الشيتوسان المدعم بمواد نانوية للاستخدامات الطبية

الباحث

إشراق عبودي فاضل

المشرف

بلقيس محمد ضياء الدباغ - وجدان ثامر مهدي التميمي

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم العلوم التطبيقية / تقانات المواد

الشهادة

دكتوراه

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Chitosan; Hybrid Nanomaterials; Biomedical Applications; Nanocomposites

تم اكتشاف المواد الحيوية المصنوعة من الشيتوسان لتكون كاربوهيدرات بحرية فريدة من نوعها لها مجموعة واسعة من الخصائص الفيزياتية والكيميائية والبيولوجية المناسبة في المجالات الطبية. الذي يميز الشيتوسان انه يحمل صافي شحنات أيونية موجبة والتي تساهم في قدرته على الارتباط الكيميائي مع الأجسام سالبة الشحنة. تم تحضير مزيج قابل للتحلل الحيوي من جزيئات الشيتوسان النانوية (CHT) ، وكحول البولي فينيل (PVA) وبولي إيثيلين جلايكول (PEG) المهجن مع مساحيق نانوية لأكاسيد معدنية تم تحضيرها واستخدامها في التئام الجروح. الأكاسيد المستخدمة هي ثنائي أوكسيد التيتانيوم (1102) وأوكسيد الزنك (ZNO) وأوكسيد المغنيسيوم (MgO) . تم دراسة خصائص السطح (المورفولوجي) والنركيب الجزيئي والخواص الحرارية والبيولوجية للمزيج باستخدام المجهر الماسح الإلكتروني بالانبعاث المجالي (FESEM) ، وجهاز التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء (FT-IR) ، و المسعر الماسح التفاضلي (DSC) ، والتحليل الحراري-الجاذبية ٠، (TGA) واختبارات مختبرية / وفي الجسم gall على ala الفئران لتشخيص كفاءة al gall الهلامية المحضرة كمضاد للبكتيريا وكمعالج للجروح على الجلد المصاب. تم تنفيذ النشاط المضاد للبكتيريا للهجائن المحضرة ضد بكتيريا Staphylococcus aureus (S.aUreus) الموجبة لصبغة al pa والبكتيريا Pseudomonas aeruginosa (P.aeruginosa) سالبة الجرام. بالنسبة لمزيج ال CHT المهجن مع TiO2 ، فان نتائج FT-IR للمقادير الثلاثة المختلفة من مسحوق أوكسيد التيتانيوم النانوي )0.04 ٠ 0.06 ، و 0.08( غم المتداخل مع مزيج الشيتوزان ، أظهرت أنه من المفترض حدوث نشاط موقعي يشير الى حدوث امتزاز بين GUS yell العضوية / اللاعضوية . اظهرت تحليلات FESEM أشكالا نانوية غير منتظمة بزيادة كمية أوكسيد التيتانيوم النانوي. كما وأظهرت خواصها الحرارية تحللا مستمرا عند درجات حرارة مرتفعة حوالي 700 درجة مئوية بنسب تغير وزني 468.5 ، 43.6 ، 755 على التوالي. الهجائن AGN كشفت عن منتجات مضادة للجراثيم موجبة الجرام وا5.3)0//6 بشكل مقبول وذات فعالية اعلى عند المقدار 0.04 غم متراكب ال 71102 النانوي. من جانب اخرء فقد اضهرت الهجائن الثلاثة فعالية افضل ضد بكتيريا al yall السالب مقارنة مع النوع الموجب الجرام. بالنسبة للهجين الثاني المدعم بالمسحوق النانوي ل MgO اشارت نتائج FT-IR الى وجود حزم امتصاص مزاحة عن مواضعها مقارنة بمخطط مزيج الشيتوسان عند القيم الواطئة من الاحداثي السيني حول (1573-1565) سم - أ ل(0.04 ، 0.06 ، و 0.08( غم للمتراكب النانوي CHT/ MgO وهو دليل على حدوث الترابط بين مزيج CHT مع ?+ Mg أظهرت صور خواص السطح FESEM للهجائن )0.04 (M 0.085 M أسطحا مسامية مع العديد من التراكيب المغلفة ، بينما أظهرالهجين 0.06 M سطحا شبه أملسا بأشكال حبيبية متكتلة. تم الكشف عن انخفاض واضح في فقدان الوزن في مزيج CHT / MgO الهلامي التركيب كلما ازدادت كمية مسحوق أوكسيد المغنيسيوم النانوي وهو مؤشر على تحسن استقرارها الحراري. أشارت الدراسات المضادة للبكتيريا إلى أن التهجين مع أوزان مختلفة من مسحوق MgO النانوي al يظهر فعالية كبيرة ضد البكتيريا سالبة الجرام مقارنة بالسلالات الموجبة الجرام. كانت عملية التحضير الثالثة هي دمج مزيج CHT مع كميات مختلفة من مسحوق ZNO النانوي (0.04 © 0.06 و 0.08( غم. أشارت نتائج FT-IR إلى أن أوكسيد الزنك النانوي قد تفاعل كيميائيا مع الشيتوزان من خلال الارتباط ب (-0-0-) بدلا من كونه مجرد تشبع فيزيائي في التركيب البيني للبوليمر. تم ملاحظة تكون أسطح متجانسة وناعمة نسبيا من خلال دراسة الخصائص المورفولوجية للمواد الهلامية المحضرة بسبب التوافق الحاصل وقابلية التغلف للشيتوزان مع الجسيمات النانوية ZnO المضافة. يمكن الاستدلال على أن الثبات الحراري لمتراكبات ZNO النانوية المحضرة لم يتأثر بشكل واضح بزيادة كمية مسحوق ال 200 ¢ إلى حد ما ، للأوزان المختارة في هذه الدراسة. أوضحت النتائج البكتيرية النهائية أن الفعالية المضادة للبكتيريا لمزيج CHT قد تعززت مع زيادة كمية مسحوق ال ZNO النانوي لكلا النوعين من البكتيريا المذكورة أعلاه. التطبيق المقترح لهذا العمل هو تحضبر منتج فعال لشفاء الجروح يمكن تطبيقه على جلد الإنسان. فقد تم اعتماد انماط تهجين ثنائية و ثلاثية من خلال تدعيم مزيج المركبات العضوية (CHT/ PVA/ PEG) مع الاكاسيد اللاعضوية النانوية (TiOz / MgO) ، و ZnO) / 1102) ، و (MgO / ZnO) ، و (1102/ MgO /200). سيتم دراسة الخصائص التركيبية والمورفولوجية والحرارية لجميع هذه الهجائن بالإضافة إلى دراسة خاصية الامتصاصية للماء وفاعليتها كمضاد بكتيري ومع الانسجة الحية لاختبار فاعلية شفاء الجروح. في النهاية ، تم زيادة قابلية شفاء الجروح بمعالجة الجلد المصاب بالهجين النانوي الثلاثي الاكاسيد خلال فترة أقل من أسبوع وبدون سمية تصل إلى تركيز 100 ميكروغرام / مل على خط الخلايا الطبيعية .WRL-68 يمكن ملاجظة حدوث تغيرات واضحة على بعض المظاهر النسيجية من حيث وجود الأنسجة الميتة ، التخثر والقشرة ، إعادة تكوين النسيج الظهاري ونمو الأنسجة الحبيبية ؛ مما يشير إلى أن الشيتوسان والجسيمات النانوية لأكاسيد المعادن لها كفاءة كبيرة في تجديد الأنسجة من خلال تقدم نضوج الكولاجين. وبناءا على النتائج ، فانه من الممكن ان يكون الهجين المحضر مادة حيوية غير سامة واعدة لعلاج الجروح لدى الانسان. كما وأظهر المركب المحضر الثلاثي النمط من الأكاسيد المختارة فعالية علاجية أعلى مقارنة بمرهم Fucidin الطبي.

Biomaterials made from chitosan have been discovered to be particularly unique marine polysaccharides (or polycarbohydrates) with a wide range of physico-chemical and biological characteristics suitable for biomedicine field. Attributable to chitosan holds net ionic positive charges which contribute its ability to chemically bind with negatively charged surfaces. A biodegradable blend of chitosan nanoparticles (CHT), poly vinyl alcohol (PVA) and poly ethylene glycol (PEG) hybridized with metals oxides nanopowders were prepared and used for wound healing application. The utilized oxides were titanium dioxide (TiO2), magnesium oxide (MgO), and zinc oxide (ZnO). Morphology, structural, thermal and biological properties of the hybrids were characterized by Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Thermo Gravimetric Analysis (TGA). In vitro/ in vivo studies of antibacterial and wound healing efficiencies for the prepared gels on injured mice skins were also investigated. The antibacterial activity of the prepared nanocomposites have performed against gram positive bacteria Staphylococcus aureus (S.aureus) and gram negative bacteria Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa). For CHT blend/ TiO2, FT-IR results of the three different amounts of nano metal oxide (0.04, 0.06, and 0.08) g integrated with chitosan blend showed that an active site for the adsorption of organic/ inorganic composites is assumed to be occurred. FESEM analyses delivered irregular nanostructured shapes with increasing the amount of the nano metal oxide. Their thermal properties have showed continuous decomposition at elevated temperatures around 700 °C with weight change percentages of 68.5%, 43.6%, and 55%, respectively. They have revealed desirable gram positive antibacterial products with a majority effectiveness for 0.04g TiO2 nanocomposite. They have exhibited desirable gram negative antibacterial effectiveness rather than that against gram positive bacteria. For the second hybrid doped with MgO nanopowder, FT-IR findings have presented an evidence of bonding occurrence between CHT blend with Mg+2. The surface morphology of the three hybrids have displayed porous surfaces with many encapsulated features for MgO 0.04g and MgO 0.08g , while MgO 0.06g showed a semi-smooth surface with granular shapes instead. An obvious decrease in weight loss was detected in CHT blend/ MgO nanocomposite hydrogels with increasing quantity of the metal oxide nanopowder which is an indication of improving their thermal stability. The antibacterial investigations denoted that hybridization CHT blend with various weights of MgO nanopowder اhave not exhibited a significant antibacterial efficiency against gram negative strains as compared to gram positive strains. The third modification process was integrating CHT blend with variety masses of ZnO nanopowder (0.04, 0.06, and 0.08) g. FT-IR results indicated that nanometal oxide had chemically interacted with chitosan by bonding with (-O -C-) rather than being just a physical saturation into the polymeric matrix. Homogeneous and relatively smooth surfaces were detected by studying the morphology properties of the prepared gels due to appropriate compatibility and encapsulation ability of polymeric compounds with the added ZnO nanoparticles. It could be infered that the thermal stability of the prepared ZnO nanocomposites did not evidently affect by increasing ZnO quantity, to some extent, for the selected weights in this study. The achieved bacterial asseys clarified that the antibacterial efficacy of CHT blend has enhanced with extra amount of ZnO nanopowders for the both types of the above mentioned bacteria. The proposed application of this work is to create an attractive product for wound healing could be used for human health care. Consequently, dual/ triple-hybrid systems have been adopted by integrating TiO2/ MgO, TiO2/ ZnO, MgO/ ZnO, and TiO2/ MgO/ ZnO nanocomposites. Structural, morphological, and thermal properties of all these systems will be demonstrated. In addition to analyze their water absorption, antibacterial, and in vivo effects. Eventually, the wound contraction was accelerated by treating the injured skin with a ternary-hybrid system within a period of less than a week with no toxicity up to concentration of 011 μg/ml on WRL-68 cell line. All the parameters observed (presence of necrotic tissue, clotting and crust, re-epithelialization and granulation tissue growth) were affected; suggesting that chitosan and the metals oxides nanoparticles have a substantial efficiency in tissue regeneration. This is an indication to collagen maturation progress. Based on the results, the previously mentioned hybrid will be a promising nontoxic biomaterial for wound treatment application. The in vivo model revealed that the novel composite of CHT/ PVA/ PEG blend hybridized with the three different types of the suggested metals oxides have superior curing effect as compared to Fucidin ointment.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب