH مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد بسترهاي رنگي با حفظ رنگينه در ساختار نانوليفي، تغييرات pH زخم را به‌صورت بصري تشخيص داده و اطلاعات مؤثري ارائه مي‌دهند؛ بنابراين گزينه‌اي مناسب براي پانسمان‌هاي هوشمند تشخيصي هستند.

236176

مهندسي نساجي- شيمي نساجي و علوم الياف

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان