کاربرد هيدروژل‌های نانوکامپوزیتی مبتنی بر زیست‌پلیمرها در سامانه‌های دارورسانی
الموضوعات :محمدحسین کرمی 1 , مجید عبدوس 2 , محمدرضا کلایی 3 , امید مرادی 4
1 - دانشکده شیمی، دانشگاه صنعتی امیر کبیر (پلی تکنیک تهران)
2 - دانشکده شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر ، تهران، صندوق پستی: 4413- 15875
3 - دانشگاه آزاد - تهران جنوب
4 - - دانشیار ، گروه مهندسی پلیمر، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب، صندوق پستی
الکلمات المفتاحية: هیدروژل زیست‌نانوکامپوزیت‌ها, نانوذرات آلی, رهایش دارو, نانوذرات معدنی,
ملخص المقالة :
هدف از این مطالعه، بررسی خواص هیدروژل‌های زیست‌پلیمری نانوکامپوزیت حاوی نانوذرات و کاربرد آن‌ها در سامانه‌های رهایش دارو است. هیدروژل نانوکامپوزیت‌های زیست‌پلیمری در سال‌های اخیر به‌صورت طبیعی و مصنوعی تهیه شده‌اند. هر کدام از روش‌ها مزایا و معایب خاص خود را دارند. در میان زیست پلیمرهای طبیعی، سلولز، کربوکسی متیل‌سلولز، کیتوسان، کربوهیدرات متیل کیتوسان، آلژینات، نشاسته و ژلاتین به‌طور گسترده‌ای برای آماده‌سازی هیدروژل نانوکامپوزیت‌های زیست‌پلیمری و همچنین در میان زیست پلیمرهای مصنوعی، پلی‌اتیلن‌گلیکول، پلی‌وینیل‌الکل و پلی آکریلیک‌اسید مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. هیدروژل‌ها بعد از بیشینه تورم، استحکام مکانیکی خود را از دست می‌دهند، بنابراین کاربردهایشان محدود می‌شود. سامانه‌های دارورسانی برای رهایش عوامل درمانی به‌کار می‌روند. حامل‌های مختلفی در طراحی سامانه دارورسانی مؤثر برای رهاسازی درمانی به مکان‌های هدف، از جمله پلیمرهای طبیعی و مصنوعی، مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. هیدروژل نانوکامپوزیتی زیست‌سازگار در سال‌های اخیر به‌عنوان یکی از امیدوارکننده‌ترین سامانه‌های تحویل دارو با توجه به قابلیت‌های منحصربه‌فرد خود با ترکیب ویژگی‌های هیدروژل با نانوذرات مورد ارزیابی قرار گرفته‌اند. در زمینه رهایش دارو در سال‌های اخیر پیشرفت قابل‌توجهی حاصل شده که به‌ویژه با پیشرفت سریع نانوداروها باعث درک بهتر و بهبود رهایش دارو در مقابل بیماری‌های عفونی و سرطانی شده است.
1. Tang J.D., Mura C., Lampe K.J., Stimuli-Responsive, Pentapeptide, Nanofiber Hydrogel for Tissue Engineering, Journal of the American Chemical Society, 141, 4886-99, 2019.
2. Khorasani MT., Joorabloo A., Adeli H., Mansoori-Moghadam Z, Moghaddam A., Design and Optimization of Process Parameters of Polyvinyl (alcohol)/ Chitosan/Nano Zinc Oxide Hydrogels as Wound Healing Materials, Carbohydrate Polymers, 207, 542-554, 2019.
3. Ali A., Ahmed S., A Review on Chitosan and its Nanocomposites in Drug Delivery, International Journal of Biology Macromolecule, 109, 273-286, 2018.
4. Haraguchi K., Nanocomposite Hydrogels, Current Opinion Solid State Material Science, 11, 47–54, 2017.
5. Satarkar NS., Biswal D., Hilt JZ., Hydrogel Nanocomposites: A Review of Applications as Remote Controlled Biomaterials, Soft Matter, 6, 2364, 2371, 2010.
6. Gooneh-Farahani S., Naimi-Jamal MR., Naghib SM., Stimuliresponsive Grapheme Incorporated Multifunctional Chitosan for Drug Delivery Applications: A Review, Expert Opinion Drug Delivery, 16, 79–99, 2019.
7. Kaur R., Kaur S., Roles of Polymers in Drug Delivery, Journal of Drug Delivery, 4, 32, 2014.
8. LaftahWA., Hashim S., Ibrahim AN., Polymer Hydrogels: A Review, Polymer-Plastics Technology and Materials, 50,1475–1486, 2011.
9. Zhao F., Yao D., Guo R., Deng L., Dong A., Zhang J., Composites of Polymer Hydrogels and Nanoparticulate Systems for Biomedical and Pharmaceutical Applications, Nanomaterial, 5, 2054-2130, 2015.
10. Sannino A., Demitri C., Madaghiele M., Biodegradable Cellulose Based Hydrogels: Design and Applications. Material, 2, 353-373, 2019.
11. Ma J., Li X., Bao Y., Advances in Cellulose-based Superabsorbent Hydrogels, RSC Advanves, 5,59745- 59757, 2015.
12. Gholamali I., Stimuli-Responsive Polysaccharide Hydrogels for Biomedical Applications: A Review, Regenerative Engineering and Translational Medicine, 1-24, 2019.
13. HeM., Zhao Y., Duan J.,Wang Z., ChenY., Zhang L., Fast Contact of Solid-Liquid Interface Created High Strength Multi-layered Cellulose Hydrogels with Controllable Size, ACS Applies Material Interfaces, 6, 1872–8,2014.
14. Qiu X., Hu S.,Smart., Materials Based on Cellulose: A Review of the Preparations, Properties and Applications. Material,
6, 738- 81, 2013.
15. Barkhordari S., Yadollahi M., Carboxymethyl Cellulose Capsulated Layered Double Hydroxides/Drug Nanohybrids for Cephalexin Oral Delivery, Applied Clay Science,121, 77-85, 2016.
16. Yadollahi M., Gholamali I., Namazi H., Aghazadeh M., Synthesis and Characterization of Antibacterial Carboxymethyl Cellulose/ZnO Nanocomposite Hydrogels, International Journal of Biological Macromolecules, 74, 136–141, 2015.
17. Yadollahi M., Namazi H., Aghazadeh M., Antibacterial Carboxymethyl Cellulose/Ag Nanocomposite Hydrogels Crosslinked with Layered Double Hydroxides ,International Journal of Biological Macromolecules, 79, 269-277, 2015.
18. Yadollahi M., Gholamali I., Namazi H., Aghazadeh M., Synthesis and Characterization of Antibacterial Carboxymethyl Cellulose/CuO Bio-Nanocomposite Hydrogels, International Journal of Biological Macromolecules, 73, 109-114, 2014.
19. Gholamali I., Facile Preparation of Carboxymethyl Cellulose/Cu Bio-Nanocomposite Hydrogels for Controlled Release of Ibuprofen, Regenerative Engineering and Translational Medicine, 6, 115-124, 2020.
20. Foroutan R., Ahmadlouydarab M., Ramavandi B., Mohammadi R.,Studying the Physicochemical Characteristics and Metals Adsorptive Behavior of CMC-g-HAp/Fe3O4 Nanobiocomposite., The Journal of Environmental Chemical Engineering, 6, 6049-6058,2018.
21. Shen J., Song Z., Qian X., Yang F., Carboxymethyl Cellulose, Journal of Non-Crystalline Solids, 511, 201–211,2019.
22. Che Nan NF., Zainuddin N., Ahmad M.,Preparation and Swelling Study of CMC Hydrogel as Potential Superabsorbent, Journal of Science & Technology, 27, 489-498, 2019.
23. Behzadi Nia S., Pooresmaeil M., Namazi H., Carboxymethyl Cellulose/ Layered Double Hydroxides Bio-Nanocomposite Hydrogel: A Controlled Amoxicillin Nanocarrier for Colonic Bacterial Infections Treatment, International Journal of Biological Macromolecules,155, 1401–1409, 2020.
24. Youssef AM., El-Sayed SM., Bionanocomposites Materials for Food Packaging Applications: Concepts and Future Outlook, Carbohydrate Polymers, 193, 19-27, 2018.
25. Rakhshaei R., Namazi H. A., Potential Bioactive Wound Dressing Based on Carboxymethyl Cellulose/ ZnO Impregnated MCM-41 Nanocomposite Hydrogel, Materials Science and Engineering: C, 73, 456–464, 2017.
26. Javanbakht S., Shaabani A., Carboxymethyl Cellulose-based Oral Delivery Systems, International Journal of Biological Macromolecules, 133, 9–21, 2019.
27. Farhoudian S., Yadollahi M., Namazi H., Facile Synthesis of Antibacterial Chitosan/CuO Bio-Nanocomposite Hydrogel Beads ,International Journal of Biological Macromolecules, 82, 837–843, 2016.
28. Upadhyaya L., Singh J., Agarwal V., Tewari RP.,The Implications of Recent Advances in Carboxymethyl Chitosan Based Targeted Drug Delivery and Tissue Engineering Applications, Journal of Control Release, 186,54–87, 2014.
29. Yamada M., Foote M., Prow TW., Therapeutic Gold, Silver, and Platinum Nanoparticles, Wires Nanomed Nanobiotechnology, 428, 445-447, 2015.
30. Khorasani MT., Joorabloo A., Moghaddam A., Shamsi H., Mansoori MZ., Incorporation of ZnO Nanoparticles into Heparinised Polyvinyl Alcohol/Chitosan Hydrogels for Wound Dressing Application, International Journal of Biological Macromolecules, 114, 1203–1215, 2018.
31. Chen R., Chen Q., Huo D., Ding Y., Hu Y., Jiang X., In situ Formation of Chitosan-gold Hybrid Hydrogel and Its Application For Drug Delivery, Colloid Surface B: Biointerfac, 132, 1377-1397, 2012.
32. Li T., Zhang M., Wang J., Wang T., Yao Y., Zhang X., Thermosensitive Hydrogel Co-loaded with Gold Nanoparticles and Doxorubicin for Effective Chemoradiotherapy, Journal of the American Association of Pharmaceutical Scientists, 18, 146–55, 2016.
33. Zhang Z., He Z., Liang R., Ma Y., Huang W., Jiang R., Fabrication of a Micellar Supramolecular Hydrogel for Ocular Drug Delivery, Biomacromolecules, 17, 798-807, 2016.
34. Satarkar NS., Biswal D., Hilt JZ., Hydrogel Nanocomposites: A Review of Applications as Remote Controlled Biomaterials, Soft Matter, 6, 2364–2371, 2010.
35.Sun X., Liu C., Omer AM., Lu W., Zhang S., Jiang X., pH Sensitive ZnO/Carboxymethyl Cellulose/Chitosan Bionanocomposite Beads for Colon-specific Release of 5-fluorouracil, International Journal of Biological Macromolecules, 128, 468–479, 2019.
36. Gholamali I., Hosseini SN., Alipour E., Yadollahi M., Preparation and Characterization of Oxidized Starch/CuO Nanocomposite Hydrogels Applicable in a Drug Delivery System, Starch/Stärke, 71, 1800118, 2019.
37. Karami M. H., KalaeeM. R.,Investigation of Curing Kinetics Modeling of Epoxy Nanocomposites in the Presence of Nano Graphene Oxide: A Review Study, Iranian Chemical Engineering Journal, 21, 71-83, 2022.
38. Karami M. H., Kalaee M.R ., Khajavi R., Moradi O., Zaarei D., Effect of Nano Diamond on Thermal Behavior and Thermal Stability of Epoxy Resin, Nano World, 18, 11-19, 2022.
39. Lombardo D., Kiselev MA., Caccamo MT., Smart Nanoparticles for Drug Delivery Application: Development of Versatile Nanocarrier Platforms in Biotechnology and Nanomedicine, International Journal of Nanomedicin, 1-29, 2019.
40. Karami M.H., Abdouss M., KalaeeM.R., MoradiO., Investigating the Antibacterial Properties of Chitosan Nanocomposites Containing Metal Nanoparticles for Using in Wound Healings: A Review Study, Basparesh, In Press, 2023.
41. Qiu X., Hu S., Smart materials Based on Cellulose: A Review of the Preparations, Properties, and Applications, Materials, 6, 738–781, 2013.
42. Karami M.H., Kalaee M.R., Khajavi R., Moradi O., Zaarei D.,Thermal Degradation Kinetics of Epoxy Resin Modified with Elastomeric Nanoparticles, Advanced Composite and Hybrid Materials, 5, 390-401, 2022.
43 Karami M.H., Kalaee M.R., Mazinani S., Shakiba M., Shafiei N .S., Abdouss M., Beig Mohammadi A.,Zhao W.,KooshaM., Song Z., Li T., Curing Kinetics Modeling of Epoxy Modified by Fully Vulcanized Elastomer Nanoparticles Using Rheometry Method, Molecules, 27, 2870, 2022.
