نانوکامپوزیت مگنتیت/سیلیکا/ نقاط کوانتومی کربنی، بمنظور استفاده برای دارورسانی هدفمند ملاتونین

محورهای موضوعی : بیومواد

آیدا فایقی نیا ¹ , حسین نورانیان ² , حسین اسلامی ³

1 - پژوهشگاه مواد وانرژی
2 - هیات علمی/پژوهشگاه مواد و انرژی
3 - دانشجوی ارشد مواد / پژوهشگاه مواد و انرژی

تاریخ دریافت : 1399/02/08 تاریخ پذیرش : 1402/10/18 تاریخ انتشار : 1402/09/01

کلید واژه: کربن, مگنتیت, سیلیکا, دارو رسانی, ملاتونین,

چکیده مقاله :

در دارو رسانی هدفمند، دارو در نقطه و شرایط خاص و مورد نظر رهاسازی می شود، در این پژوهش از هسته های مگنتیت(خاصیت مغناطیس‌پذیری اشباع بالا (emu.g-159)) برای هدفمند کردن سامانه‌دارویی استفاده شد. ابتدا نانو ذرات مگنتیت به روش هم رسوبی از نمک‌های کلریدی دو و سه ظرفیتی آهن (FeCl2 وFeCl3) سنتز شدند، سپس سیلیکاهای مزومتخلل (با قطر تخلخل nm13(به روش استوبر از منبع سیلیکایی تترا اتیل اورتو سیلیکات (TEOS) روی هسته‌های مگنتیتی بشکل کره تشکیل شد، پس از آن نقاط کوآنتومی کربنی که به روش هیدرومال از اسید سیتیرک سنتز شده بودند و اثر ناپذیری سطح آنها بوسیله دی اتیل آمین صورت پذیرفته بود، در حفره‌های سیلیکا با روش جذب فیزیکی جایگذاری شد، داروی مؤثره ملاتونین(46/6 میلی‌گرم ملاتونین در 100 میلی‌گرم از سامانه دارویی) نیز به روش جذب فیزیکی روی این سامانه بارگذاری شد و نحوه رهایش این دارو با روش رهایش از کیسه دیالیز در محیط شبیه سازی شده خون و بافت سرطانی بدقت مورد بررسی قرار گرفت و بهره کوآنتومی سامانه نیزحدود 40% مشخص شد. نتایج نشان داد بارگذاری داروی ملاتونین و نقاط کوآنتومی کربن به خوبی روی نانو ذرات سیلیکا با هسته های مگنتیتی انجام شد و این سامانه در شرایط دمایی نیز به میزان 30% دارو را آزاد می کند.

چکیده انگلیسی:

In targeted drug delivery, the drug is released at specific points and conditions, and in this study, magnetite nuclei were used to target the drug system. First, magnetite nanoparticles were synthesized by co-precipitation of two- and three coordinated iron chloride salts (FeCl2 and FeCl3).Carbon dioxide quantum dots, which had been hydrolyzed by citric acid and whose surface was ineffective by diethylamine, were then placed in silica cavities by physical absorption. The effective drug melatonin was also loaded on the system by physical absorption, and the method of releasing this drug by dialysis bag was carefully examined in the simulated environment of blood and cancer tissue, and the quantum yield of the system was determined. The accuracy of the operations performed by electron microscopy, nitrogen uptake and absorption, factor characterization, X-ray diffraction, magnetometry and infrared spectroscopy were investigated. The results showed that the loading of melatonin and carbon quantum dots was well performed on silica nanoparticles with magnetite nuclei, and the system also releases the drug well at room temperature.

منابع و مأخذ:

[1] ا. بی‌غم، "تولید و مشخصه‌یابی منیزیم سیلیکات مزوحفره جهت کاربرد‌های رهایش کنترل شده دارو"، فرایندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 12، شماره 1، شماره پیاپی 44، صفحه 86-88، بهار 1397.

[2] م. رفیعی نیا، ا. یزدانی چم زینی، ب. موحدی و ح. صالحی، "سنتز و ارزیابی سمیت سلولی نانو‌الیاف شیشه‌ی زیستی تهیه شده به روش الکترو‌ریسی جهت ساخت داربست‌ مهندسی بافت"، فرایندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 9، شماره 3، صفحه 145-54، پاییز 1394.

[3] R. Narayan, U. Y. Nayak, A. M. Raichur & S. Garg, "Mesoporous silica nanoparticles: A comprehensive review on synthesis and recent advances", Pharmaceutics, vol. 10, no. 3, pp. 1–49, 2018.

[4] L. Shen, B. Li & Y. Qiao, "Fe3O4 nanoparticles in targeted drug/gene delivery systems", Materials (Basel), vol. 11, no. 2, pp. 1–29, 2018.

[5] M. L. Chen, Y. J. He, X. W. Chen, and J. H. Wang, "Quantum dots conjugated with Fe3O4-filled carbon nanotubes for cancer-targeted imaging and magnetically guided drug delivery", Langmuir, vol. 28, no. 47, pp. 16469–16476, 2012.

[6] Y. Li et al, "Melatonin-loaded silica coated with hydroxypropyl methylcellulose phthalate for enhanced oral bioavailability: Preparation, and in vitro-in vivo evaluation", Eur. J. Pharm. Biopharm, vol. 112, no. November, pp. 58–66, 2017.

[7] Y. Li et al, "Melatonin for the prevention and treatment of cancer", Oncotarget, vol. 8, no. 24, pp. 39896–39921, 2017.

[8] G. A. Bubenik, "Gastrointestinal melatonin: Localization, function, and clinical relevance", Dig. Dis. Sci, vol. 47, no. 10, pp. 2336–2348, 2002.

[9] J. Liu, F. Huang & H. W. He, "Melatonin effects on hard tissues: Bone and tooth", Int. J. Mol. Sci, vol. 14, no. 5, pp. 10063–10074, 2013.

[10] P. Zrazhevskiy, M. Sena & X. Gao. "Designing multifunctional quantum dots for bioimaging, detection, and drug delivery", Chemical Society Reviews vol. 39, no. 11, pp. 4326-4354, 2010.

[11] S. Sun & H. Zeng, "Size-controlled synthesis of magnetite nanoparticles", J. Am. Chem. Soc, vol. 124, no. 28, pp. 8204–8205, 2002.

[12] X. Sun et al, "Size-controlled synthesis of magnetite (Fe3O4) nanoparticles coated with glucose and gluconic acid from a single Fe(III) precursor by a sucrose bifunctional hydrothermal method", J. Phys. Chem. C, vol. 113, no. 36, pp. 16002–16008, 2009.

[13] A. Doadrio, A. Salinas, J. Sánchez-Montero & M. Vallet-Regí, "Drug release from ordered mesoporous silicas", Curr. Pharm. Des, vol. 21, no. 42, pp. 6213–6819, 2015.

[14] M. Martínez-Carmona, Y. K. Gun’ko & M. Vallet-Regí, "Mesoporous silica materials as drug delivery: ‘the nightmare’ of bacterial infection", Pharmaceutics, vol. 10, no. 4, pp. 1–29, 2018.

[15] S. Ray et al, "Dendrimer-and copolymer-based nanoparticles for magnetic resonance cancer theranostics", Theranostics, vol. 8, no. 22, pp. 6322–6349, 2018.

[16] F. Salahpour Anarjan, "Active targeting drug delivery nanocarriers: Ligands", Nano-Structures & Nano-Objects, vol. 19, p. 100370, 2019.

[17] J. Estelrich, E. Escribano, J. Queralt & M. A. Busquets, "Iron oxide nanoparticles for magnetically-guided and magnetically-responsive drug delivery", Int. J. Mol. Sci, vol. 16, no. 4, pp. 8070–8101, 2015.

[18] S. N. Baker & G. A. Baker, "Luminescent carbon nanodots: emergent nanolights", Angew. Chem, Int. Ed, 49, 6726-6744, 2010.

[19] H. C. Zhang, H. Ming, S. Lian, H. Huang, H. Li, L. Zhang, Y. Liu, Z. Kang & S. T. Lee, "Fe2O3 / carbon quantum dots complex photocatalysts and their enhanced photocatalytic activity under visible light", Dalton Trans, vol.40, pp.10822-10825, 2011.

[20] S. Zhu, Y. Song, X. Zhao, J. Shao, J. Zhang & B. Yang, "The photoluminescence mechanism in carbon dots (graphene quantum dots, carbon nanodots, and polymer dots): current state and future perspective", Nano Res, vol. 8, no. 2, pp. 355–381, 2015.

[21] A. Carrillo-Vico, P. J. Lardone, N. Álvarez-Śnchez, A. Rodrĩguez-Rodrĩguez & J. M. Guerrero, "Melatonin: Buffering the immune system", Int. J. Mol. Sci, vol. 14, no. 4, pp. 8638–8683, 2013.

[22] R. J. Reiter, J. C. Mayo, D. X. Tan, R. M. Sainz, M. Alatorre-Jimenez & L. Qin, "Melatonin as an antioxidant: under promises but over delivers", J. Pineal Res, no. June, pp. 253–278, 2016.

متن کامل:



 

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، سال هفدهم –  شماره سوم –  پاییز 1402 (شماره پیاپی 66)، ص­ص. 51-62
	فصلنامه علمی پژوهشی فرآیندهای نوین در مهندسی مواد ma.iaumajlesi.ac.ir

نانوکامپوزیت مگنتیت/سیلیکا/ نقاط کوانتومی کربنی، به‌منظور استفاده در دارورسانی هدفمند ملاتونین

 

مقاله پژوهشی

 آیدا فایقی نیا1*، حسین نورانیان2، حسین اسلامی3

1- دانشیار، پژوهشکده سرامیک، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران.

2- دانشیار، پژوهشکده سرامیک، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران.

3- دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی مواد سرامیک، پژوهشکده سرامیک، پژوهشگاه مواد و انرژی، کرج، ایران.

*[e-mail]

 

اطلاعات مقاله		چکیده
دریافت: 01/06/1399 پذیرش: 08/02/1399		در دارورسانی هدفمند، دارو در نقطه و شرایط خاص و موردنظر رهاسازی می‌شود، در این پژوهش از هسته‏های مگنتیت خاصیت مغناطیس پذیری اشباع بالا (emu.g-159) برای هدفمند کردن سامانه دارویی استفاده شد. ابتدا نانو ذرات مگنتیت به روش هم رسوبی از نمک‌های کلریدی دو و سه ظرفیتی آهن (FeCl2 و FeCl3) سنتز شدند، سپس سیلیکاهای مزومتخلل (با قطر تخلخل nm13) به روش استوبر از منبع سیلیکایی تترا اتیل اورتو سیلیکات (TEOS) روی هسته‌های مگنتیتی به شکل کره تشکیل شد، پس از آن نقاط کوآنتومی کربنی که به روش هیدرومال از اسید سیتیرک سنتز شده بودند و اثر ناپذیری سطح آنها به‌وسیله دی اتیل آمین صورت پذیرفته بود، در حفره‌های سیلیکا با روش جذب فیزیکی جای گذاری شد، داروی مؤثره ملاتونین (46/6 میلی­گرم ملاتونین در 100 میلی‌گرم از سامانه دارویی) نیز به روش جذب فیزیکی روی این سامانه بارگذاری شد و نحوه رهایش این دارو با روش رهایش از کیسه دیالیز در محیط شبیه‌سازی شده خون و بافت سرطانی به‌دقت مورد بررسی قرار گرفت و بهره کوآنتومی سامانه نیز حدود 40% مشخص شد. نتایج نشان داد بارگذاری داروی ملاتونین و نقاط کوآنتومی کربن به‌خوبی روی نانو ذرات سیلیکا با هسته‏های مگنتیتی انجام شد و این سامانه در شرایط دمایی نیز به میزان 30% دارو را آزاد می‌کند.
کلید واژگان: سیلیکا مگنتیت کربن ملاتونین دارورسانی

 

Magnetite -Silica-Quantum Dot Carbon Nano Composite to Use in Melatonin Drug Delivery

 

 Aida Faeghinia1*, Hossein Nouranian2, Mojtaba Eslami3

1- Assoc. Prof., (Merc) Materials and Energy Research Center, Ceramic Division, Karaj, Iran.

2- Assoc. Prof., (Merc) Materials and Energy Research Center, Ceramic Division, Karaj, Iran.

3- MS.Student, Materials and Energy Research Center, Ceramic Division, Karaj, Iran.

* [e-mail]

 

Abstract		Article Information
In targeted drug delivery, the drug is released at specific points and conditions, and in this study, magnetite nuclei were used to target the drug system. First, magnetite nanoparticles were synthesized by co-precipitation of two- and three coordinated iron chloride salts (FeCl2 and FeCl3). Carbon dioxide quantum dots, which had been hydrolyzed by citric acid and whose surface was ineffective by diethylamine, were then placed in silica cavities by physical absorption. The effective drug melatonin was also loaded on the system by physical absorption, and the method of releasing this drug by dialysis bag was carefully examined in the simulated environment of blood and cancer tissue, and the quantum yield of the system was determined. The accuracy of the operations performed by electron microscopy, nitrogen uptake and absorption, factor characterization, X-ray diffraction, magnetometry and infrared spectroscopy were investigated. The results showed that the loading of melatonin and carbon quantum dots was well performed on silica nanoparticles with magnetite nuclei, and the system also releases the drug well at room temperature.		Original Research Paper Dor:
		Keywords: Silica Magnetite Carbon Melatonin Drug Delivery

 

 

1- مقدمه

این پژوهش به ساخت سیستم دارورسانی هدفمند و قابل ردیابی اختصاص دارد و از هورمون ملاتونین1 به‌عنوان داروی بارگذاری شده استفاده می‌کند چراکه هورمون ملاتونین دامنه کاربردی وسیعی در بدن انسان دارد و تأثیرات مثبت و قابل‌توجهش در درمان سرطان و تعداد بی‌شماری از بیماری‌های دیگر اخیراً نظرات زیادی را به خود جلب کرده است. نقش نانو ذرات مگنتیت به‌عنوان حامل‌های دارورساني به خاطر داشتن ویژگی‌های منحصربه‌فرد علاوه بر ویژگی‌های معمول در ساير نانو مواد پررنگ‌تر است، اين نانو ذرات كه بخش بزرگي از نانو مواد را به خود اختصاص می‌دهند، پتانسيل انقلاب در بخش تشخيص و درمان‌های باليني را به سبب خواص منحصربه‌فرد از جمله تكانه تشديد شده مغناطيسي و سوپر پارامغناطيسي و نيز قدرت برهم‌کنش‌های زيستي در سطوح سلولي مولكولي، جداسازي ساده با ميدان مغناطيسي، در دسترس بودن و ارزانی را دارا می‌باشند [1]. اين خواص موجب كاربرد آسان اين نانو ذرات با كمك يك ميدان مغناطيسي خارجي و جذب بیشتر توسط بافت هدف و در نتيجه درمان مؤثرتر در دوزهاي درماني مطلوب می‌شود. طراحي سیستم‌های دارورساني مغناطيسي نياز به در نظر گرفتن بسياري از عوامل دارد، به‌عنوان مثال، خواص مغناطيسي و اندازه ذرات، قدرت ميدان مغناطيسي، ظرفيت داروي در حال بارگذاري، امکان دسترسي به بافت هدف و يا ميزان حضور مؤثر در جريان خون [2]. نانو ذرات مگنتیت با توجه به ویژگی‌های مطلوبشان، تنها نوعي از نانو ذرات مغناطيسي است كه توسط وزارت بهداشت و تغذيه براي استفاده درمانی تأیید شده است [3]. نانو ذرات مگنتیت از طريق سنتز تك مرحله‌ای به روش هم رسوبي قليايي از نمک‌های آهن دو و سه ظرفيتي به دست می‌آیند. ثبات شيميايي در شرايط فيزيولوژيكي و امكان اعمال تغيير شيميايي با اعمال پوشش‌های مختلف بر هسته اكسيد آهن از جمله خواص ارزشمند اين ذرات است [2].

در شرايط معمولي سطح نانو ذرات به‌راحتی اكسيد می‌شود كه خواص آنها را به‌شدت تحت تأثیر قرار می‌دهد. براي جلوگيري از اكسايش ناخواسته و تجمع از روش‌های مختلف محافظت و پوشش دهي استفاده می‌شود. با اعمال پوشش، مقدار نيروهاي دافعه زياد شده و از تجمع و انباشتگي جلوگيري می‌شود. پوشش‌های كربني، سيليكا، فلزي، اكسيد فلزات، پليمرهاي آلي و مواد فعال در سطح از جمله آنها هستند [4]. عموماً نقاط کوآنتومی کربن حاوی گروه‌های اسید کربوکسیلیک بسیاری بر روی سطح خود هستند و به همین دلیل، حلالیت عالی در آب داشته و برای عامل دار شدن توسط انواعی از گونه‌های آلی، پلیمری، معدنی و یا زیستی مناسب می‌باشند [4]. براین اساس، امکان طراحی سیستم‌های پیچیده کاتالیزوری، بر پایه نقاط کوآنتومی کربن، به‌منظور استفاده مؤثر، مفید و مقرون‌به‌صرفه از تمام طیف نور خورشیدی فراهم گردیده است. این امر در ابعاد بزرگ‌تر اندازه ذرات امکان‌پذیر نبوده و خاصیت فلوئورسانسی نیز مشاهده نمی‌شود. همچنین ازآنجاکه اندازه ذرات کربن نانو دات‌ها کمتر از nm 10 می‌باشد، خاصیت کاتالیزوری به دلیل دارا بودن سطح ویژه بیشتر، افزایش می‌یابد [5].

در سال 2012 چن و همکاران2 با استفاده از کربن نانو تیوب‌ها و ذرات مگنتیت سیستم دارورسانی برای داروی دوکسوربیسین3 طراحی و ساختند و نشان دادند در این سیستم مقادیر قابل‌توجهی از این دارو، می‌تواند درون خود بارگذاری کند و همچنین برای کاربردهای تشخیصی مناسب و کارآمد باشد و به‌صورت هدفمند دارو را به نقطه موردنظر در بدن برساند [5]. در روش‌های سنتز پایین به بالا مانند روش‌های اکسیداسیون احتراقی، هیدروترمال، مایکروویو فراصوت و از طریق واکنش‌های شیمیایی منابع کربنی غیر گرافیتی به نانو ذرات گرافیتی تبدیل شوند. این نقاط کوآنتومی کربن حاصله لومینسانس بوده و می‌تواند از منابع زیست سازگار تهیه شود. در این پژوهش نیز، از روش پایین به بالا، برای سنتز نقاط کوآنتومی کربن استفاده شد [6]. ملاتـونین دامنه تـأثیرگذاری بسیـار وسیعی دارد و از هورمـون­های کلیدی بدن پستـانداران است. تقریباً همه سلول­های بدن گیرنده ملاتونین را دارند و ملاتونین در هر بخش و ارگان وظیفه­ای ویژه بر عهده دارد [7]. 

در پژوهشی که توسط یوآن لی و همکاران در سال ۲۰۱۶ صورت گرفت، بارگذاری داروی ملاتونین بر روی دارو رسان سیلیکا بررسی و آزمایش شد و نشان داده شد که سیلیکا می‌تواند دارو رسان مناسبی در سیستم‌های نوین دارورسانی برای داروی ملاتونین باشد. در این پژوهش بالاترین حد بارگذاری ملاتونین در غلظت 40 میلی‌گرم بر سی‌سی ملاتونین و غلظت 50 میلی‌گرم بر سی‌سی سیلیکای مزوپور صورت می‌گیرد و مقدار بارگیری می‌تواند تا 13 میلی‌گرم از داروی ملاتونین در یک سی‌سی از محلول با مشخصات غلظتی ذکر شده باشد [7].

فعال شدن گيرنـده­هاي ملاتـونين، بـا افزايش آزاد شدن بـرخي سيتوکين­هاي مهارکننده سيستم ايمني در اثر استرس، سبب پيشگيري از بيماري­هاي مهلک می‌شوند. تيموس يکي از بافت‌های هدف ملاتونين است که از بين رفتن و کاهش سلول‌های آن با افزايش سن، از دلايل کاهش توانايي سيستم ايمني در سالمندي است. بسياري از پژوهش­هاي اخير نشان داده­اند تغيير فصول سال روي عملکرد سيستم ايمني تأثیر می‌گذارد که در اين راستا نیز ملاتونين نقش مهمي دارد[8]. ملاتونين قوی‌تر از ويتامين E، مانيتول4، گلوتاتيون5 و دو برابر کارآمدتر از استرولوکس6 براي پاکسازي راديکال­هاي آزاد ناشي از اکسيداسيون اسيدهاي چرب غیراشباع است. توليد و آزاد شدن بيشتر هورمون‌ها، يک الگوي زماني يا دوره ۲۴ ساعته را نشان می‌دهد و عوامل مربوط به شيوه زندگي مانند کارهاي شيفتي در شب و اختلالات خواب يا استفاده از تلويزيون و يا کامپيوتر یا موبایل تا نيمه­هاي شب،يا تماس با عوامل خاص مانند نور در شب که ريتم شبانه‌روزی را مختل مي­کند سبب تغيير عملکرد غدد درون‌ریز شده و تنظيم هورمون­هاي توليدمثل را نيز تغيير می‌دهد که اين امر به‌طور معمول عامل بيماري­هاي وابسته به هورمون، مانند سرطان سينه يا سرطان پروستات است[9]. برداشتن غده پينه­آل، رشد تومور را افزايش داده و مصرف ملاتونين، اين اثر را معکوس کرده و تومور زایی ناشي از مواد سرطان‌زا را مهار می‌کند. ملاتونین از راه مهار ميتوز و تنظيم فعاليت گیرنده‌های موجود در سلول‌های توموري، سبب كاهش رشد سلول‌های توموري می‌شود [10].

در پژوهشي مشاهده گرديد با افزودن ملاتونين به تاموکسيفن7، گسترش بيماري آهسته‌تر شد. در بررسي ديگري نيز مصرف دوزهاي بالايي از ملاتونين (۷۰۰ میلی‌گرم در روز) کاهشي گذرا در اندازه برخي توده‌های توموري داشته است. هم‌چنین، گفته می‌شود افزودن ملاتونين به شیمی‌درمانی و راديوتراپي، سبب کاهش آسيب سلول‌های خوني شده و درمان را قابل‌تحمل‌تر می‌کند. پژوهش نشان داده، ميزان ملاتونين سرم و ادرار در زنان مبتلا به سرطان سينه، پايين است و تجويز ملاتونين، سبب مهار رشد تومورهاي پستاني می‌گردد [10].

همچنین در پژوهشی دیگر، پاول زراژوسکی و مارک سنا در دانشگاه واشنگتن نشان دادند که نقاط کوآنتومی کربن چگونه در دارورسانی نوین و بارگذاری دارو و تصویربرداری پزشکی کارکرد مؤثر دارند و می‌توانند افق‌های تازه‌ای در کاربردهای دارورسانی و کاربردهای تشخیصی مقابل ما قرار دهند [10]. ملاتونین از راه مهـار ميتوز و تنظيم فعاليت گيرنده­هاي موجود در سلول‌های توموري، سبب كاهش رشد سلول‌های توموري می‌شود [11-12].

هدف این پژوهش توسعه یکی از حامل‌های دارویی مهم و پرکاربرد در شیمی‌درمانی و دارورسانی هدفمند و افزودن قابلیت ردیابی بهتر برای مشاهده نفوذ و اثرگذاری دارو بر بافت موردنظر بوده است. کار حاضر استفاده از کربن کوانتوم دات به همراه سیلیکای متخلخل و مگنتیت (سه عمل) با هم در بررسی رهایش داروی ملاتونین به‌عنوان داروی ضد سرطان می‌باشد. قبلاً این دارو روی این سامانه بارگذاری نشده است در تحقیقات قبلی تنها از ذرات مگنتیت برای رهایش این دارو استفاده شده است ولی کربن دات در کار حاضر می‌تواند با توجه به خاصیت فلورسنت خود، ره‌گیری دارو را میسر سازد. همچنین این سامانه با داروی ملاتونین که محققان باور دارند نقش مفیدی در مبارزه با سرطان می‌تواند داشته باشد، بارگذاری و نحوه رهایش این دارو بررسی شد.

 

2- مواد و روش تحقیق

2-1- سنتز نانو ذرات مغناطیسی Fe3O4

در روش هـم رسوبی بـرای سنتز نـانو ذرات مگنتیت از نمک­های کلرید آهن دو سه ظرفیتی به‌عنوان منبع آهن و همچنین از آب یون‌زدایی شده به‌عنوان حلال استفاده شد. برای به دست آمدن محلول شفاف و یکنواخت نارنجی‌رنگ دمای حمام التراسونیک تا 75 درجه بالا رفت [11]. محلول 01/0 مولار سدیم هیدروکسید به‌صورت قطره قطره در مدت 100 دقیقه به محتویات بالن اضافه شد تا در نهایت pH محلول در بالن به 12 برسد [9]. محتویات بالن تحت سانتریفیوژ 4000 دور بر دقیقه قرار گرفت و ذرات درشت از آن جدا شد، نانو ذرات مگنتیت با استفاده از آهنربای قوی نئودیومی، جمع‌آوری شد و چندین بار با آب یون‌زدایی شده و اتانول شست‌وشو داده شد و در نهایت در آون خلأ در دمای 50 درجه به مدت 24 ساعت خشک شد. پودر خشک شده دارای رنگ سیاه و کدر است.

 

2-2- سنتز سیلیکا بر روی هسته­های مگنتیت

برای سنتز نانو ذرات سیلیکا بر روی هسته­های مگنتیت از روش اشتوبر8 استفاده شد: 2 گرم پودر Fe3O4 به همراه 200 میلی‌لیتر اتانول به بالن 500 میلی‌لیتری منتقل و با نیم ساعت هم زدن تحت امواج اولتراسونیک، نانو ذرات مگنتیت به‌طور کامل پراکنده شد. سپس 5 میلی‌لیتر آمونیاک و 4 میلی‌لیتر تترا اتیل اورتوسیلیکات به 30 میلی‌لیتر اتانول اضافه شد. این محلول قطره قطره با استفاده از بورت، به مدت 1 ساعت، به محلول حاوی نانو ذرات مگنتیت، در بالن 500 میلی‌لیتری، تحت امواج التراسونیک، اضافه شد. مخلوط حاصل، به مدت 24 ساعت، به‌وسیله انکوباتور با سرعت 150 دور بر دقیقه هم زده شد. عملیات فوق در دمای اتاق صورت پذیرفت و رسوب حاصل چندین بار با آب یون‌زدایی شده و اتانول شست‌وشو داده شد و پس از سانتریفیوژ کردن با سرعت 4000 دور بر دقیقه به مدت 24 ساعت در آون در دمای 60 درجه خشک گردید.

 

2-3- سنتز نقاط کوآنتومی کربن

برای سنتز نقاط کوآنتومی کربنی از یکی از روش‌های پائین به بالا، هیدروترمال استفاده شد. برای بالا بردن بهره کوآنتومی کربن دات‌ها از اصلاح سازی سطح از طریق اثر ناپذیر ساختن سطح نقاط کوآنتومی کربن به‌وسیله گروه‌های عاملی استفاده شد. به این صورت که پیش ماده‌های مختلف حاوی کربن و پیش ماده‌های حاوی گروه‌های عاملی در 25 سی‌سی آب یون‌زدایی شده اضافه و پراکنده گردید، سپس به اتوکلاو منتقل شد و در زمان‌های مختلف به مدت 2- 5 ساعت در کوره با دماهای 250-180 درجه سانتی‌گراد قرار داده شد و در نهایت شدت فلورسانس آنها تحت تابش اشعه UV با طول‌موج 252 و 352 نانومتر با یکدیگر مقایسه شد. برای سنتز نقاط کوآنتومی کربن از سنتز هیدروترمال اسیدسیتریک به همراه دی اتیل آمین که از بهره کوآنتومی و شرایط مناسبی برخوردار بود استفاده شد و از محصول آن در بارگذاری بر روی سامانه دارورسانی مورد بحث در این پژوهش استفاده شد. برای این منظور 25 سی‌سی اسیدسیتریک یک مولار به همراه 2 سی‌سی دی اتیل آمین درون اتوکلاو ریخته شد و اتوکلاو به مدت 3 ساعت در دمای 200 درجه سانتی‌گراد قرار گرفت، محصول حاصل با سرعت 15000 دور بر دقیقه 5 مرتبه و هر بار به مدت 15 دقیقه سانتریفیوژ شد. این محصول تحت اشعه یو وی با طول‌موج nm 350 از خود رنگ آبی منتشر می‌کند.

 

 

 

2-4- بـارگذاری کربن کـوآنتـوم دات‌ها بـر هسته­های مگنتیتی با پوشش سیلیکا

برای بارگذاری کربن دات‌ها بر روی این سامانه دارورسانی 200 میلی‌گرم هسته‌های مگنتیتی که به روش اشتوبر با سیلیکا پوشش داده شده بودند به 5 سی‌سی آب یون‌زدایی شده اضافه شد و تحت اولتراسونیک قرار گرفت تا کاملاً پراکنده شود سپس 2 سی‌سی محلول حاوی کربن دات به‌دست‌آمده به سوسپانسیون فوق اضافه و سوسپانسون نهایی بر روی انکوباتور با سرعت 240 دور بر دقیقه به مدت 24 ساعت قرار گرفت. پس از 24 ساعت سوسپانسیون چند بار با آب یون‌زدایی شده شست‌وشو داده شد و در دمای 50 درجه سانتی‌گراد تحت خلأ، به مدت 8 ساعت خشک شد. نکته مهم و قابل‌توجه در این بارگذاری، فعال کردن سیلیکا می‌باشد، بدین‌صورت که قبل از انجام عملیات بارگذاری، می‌بایست هسته­های مگنتیتی پوشش داده شده با سیلیکا، به مدت 6 ساعت، در محیط خلأ قرار می‌گرفتند تا تخلخل‌های سیلیکا خالی از هوا شده و آماده بارگذاری گردد [12]. آزمون جذب/ واجذب نیتروژن، در بررسی تخلخل­های سطح نانوکامپوزیت مگنتیت/سیلیکا انجام شد، این آزمون در دمای 77 درجه کلوین صورت گرفت و منحنی به‌دست‌آمده از جذب و واجذب نیتروژن همان‌طور که در شکل (1) مشاهده می‌شود منحنی نوع چهارم و مربوط به مواد متخلخل می‌باشد. در این آزمون حجم حفرات سطح متخلخل نانو ذرات سنتز شده cm3/g 42 محاسبه شد و سطح ویژه این نانو ذرات m2/g 86 می‌باشد. قطر متوسط حفرات سطح این نانو ذرات مگنتیت/سیلیکا، همان‌طور که در شکل (1) قابل‌مشاهده است 13 نانومتر است و نشان می‌دهد سطح این نانو ذرات مزومتخلخل هستند.

 

شکل ‏(1): قطر حفرات سطح متخلخل نانوکامپوزیت Fe3O4/SiO2.

 

2-5- بارگذاری ملاتونین بر روی سامانه دارورسانی مگنتیت/سیلیکا/نقاط کوآنتومی کربن

برای بارگذاری ملاتونین بر روی سامانه دارورسانی مورد بحث، 80 میلی‌گرم پودر خشک ملاتونین در 2 سی‌سی استون، به‌وسیله همزن مغناطیسی پراکنده شد. همچنین 100 میلی‌گرم از سامانه دارویی به‌دست‌آمده، در 4 سی‌سی استون تحت امواج اولتراسونیک پراکنده‌سازی شد، محلول حاوی ملاتونین به آن اضافه شد و ظرف به انکوباتور منتقل شد تا به مدت 1 ساعت با سرعت 250 دور بر ثانیه هم زده شود. سپس سامانه دارورسانی، سانتریفیوژ شد تا محلول سرباره حاوی ملاتونین برای محاسبه میزان دارویی بارگذاری شده جدا شود و سپس سامانه با استون شست‌وشو داده شده و در نهایت در دمای 50 درجه سانتی‌گراد و به مدت 10 ساعت خشک شد. لازم به ذکر است که سامانه دارورسانی، پیش از بارگذاری دارو، برای اکتیو شدن به مدت 12 ساعت، در محیط خلأ قرار گرفت که این عملیات، در دمای محیط صورت پذیرفت [13].

 

2-6- آزادسازی دارو در محیط آزمایشگاهی

به‌منظور بررسی دارورسانی سامانه دارورسانی تهیه شده از روش آزمون انحلال و کیسه دیالیز استفاده شد که این آزمون در حجم 20 سی‌سی محیط انحلال در دو دمای 37 درجه سانتی‌گراد (دمای بدن) با pH، 4/7 (pH خون) و دمای 40 درجه سانتی‌گراد (دمای بافت‌های سرطانی) و pH 6 (pH بافت سرطانی) صورت گرفت. پس از قرار دادن 28 میلی‌گرم از سامانه دارویی بارگذاری شده با داروی ملاتونین در کیسه دیالیز، کیسه دیالیز در محیط تاریک و در ظرف حاوی بافر قرار گرفت. ظرف به انکوباتور با سرعت 40 دور بر دقیقه انتقال داده شد. در زمان‌های مشخص، 2 سی‌سی از محیط بافر برداشت شد و 2 سی‌سی بافر، با pH یکسان با محیط حلال، به آن اضافه شد. این برداشت‌ها در زمان‌های 15، 30، 60، 90، 120، 180، 240، 300، 420، 540، 600، 720، 840، 960، 1200، 1420، 1740، 3480، 5200 و 7200 دقیقه انجام گرفت. جذب نوری نمونه­های برداشته شده توسط اسپکترومتر نوری  UV-Vis با طول‌موج nm199 بررسی شد. پس از آن، با توجه به این‌که در هر بار نمونه­گیری رقت حاصل از افزایش حجم و کاهش یک غلظت مشخص از نمونه رخ می‌دهد، از فرمول (1) استفاده شد تا غلظت‌های محلول هرلحظه بیان شوند و سپس منحنی غلظت آزاد شده دارو برحسب زمان رسم شد و از روی منحنی‌های رسم شده، غلظت و سرعت آزادسازی دارو بررسی شد. در این معادله، C غلظت نمونه در هر زمان و C غلظت اندازه‌گیری شده با UV و V حجم برداشته شده از محیط معادل 2 سی‌سی و V حجم کل نمونه معادل با 20 سی‌سی و s تعداد نمونه‌های برداشته شده است [14].

 

 

2-7- انتخاب موج طول UV-Vis

سنجش میزان دارو در طول‌موج 199 نانومتر قرائت شد، طول‌موج 199 نانومتر بر این اساس انتخاب شد که پیک جذب در آزمون UV- Vis با این عدد متناظر بود. غلظت آزادشده دارو توسط معادله خط به‌دست‌آمده از منحنی کالیبراسیون مخصوص آن محیط مشخص گردید. علت استفاده از سنجش ماوراءبنفش- مرئی، آسان و در دسترس بودن دستگاه مربوطه نسبت به روش‌های تجزیه‌ای دیگر بود. وجود گروه‌های پیوند دوگانه و هیدروژنی در داروها، این خصلت را به آنها می‌دهد تا به‌آسانی توسط روش جذب ماوراءبنفش سنجش شوند.

 

3- نتایج و بحث

3-1- مشخصه­یابی سامانه دارویی نانوکامپوزیتی مگنتیت /سیلیکا/کربن کوآنتوم­دات

شکل (2) مربوط به نتایج آنالیز FT-IR از نمونه‌های مگنتیت /سیلیکا /کربن کوآنتوم دات می‌باشد. در نمودار طیف‌سنجی پیک محدوده cm-1 1000-1300 مربوط به پیوندهای گروه C-O می‌باشد، پیک مربوط به cm-1 3429 مربوط به پیوندهای گروه کربوکسیلیک موجود بر روی سطح کربن کوآنتوم دات‌هاست و پیک متوسط موجود در ناحیه cm-1 1626 مربوط به ارتعاشات کششی پیوندهای C-C می‌باشد که نشان‌دهنده حضور کربن کوآنتوم دات‌ها در ترکیب است.

 

(1)

 

شکل (2): منحنی FTIR سامانه دارویی MNP/MSN/CQD.

 

3-2- بررسی خصوصیات نانوکامپوزیت مغناطیسی مگنتیت/سیلیکا/کربن کوآنتوم دات/ملاتونین

ازآنجاکه در این پژوهش هدفمند کردن حامل دارویی، دلیل استفاده از نانو ذرات مغناطیسی مگنتیت بوده است، تعیین خاصیت مغناطیسی این نانو ذرات بسیار مهم و ضروری است. برای تعیین مغناطیس پذیری نانو ذرات از مغناطیس‌سنج نمونه مرتعش استفاده شد. منحنی VSM نانوکامپوزیت مگنتیت/ سیلیکا در شکل (3) نمایش داده شد. مغناطیس پذیری این ذرات، به نسبت هسته‌های مگنتیت، اندکی کاهش داشته که به دلیل غیر مغناطیس بودن سیلیکا این امر قابل پیش‌بینی بود. در فریت­های مغناطیسی ساختار اسپینلی چنان چه کاتیون­های مغناطیسی، مثل آهن، با کاتیون‌های غیر مغناطیسی که تمایل به قرارگیری در فضای چهاروجهی دارند، جایگزین گردند، در این صورت، خواص مغناطیسی ماده، تغییر می‌کند. با کاهش دادن غلظت یون‌های مغناطیسی، اختلال در نظم اسپین‌ها، سبب ناپایداری نظم مغناطیسی می‌شود و بر روی ناهمسانگردی مگنتو کریستال، اثر می‌گذارد و همین امر منجر به کاهش میدان پسماند شده و بر روی تلفات هیسترزیس اثرگذار است. این مقدار emu.g-1 59 می‌باشد که برای کاربردهای پزشکی مناسب و کافی است. از طرفی در نانوکامپوزیت مگنتیت / سیلیکا دیگر اثری از پسماند مغناطیسی مشاهده نمی‌شود و می‌توان نتیجه گرفت این نانوکامپوزیت سوپر پارامغناطیس است [15].

 

 

 

 

شکل (3): منحنی VSM: a) سامانه دارورسانی بارگذاری شده MLT/CQD/MSN/MNP و b) هسته مگنتیت /سیلیکا.

 

 

3-3- بررسی ساختار کریستالی مگنتیت/سیلیکا/ کربن کوآنتوم­دات/ملاتونین

پیک‌های مربوط به نانو ذرات مگنتیت سنتز شده، با توجه به بانک اطلاعاتی نرم­افزار Expert، نانو ذرات سنتز شده با نمونه مرجع مگنتیت با شماره کارت 01-086-1337 مطابقت دارد و در ساختار مکعبی اسپینل کریستاله شده‌اند. این ساختار تک فاز بوده و بدون هیچ ناخالصی است. از نظر تقارنی سلول واحد در گروه فضایی fd3m قرار می‌گیرد. الگوی به‌دست‌آمده XRD از سامانه دارورسانی بارگذاری شده، مطابقت آنها با الگوی سامانه دارورسانی مگنتیت/سیلیکا/نقاط کربنی و الگوی XRD ملاتونین را نشان می‌دهد. بارگذاری این دارو بر روی سامانه دارورسانی مورد بحث موفقیت‌آمیز بوده است. در شکل 4 مطابقت این 3 آنالیز قابل‌مشاهده است.

 

شکل (4): الگوی آنالیز XRD: الگوی بالایی مربوط به مگنتیت و الگوی وسط مربوط به ملاتونین است. الگوی پایینی مربوط به آنالیز XRD سامانه دارورسانی بارگذاری شده مگنتیت/سیلیکا/کربن کوآنتوم­دات/ملاتونین است.

 

هیچ‌گونه پیکی مربوط به حضور ناخالصی، در الگوی XRD مشاهده نشد. پیک‌های نمونه سنتز شده، پهن‌تر مشاهده می‌شود که این پهن‌شدگی، نشان‌دهنده اندازه بسیار کوچک نانو ذرات می‌باشد. اندازه بلور، با استفاده از معادله دبای-شرر 20 نانومتر محاسبه شد.

 

3-4- تعیین میزان نشر فوتولومینسانس

نقاط کوآنتومی کربن معمولاً جذب نور آشکاری در منطقه فرابنفش، با کشیدگی تا محدوده مرئی نشان می‌دهند. نوار متمرکز در ناحیه nm۲۵۰ – ۳۰۰ که در نقاط کوآنتومی کربن وجود دارد به‌عنوان پیک گذار شناخته شده است. گروه‌های عاملی سطحی نیز، نقش مهمی در تعیین طول‌موج جذبی کربن نانو دات‌ها دارند. به‌عنوان مثال، نوار جذبی کربن نانو دات‌ها پس از عامل دار شدن با گروه‌های آمینی (مانند آمونیاک یا ۴ و ۷ و ۱۰ تری اکساتری دکان دی آمین یا اورگانوسیلان­ها) به طول‌موج‌های بلندتری افزایش پیدا می‌کند. برای بررسی نشر فوتولومینسانس سامانه دارورسانی بارگذاری شده از آزمون طیف­سنجی فوتولومینسانس9 استفاده شد، برای این منظور از دو طول‌موج با اندازه‌های 350 و 320 نانومتر برای تهییج نمونه استفاده شد و همان‌طور که در شکل 5 قابل‌مشاهده می‌باشد، نشر با طول‌موج تهییج 320 نانومتر نتایج بهتری داشته و بیشترین نشر را در طول‌موج‌های 440-460 نانومتر از خود نشان می‌دهد.

 

شکل (5): طیف نشر فوتولومینسانس سامانه داروی بارگذاری شده.

 

مطالعه خواص نوری در کربن نانودات‌ها با توجه به سازوکارهای فوتولومینسانس آنها است که ارتباط مستقیم با روش سنتز و عامل دار کردن سطح آنها دارد. دو سازوکار اصلی فوتولومینسانس که برای کربن نانودات‌ها پیشنهاد شده است، انتشار توسط تله‌های انرژی سطحی و اثر اندازه کوانتومی است [15]. انتشار آبی (طول‌موج‌های کوتاه‌تر، از اثر اندازه کوانتومی، ناشی می‌شود درحالی‌که انتشار نور سبز در طول‌موج‌های بلندتر) در اثر تله‌های انرژی سطحی است. خصوصیات فوتولومینسانس کربن نانودات‌ها با اندازه آنها در ارتباط است (شکل 5) به‌گونه‌ای که کربن نانو دات‌های در اندازه‌های کوچک nm 2/1 در ناحیه فرابنفش، کربن نانو دات‌های در اندازه‌های متوسط 5/1 تا nm 3 در ناحیه نور مرئی و کربن نانو دات‌های در اندازه‌های بزرگ nm 8/3 در ناحیه نزدیک مادون‌قرمز نشر دارند [15]. طیف نشر فوتولومینسانس سامانه داروی بارگذاری شده در محدوده بنفش می‌تواند دلیل بر وجود نقاط کربنی و با اندازه ذره 5/1 تا 3 نانومتر باشد.

 

3-5- تعیین مورفولوژی و اندازه

شکل (6) تصویر عکس‌برداری شده توسط میکروسکوپ SEM می‌باشد که نشان می‌دهد اندازه ذرات سامانه دارورسانی بارگذاری شده کمتر از nm100 بوده و برای کاربردهای پزشکی و نفوذ و نگهداری، مناسب و کاربردی می‌باشد. اندازه نانو ذرات بین 20 تا 60 نانومتر به دست آمد.

 

 

شکل (6): تصویر SEM از سامانه دارویی بارگذاری شده MNP/MSN/CQD/MLT.

 

 

مطالعه این تصویر، مورفولوژی یکنواخت و شکل تقریباً کروی را تأیید می‌کند. وجود برخی ذرات بزرگ‌تر به خاطر تراکم یا روی هم افتادگی برخی ذرات کوچک‌تر در طی مرحله تهیه و خشک کردن است [16]. در این قسمت مشاهده می‌شود که اندازه ذرات با اندازه بلورک به‌دست‌آمده از طریق اشعه ایکس تقریباً مطابقت دارد. البته مقدار اندازه دانه‌های به‌دست‌آمده برای نانو ذرات، اندکی بزرگ‌تر از اندازه دانه نانو ذرات است. نحوه قرارگیری ذرات در کنار یکدیگر طوری است که تعداد خاصی از ذرات به یکدیگر چسبیده‌اند و خوشه‌هایی را ایجاد نموده‌اند. خوشه‌های ایجاد شده در اینجا دارای ابعاد نزدیک به هم هستند و اندازه این خوشه‌ها همگی زیر 100 نانومتر می‌باشد. در کاربردهایی همچون MRI و هایپر ترمی لازم است که متوسط اندازه نانو مواد از یک حد بحرانی بیشتر نباشد. چرا که با افزایش اندازه ذرات سرعت پاکسازی آنها از جریان خون توسط سیستم ایمنی بدن افزایش می‌یابد. در تحقیقی که انجام شده است [18]، مشخص شده است که نانو خوشه‌هایی از مگنتیت می‌توانند انتخاب خوب برای کاربرد در زمینه پزشکی باشند.

 

3-6- بررسی کیفی گروه‌های عاملی

شکل (7) نمودار طیف‌سنجی سامانه بارگذاری شده مورد بحث در این پژوهش را نشان می‌دهد. پیک موجود در ناحیه cm-1 3304 مربوط به ارتعاشات کششی پیوند N-H می‌باشد، همچنین پیک موجود ناحیه cm-1 2928 مربوط به ارتعاشات کششی پیوند C-H می‌باشد. پیک‌های مربوط به ناحیه cm-1 1200-1370 متعلق به ارتعاشات پیوندهای C-N موجود در ملاتونین است و پیک مربوط به ناحیه cm-1 1555 مربوط به پیوند دوگانه C=C در حلقه‌های آروماتیک موجود در ترکیب ملاتونین می‌باشد. پیک مربوط به cm-1 1112 مرتبط به ارتعاشات کششی پیوند C-O می‌باشد. الگوی FTIR به‌دست‌آمده از سامانه دارویی بارگذاری شده حضور کربن کوآنتوم دات‌ها و ملاتونین را در ترکیب تأیید می‌کند. با مقایسه شیفت موقعیت مکانی باند cm-1 570 این نتیجه به دست می‌آید که نمونه بارگذاری شده، اندکی شیفت به سمت عدد موج کمتر را، دارد. این باند، مربوط به مکان تترائدر گروه‌های کمپلکس مگنتیت است که با تغییر جزئی در ترکیب، به دلیل تغییر در طول پیوند کاتیون –اکسیژن این موقعیت تغییر می‌کند و می‌تواند ناشی از ورود سیلیس به ساختار مگنتیت باشد.

 

 

شکل (7): الگوی FTIR سامانه دارورسانی MNP/MSN/CQD/MLT.

 

3-7- بررسی سرعت آزادسازی دارو آزمایش آزادسازی در محیط آزمایشگاهی

3-7-1- تعیین غلظت لحظه‌ای با منحنی کالیبراسیون

برای تعیین مقدار کل ملاتونین و مقدار آن در مرحله‌ی رهایش دارو از منحنی کالیبراسیون استفاده شد. منحنی کالیبراسیون به روش زیر رسم شد. درون 10 عدد میکروتیوب 2 میلی‌لیتری که به ترتیب از 1 تا 10 شماره‌گذاری شده‌اند، مقادیر 1/0، 2/0، 3/0، 4/0، 5/0، 6/0، 7/0، 8/0، 9/0 و 1 میلی‌گرم از داروی مؤثره ملاتونین در میکروتیوب قرار داده شد و باقی حجم میکرو تیوب، با محلول بافر فسفات، به pH 7 رسید. پس از انحلال کامل دارو درون بافر، میزان جذب هر کدام از محلول‌ها، در 199 نانومتر، ثبت شد. شکل 8 منحنی کالیبراسیون است و تغییرات جذب در برحسب غلظت را نشان می‌دهد که بر اساس شکل، معادله‌ی خط جذب، در برابر غلظت، به‌صورت خطی به دست آمد که در آن x غلظت و y میزان جذب را می‌دهد. میزان داروی بارگذاری شده، روی سامانه دارورسانی 661/7 میلی‌گرم در 100 میلی‌گرم از سامانه محاسبه شد.

 

 

(2)

 

شکل (8): منحنی کالیبراسیون برای تعیین غلظت دارو.

 

 

3-7-2- رهایش ملاتونین در pH 4/7 و دمای 37 درجه و محیط بدون نور

به‌منظور سنجش میزان رهایش ملاتونین از سامانه سنتز شده، 28 میلی‌گرم از سامانه بارگذاری شده، در 2 سی­سی آب یون‌زدایی شده، به‌وسیله امواج التراسونیک، پراکنده شد و مایع سیاه‌رنگ حاصل به کیسه دیالیز منتقل شد، پس از آن کیسه دیالیز، داخل 30 سی‌سی از بافر با 4/7pH =  قرار داده شد. در این مرحله از آزمایش، در زمان‌های مختلف، نمونه‌های 2 میلی‌لیتری از محیط آزمایش برداشته و با بافر تازه جایگزین شد تا حجم محلول 30 سی‌سی باقی بماند. جذب نوری نمونه‌ها توسط Vis-UV خوانده شد. تغییر غلظت در اثر افزایش حجم، توسط معادله، اصلاح گردید. منحنی آزادسازی دارو در شکل 9 قابل‌مشاهده است. بر مبنای نتایج به‌دست‌آمده از بهینه‌سازی این سامانه دارورسانی، در ابتدا یک رهایش ناگهانی اولیه، 23 درصدی از داروی بارگذاری شده، در طی سه ساعت اول، رخ می‌دهد و در ادامه با کاهش شیب دارو، در کل، 33 درصد ملاتونین، در طی 10 ساعت باقی‌مانده، از سامانه سنتزی آزاد شد [17].

 

 

 

شکل (9): منحنی دارو ملاتونین رهایش یافته در pH خون.

 

 

در یک سیستم رهایش دارو، علاوه بر بارگذاری مطلوب دارو، رفتار رهایشی آن نیز، بسیار حائز اهمیت است و مطلوب، رسیدن به رهایش دارویی پیوسته و پایدار، در زمان کنترل شده است. پروفابل آزادسازی دارو، به ساختار دارو و مورفولوژی حامل و شیمی سطح آن بستگی دارد [15]. بنابراین مکانیزم­های رهایش دارو متفاوت وجود دارد. پروفایل نشان داده شده در شکل 9 نشان می‌دهد که رهایش داروی ملاتونین از حامل‌ها، از مدل سیگمویدی هیل، تبعیت می‌کند. مدل هیل شامل سه منطقه فاز اولیه (تأخیری) فاز انفجاری و فاز اشباع است. وجود فاز اولیه و طول آن به قدرت و اندرکنش بین دارو و حامل بستگی دارد.

 

3-7-3- رهایش ملاتونین در محیط بافت شبیه‌سازی شده سلول با pH6 و دمای 40 درجه سانتی‌گراد و محیط تاریک

در این مرحله نمونه‌برداری از بافر در دمای 40 درجه سانتی‌گراد و محیط تاریک و زمان‌های مختلف انجام شد و نمونه‌های 2 میلی‌لیتری از محیط آزمایش برداشته و با بافر تازه جایگزین شد تا حجم محلول بافر 30 سی‌سی باقی بماند. جذب نوری نمونه‌ها توسط Vis-UV خوانده شد. تغییر غلظت در اثر افزایش حجم، توسط معادله اصلاح گردید [19-21]. مقادیر آزادسازی دارو از سامانه نانوکامپوزیتی سنتز شده در جدول آورده شده است و منحنی آزادسازی دارو در شکل 10 قابل‌مشاهده است.

 

 

 

شکل (10) منحنی دارو ملاتونین رهایش یافته در pH بافت سرطانی و دمای 40 درجه سانتی‌گراد.

 

 

با مقایسه نتایج شکل 10 و 9 این نتیجه به دست می‌آید که درصد رهایش دارو در بافت سرطانی بعد از 1000 دقیقه 35 درصد حجمی و در محیط خون، رهایش دارو 25 درصد می‌باشد. این مسئله ب‍ی‍ان‍گ‍ر ای‍ن‌ م‍طل‍ب‌ می‌باشد ک‍ه‌ دارو ب‍ه‌ دل‍ی‍ل‌ زم‍ان‌ ره‍ای‍ش‌ ب‍ی‍ش‍ت‍ر در م‍ح‍ی‍ط خ‍ون‌، اث‍رات‌ ج‍ان‍ب‍ی‌ ک‍م‍ت‍ری‌ را در ب‍ردارد [17].

