چکیده

نانوالیاف به عنوان محصولی از فناوری نوین نانو از جایگاه ویژه ای به عنوان مرز مشترک میان صنعت نساجی و سایر صنایع برخوردار شده به طوری که این ساختارها در حوزه های متفاوتی همچون پزشکی ، داروسازی ، فیلتراسیون ، صنایع الکترورنیک، صنایع بسته بندی موادغذایی و… به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. از این میان پلیمرهای به کار رفته برای تولید نانوالیاف ، پلیمرهای زیست سازگار ، از جایگاه ویژه ای برخوردار می باشند. که از این میان کیتوسان دارای خواصی همچون زیست سازگاری مطلوب قابلیت تجزیه بیولوژیکی ، عدم سمی بودن ، توانایی تشکیل فیلم ، فعالیت ضد میکروبی ، خواص جذب مطلوب و… می باشد.لذا برای سهولت ریسندگی از پلیمرهای دیگری همچون پلی وینیل الکل (PVA) به عنوان جزء دوم در ریسندگی آن استفاده می شود. PVA که دارای ویژگی هایی همچون غیرسمی بودن ذاتی ، قابلیت انحلال در آب ، داشتن خواص فیزیکی و شیمیایی مطلوب و قیمت مناسب می باشد ، نیز حائز اهمیت است. این مطالعه مروری است بر بررسی خواص کیتوسان و پلی وینیل الکل به عنوان پلیمرهایی که قابلیت ریسندگی به صورت نانوالیاف را دارا هستند ، پرداخته است.

واژههای کلیدی: کیتوسان ، پلی وینیل الکل ، نانوالیاف ، مهندسی بافت ، الکتروریسی

۱

-۱ مقدمه :

در سالهای اخیر فناوری نانو به عنوان رویکردی نوین در تمامی علوم توجهات بسیاری را در کلیه عرصه های پژوهشی و صنعتی بـه خود معطوف ساخته است که در این میان ساختارهای نانوالیاف از جایگاه ویژه ای در حوزه های متفاوتی مورد استفاده قرار گرفتـه است. (حبیبی(۱۳۹۲ نانوالیاف به موجب برخورداری ویژگی های منحصر به فردی همچون نسبت سطح به حجم بالا ، وجـود منافـذ بسیار ریز و همچنین خواص مکانیکی بسیار عـالی ، شـدیدا مـورد توجـه هسـتند.((Ramakrishna2005 از جملـه : فیلتراسـیون ، لباسهای محافظ شیمیایی و بیولوژیکی ، غشاهای جذبی و بازیابی یونهای فلزی ،داربست های مهندسی بافت ، بهبود زخم ، کنترل رهایش دارو ، حسگرها و… می باشد. (Teo2006,Greiner2007) در میان روش های متفاوتی که تاکنون جهـت تولیـد الیـاف فـوق ظریف مورد استفاده قرار گرفته است ، روش الکتروریسی به دلیل سهولت فرآیند ، امکان کاربرد برای اکثر پلیمرها ، سرامیک هـا و فلزات (Taşkın2014) ، همچنین علاوه بر کاربردها در فعالیت های آزمایشگاهی امکان تولید نانوالیاف در صنعت را نیز فـراهم مـی آورد. (Geng2005) از آنجا که اساس عمل الکتروریسی برکشش دادن یک سیال پلیمری استوار است ، انواع مختلفـی از پلیمرهـا و حلالها می توانـد بـرای تشـکیل الیـاف ، در الکتروریسـی مورداسـتفاده قـرار گیرنـد.((Bhardwaj2010 پلیمرهـا بـه علـت خـواص ارزشمندشــان بــه ارزانـی ، ســبکی و مقاومــت شـیمیایی بــالا ، انعطــاف پــذیری و شــکل پــذیری آســان جایگــاه ویـژه ای دارنــد. (Croisier2013) که از این میان پلیمرهای زیست سازگاری همچون کیتوسان بر پایه نانوالیاف به علت خواص ویـژه ای کـه دارنـد مورد توجه واقع شده اند. (Park1994) کیتین و ترکیب استیله شده آن کیتوسان دو پلیمر طبیعی شناخته شده هستند که بعـد از سلولز فراوانترین پلیمرهای موجود در طبیعت می باشند. منبع مختلف کیتین شامل بی مهره گان دریایی (مانند میگو و خرچنـگ) ، قارچ ها ، باکتری ها ، گیاهان ، جلبک ها ، نرم تنان ، مخمرها و حشرات می باشند. (Mahdy Samar2013, Sini2007) کیتوسان تنها پلیمر کاتیونی است که توسط فرآیند اسـتیله کـردن (جزئـی کیتـین) در حالـت جامـد تحـت شـرایط قلیـایی (سـود غلـیظ) (Rinaudo2006) و یا توسط هیدرولیز آنزیمی در حضور دی استیله کردن کیتـ ین بـه دسـت مـی آیـد. (Bai2012,Pillai 2009) کیتوسان نیز دارای خواصی همچون زیست سازگاری، ضدباکتری ، ضد ویروس ، غیر سمی بودن ، عدم ایجـاد حساسـیت ، توانـایی تشکیل فیلم و خاصیت انبساط کشش پذیری بالا می باشد. Monarul Islam2011, Benhabilesa2012) ,پورمراد(۱۳۸۴ لذا باتوجـه به خواص مذکور این پلیمر طیف وسیعی از کاربردهای پزشکی را در زمینه مهندسی بافت در حیطـه نانوالیـاف پوشـش مـی دهـد. . (Bai2012,Pillai 2009 ) یکی از موانع اصلی عدم تشکیل نانوفیبرهای کیتوسان در روند الکتروریسـی، ایجـاد بانـدهای هیـدروژنی است. (Tripathi2010) به همین دلیل از پلیمر پلی وینیل الکل((PVA به عنوان جزء دوم در مخلـوط بـا کیتوسـان بـرای کـاهش ویسکوزیته و تغییر در واکنشهای داخل کیتوسان استفاده می شود. و امکان الکتروریسی پلیمر مخلـوط بـدین صـورت فـراهم مـی گردد. لازم به ذکر است که PVA پلیمری زیست سازگار بـا بـدن (Tang Jia 2010, Ionita2012) و دارای خصوصـیات آبدوسـتی مناسب بوده و قابلیت بالایی در تشکیل فیبر دارد. (Baker2012) همچنین به علـت سـمی و سـرطان زا نبـودن و خـواص زیسـتی

۲

مناسب در ترکیب با کیتوسان استفاده شده است. در نتیجه منجر به محدودیت کاربردهای پزشکی کیتوسان در مخلوط نمی گردد. (Flieger2003) و به عنوان یک پلیمر مصنوعی غیر سمی ، محلول در آب ، زیست تخریب پذیر شناخته شده است (Ahola2008)

-۲کیتوسان

کیتوسان یک پلی ساکارید خطی و غیر بلوری ، از واحدهای ۴) – ۲ – acetamido-2-deoxy-b-D-glucan (1
(N-acetyl D-glucosamine) و ۴)-۲-amino-2-deoxyb- D-glucan (D-glucosamine) (1 تشکیل شده
است که از فرآیند دی استیله کردن قلیایی کیتین ، نتیجه می شود ,Taşkın2014)قنبرزاده(۱۳۸۸ که سابقه استخراج و استفاده از آنها به ۲۰۰ سال قبل بر می گردد. کیتوسان به معنی زره یا پوششی است که بی مهره گان را محافظت می کند. این دو پلی ساکارید نیتروژن دار بعد از سلولز فراوانترین پلیمرهای موجود در طبیعت هستند . صید سخت پوستان انبوهی از ضایعات را در پی دارد. پوسته این جانوران از بیوپلیمر کیتین تشکیل شده است. موجودات دریایی مهمترین منبع تولید کیتین و کیتوسان هستند و در حال حاضر پوسته میگو و خرچنگ منابع اصلی برای استخراج کیتین وکیتوسان با توجیه اقتصادی به شمار می روند. (قنبرزاده(۱۳۸۸ تفاوت اصلی بین کیتین و کیتوسان در درصد گروه های استیل در ساختار شیمیایی آنها است . (شکل (۱

شکل (۱) ساختار کیتین و کیتوسان

پلیمری که %۱۰۰ گروه های آمین آن استیل دار شده باشد ، کیتین نامیده می شود و پلیمر بدون گروه های آمیدی %۱۰۰) گروه آمین) را کیتوسان می نامند. به طور قراردادی وجود %۵۰ گروه آمیدی را به عنوان مرز بین کیتوسان و کیتین در نظرگرفته اند. یعنی پلیمر با درجه استیل زدایی کمتر از (DD<%50 ) %50 را کیتین و پلیمر با درجه استیل زدایی بالای (DD> %50 ) %50 را کیتوسان می نامند (Shahabi Viarsagh2010) و به عنوان دومین زیست پلیمر فراوان و طبیعی توجه زیادی را برای کاربردهای تجاری در پزشکی ، بسته بندی موادغذایی ، صنایع فیلتراسیون ، تصفیه آب ، لوازم آرایشی و بهداشتی و بسیاری از صنایع دیگر به علت زیست سازگاری ، زیست تخریب پذیری و غیر سمی بودنش به خود جلب کرده است. نزدیکترین فرضیه برای توجیه این مسئله را می توان به انتشار پروتئین های سلولی و سایر ترکیبات درون سلولی ناشی از واکنش بین بار مثبت کیتوسان و بار منفی غشای سلولی میکروبی دانست. لذا وجود چنین خواصی در کیتوسان است که این پلیمر را به یک ماده با ارزش در صنعت پزشکی نموده است. (Tripathi2010) مطالعات روی کیتوسان نشان می دهد که گروه آمین این پلیمر با سطح باکتری ، کمپلکس پلی