 

4- نتیجه‌گیری

سامانه به‌دست‌آمده، قابلیت خوبی برای بارگذاری داروی ملاتونین داشته که این میزان 46/6 میلی‌گرم ملاتونین در 100 میلی‌گرم از سامانه دارویی مورد بحث محاسبه شد. همچنین بارگذاری نقاط کوآنتومی کربن، به‌خوبی بر روی آن انجام پذیرفته است. این سامانه در آزمون‌های انجام شده در این پژوهش، خصوصیات خوبی از خود نشان داد. خصوصیاتی نظیر اندازه مناسب ذرات (زیر 100 نانومتر)، سطح مزو متخلخل (اندازه متوسط قطر حفره‌ها nm 13)، قابلیت پراکنده شوندگی مناسب، سطح ویژه بالا (m2/g 86)، خاصیت مغناطیس پذیری اشباع بالا (emu.g-1 59) و خاصیت سوپر پارامغناطیس (پسماند مغناطیسی صفر)، قابلیت بارگذاری هم‌زمان نقاط کوآنتومی کربن و ملاتونین، قابلیت رهایش دارو در شرایط دمایی و pH خون و بافت سرطانی، خصوصیات ذکر شده اهمیت ادامه بحث و پژوهش روی این سامانه را نشان می­دهد. آزمون سمیت سلول و آزمون‌های بالینی روی محیط کشت سلول، عکس‌برداری TEM و تصویربرداری از روند نفوذ سامانه به سلول، توسط میکروسکوپ فلورسانس می‌تواند به شناخت بهتر این سامانه و کاربردهایش کمک کند.

 

5- مراجع

[1] ا. بی‌غم، "تولید و مشخصه‌یابی منیزیم سیلیکات مزوحفره جهت کاربرد‌های رهایش کنترل شده دارو"، فرایندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 12، شماره 1، شماره پیاپی 44، صفحه 86-88، بهار 1397.

 

[2] م. رفیعی نیا، ا. یزدانی چم زینی، ب. موحدی و ح. صالحی، "سنتز و ارزیابی سمیت سلولی نانو‌الیاف شیشه‌ی زیستی تهیه شده به روش الکترو‌ریسی جهت ساخت داربست‌ مهندسی بافت"، فرایندهای نوین در مهندسی مواد،  دوره 9، شماره 3، صفحه 145-54، پاییز 1394.

 

[3] R. Narayan, U. Y. Nayak, A. M. Raichur & S. Garg, "Mesoporous silica nanoparticles: A comprehensive review on synthesis and recent advances", Pharmaceutics, vol. 10, no. 3, pp. 1–49, 2018.

 

[4] L. Shen, B. Li & Y. Qiao, "Fe3O4 nanoparticles in targeted drug/gene delivery systems", Materials (Basel), vol. 11, no. 2, pp. 1–29, 2018.

 

[5] M. L. Chen, Y. J. He, X. W. Chen, and J. H. Wang, "Quantum dots conjugated with Fe3O4-filled carbon nanotubes for cancer-targeted imaging and magnetically guided drug delivery", Langmuir, vol. 28, no. 47, pp. 16469–16476, 2012.

 

[6] Y. Li et al, "Melatonin-loaded silica coated with hydroxypropyl methylcellulose phthalate for enhanced oral bioavailability: Preparation, and in vitro-in vivo evaluation", Eur. J. Pharm. Biopharm, vol. 112, no. November, pp. 58–66, 2017.

 

[7] Y. Li et al, "Melatonin for the prevention and treatment of cancer", Oncotarget, vol. 8, no. 24, pp. 39896–39921, 2017.

 

[8] G. A. Bubenik, "Gastrointestinal melatonin: Localization, function, and clinical relevance", Dig. Dis. Sci, vol. 47, no. 10, pp. 2336–2348, 2002.

 

[9] J. Liu, F. Huang & H. W. He, "Melatonin effects on hard tissues: Bone and tooth", Int. J. Mol. Sci, vol. 14, no. 5, pp. 10063–10074, 2013.

 

[10] P. Zrazhevskiy, M. Sena & X. Gao. "Designing multifunctional quantum dots for bioimaging, detection, and drug delivery", Chemical Society Reviews vol. 39, no. 11, pp. 4326-4354, 2010.

 

[11] S. Sun & H. Zeng, "Size-controlled synthesis of magnetite nanoparticles", J. Am. Chem. Soc, vol. 124, no. 28, pp. 8204–8205, 2002.

 

[12] X. Sun et al, "Size-controlled synthesis of magnetite (Fe3O4) nanoparticles coated with glucose and gluconic acid from a single Fe(III) precursor by a sucrose bifunctional hydrothermal method", J. Phys. Chem. C, vol. 113, no. 36, pp. 16002–16008, 2009.

 

[13] A. Doadrio, A. Salinas, J. Sánchez-Montero & M. Vallet-Regí, "Drug release from ordered mesoporous silicas", Curr. Pharm. Des, vol. 21, no. 42, pp. 6213–6819, 2015.

 

[14] M. Martínez-Carmona, Y. K. Gun’ko & M. Vallet-Regí, "Mesoporous silica materials as drug delivery: ‘the nightmare’ of bacterial infection", Pharmaceutics, vol. 10, no. 4, pp. 1–29, 2018.

 

[15] S. Ray et al, "Dendrimer-and copolymer-based nanoparticles for magnetic resonance cancer theranostics", Theranostics, vol. 8, no. 22, pp. 6322–6349, 2018.

 

[16] F. Salahpour Anarjan, "Active targeting drug delivery nanocarriers: Ligands", Nano-Structures & Nano-Objects, vol. 19, p. 100370, 2019.

 

[17] J. Estelrich, E. Escribano, J. Queralt & M. A. Busquets, "Iron oxide nanoparticles for magnetically-guided and magnetically-responsive drug delivery", Int. J. Mol. Sci, vol. 16, no. 4, pp. 8070–8101, 2015.

 

[18] S. N. Baker & G. A. Baker, "Luminescent carbon nanodots: emergent nanolights", Angew. Chem, Int. Ed, 49, 6726-6744, 2010.

 

[19] H. C. Zhang, H. Ming, S. Lian, H. Huang, H. Li, L. Zhang, Y. Liu, Z. Kang & S. T. Lee, "Fe2O3 / carbon quantum dots complex photocatalysts and their enhanced photocatalytic activity under visible light", Dalton Trans, vol.40, pp.10822-10825, 2011.

 

[20] S. Zhu, Y. Song, X. Zhao, J. Shao, J. Zhang & B. Yang, "The photoluminescence mechanism in carbon dots (graphene quantum dots, carbon nanodots, and polymer dots): current state and future perspective", Nano Res, vol. 8, no. 2, pp. 355–381, 2015.

 

[21] A. Carrillo-Vico, P. J. Lardone, N. Álvarez-Śnchez, A. Rodrĩguez-Rodrĩguez & J. M. Guerrero, "Melatonin: Buffering the immune system", Int. J. Mol. Sci, vol. 14, no. 4, pp. 8638–8683, 2013.

 

[22] R. J. Reiter, J. C. Mayo, D. X. Tan, R. M. Sainz, M. Alatorre-Jimenez & L. Qin, "Melatonin as an antioxidant: under promises but over delivers", J. Pineal Res, no. June, pp. 253–278, 2016.

 

6- پی‌نوشت

[1] Melatonin

[2] Chen et al

[3] Doxorubicin

[4] Mannitol

[5] Glutation

[6] Astrolux

[7] Tamoxifen

[8] Stober

[9] PL Spectrometry

 

 

برای ارجاع به این مقاله از عبارت ذیل استفاده نمایید:

Please cite this article using:

Aida Faeghinia, Hossein Nouranian, Mojtaba Eslami, Magnetite -Silica-Quantum Dot Carbon Nano Composite to Use in Melatonin Drug Delivery, New Process in Material Engineering, 2023, 17(3), 51-62.