وبلاگ

:
پلیمرهای متداول امروزی از نفت خام ساخته میشوند كه با توجه به محدود بودن منابع نفتی باید به تدریج با بیوپلیمرها كه از منابع تجدید شونده ساخته میشوند، جانشین شوند. امروزه با توجه به مسائل زیست محیطی مصرف پلیمرهای طبیعی به عنوان یک ایده خوب علمی و تجاری به منظور جانشین ایده آل برای مواد شیمیایی مورد بررسی است. در حال حاضر بسیاری از مؤسسات علمی و صنعتی به آن علاقمند باشند از قبیل شیمی، بیوشیمی، پزشكی، داروشناسی، بیوتكنولوژی، علم تغذیه، نساجی خصوصیاتی از قبیل تجزیه پذیری زیستی، سمی نبودن التیام زخم و فعالیت آنتی میكروبیال از كاركرد تحقیقات حاصل است. این تولیدات برای كاربردهای بسیار گوناگونی گسترش پیدا كرده اند از قبیل نخ بخیه جراحی، پوست مصنوعی، وسایل آرایش و غذاهای رژیمی. بیوپلیمر از نظر بیوشیمی دانها عبارتست از ماكرو ملكولهای بیولوژی كه از تعداد زیادی زیرواحد كوچك و شبیه به هم كه با اتصال كووالانسی به هم متصل شده اند و یک زنجیر طولانی را ایجاد میكنند ساخته شده اند.
توسعه مواد پلیمری به چند دلیل اهمیت دارد. اول این كه این مواد برخلاف پلیمرهای امروزی كه از مواد نفتی به دست می آیند، به محیط زیست برگشت پذیر هستند بنابراین مواد آلوده كننده محیط زیست به شمار نمی آیند. از جمله بیوپلیمرهای مهم كیتین، كیتوزان، الجینات، كالجینات است كه در این تحقیق به كیتین و كیتوزان و نقش انها در پزشكی میپردازیم.
فصل اول: كلیات
1-1) هدف

هدف از این تحقیق شناخت و بررسی بیوپلیمرها و كاربرد آنها در پزشكی است. همانطور كه میدانیم بیوپلیمرها به دلیل ویژگی های ذاتی ك

ه دارند از قبیل زیست سازگاری و اینكه دوست دار محیط زیست هستندو تخریب پذیر هستند و همچنین از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه هستند. مواد پلیمری در شكلهای گوناگون توسعه یافته اند بنابراین ظرفیت استفاده در صنایع گوناگون را دارند. توسعه مواد پلیمری به چند دلیل اهمیت دارد. اول این كه این مواد برخلاف پلیمرهای امروزی كه از مواد نفتی به دست می آیند، به محیط زیست برگشت پذیر هستند. بنابراین مواد آلوده كننده محیط زیست به شمار نمی آیند. بنابراین به راحتی میتوان در كاربرد های وسیع درپزشكی از آنها استفاده كرد.

2-1) پیشینه تحقیق
كیتین اولین بار توسط پروفسور Braconnot در سال 1811 كه عضو آكادمی علوم نانسی فرانسه بود كشف شد. او كه بر روی قارچها تحقیق میكرد كیتین را در پی عمل كردن قارچ ها یا قلیلی گرم رقیق شده استخراج كرد. پس از هیدرولیز كیتین به روش های مختلف به این مطلب دست پیدا كردند كه كیتین یک پلی ساكارید گلوكز آمین است و در سال 1948 تولید گلوكز آمین از پوسته های خرچنگ را به صورت اختراع به ثبت رسانند.
در سال های اخیر در زمینه بیوپلیمرها به خصوص كیتین و كیتوزان تحقیقات زیادی شده است و حتی در زمینه تهیه الیاف از كیتوزان مقالات زیادی دیده میشود.

حفظ بهداشت و سلامت یک بازار کلیدی برای صنعت نساجی می باشد. در سال 2000 بیش از 1/5 میلیون تن مواد منسوج بهداشتی و پزشکی، با رقمی حدود 4/5 بیلیون دلار در سراسر جهان مصرف شده است. می توان تخمین زد که با رشد سالیانه 4/5 درصد در سال 2010 این میزان به 2/4 میلیون تن با ارزشی حدود 8/2 بیلیون دلار خواهد رسید. از این رو بخش پزشکی و بهداشت، فرصت های زیادی را برای توسعه بیشتر محصولات نساجی با توجه به کاربرد آنها ایجاد می کنند و یکی از بخش های بسیار مهم برای رشد این صنعت می باشد. در صنعت نساجی، رقابت روبه رشدی در کارخانجات سراسر جهان برای دستیابی به پیشرفت در بازار تولیدات خاص وجود دارد که مستلزم تغییر روش های تولید سنتی به روش های تکنولوژی های پیشرفته می باشد. این مسئله بخصوص در کشورهایی که هزینه کارگر در آنجا بالاست، از قبیل کشورهای غربی بسیار حائز اهمیت می باشد. تلفیق حسگرها و وجه اشتراک ها درون پوشاک، یک موضوع بسیار جالب برای کاربردهای پزشکی و نمایش علائم حیاتی می باشند به طوری که حس کردن فعالیت ها به صورت خودکار را به راحتی امکان پذیر می سازند. اگر سنسورها در پوشاک به کار روند، پوشیدن لباس ها در برابر معاینه شدن و تحت مراقبت علائم حیاتی می باشند. این روش برتر از روش های دیگر دس تیابی به e-Health (سلامت الکترونیک) می باشد. همچنین استفاده از صفحات و حسگرهای پزشکی قابل پوشیدن، اغلب توسط مصرف کنندگان به جهت آسیب ها و مشکلات پزشکی ناشی از وجود قسمت های برجسته و مشخصه صفحات و حسگرهای فوق مورد استفاده قرار نمی گیرند. اگر حسگرها (صفحات) درون لباس تلفیق شوند این مشکل برطرف می شود. مزیت اصلی منسوجات هوشمند برای کاربردهای پزشکی به همین دو دلیل عمده می باشد: آنها در تماس و ارتباط با پوست انسان می باشند و از تمام حرکات انسان تبعیت می کنند. بنابراین، امکان حس پارامترهای فیزیولوژیکی و بیومکانیکی وجود دارد. اگرچه در اینجا دو اشکال وجود دارد که با موارد زیر سرکار دارد: مقاومت ظاهری بالا در تماس با پوست برای ضبط سیگنال های فیزیولوژیکی و حرکت افتادگی در پوشاک، که بدین معنی است که این حرکات مفید نمی باشند (علائم غیر لازم و مزاحم). لذا لازم است تکنولوژی های جدید برای آنالیز و تجزیه سیگنال های بدست آمده توسط منسوجات هوشمند به کار گرفته شوند. لذا لازم است یافته ها و روش های جدید تکنولوژیکی به جای الگوریتم های ثابت و عملگرها بکار روند. این یافته ها در بخش سلامت ما را به سمت راه کارهای جدید در زمینه سلامتی هدایت می نماید با بهبود کیفیت زندگی بیماران و کاهش هزینه های اجتماعی، به سمت تغییر مدل، از سیستمی که در آن شهروندان برای دریافت خدمات پزشکی به مراکز درمانی شهر می روند (سیستم های سلامت بخش بیمارستانی متمرکز) به سیستمی که در آن بررسی ها و درمان به صورت مجزا و در هر کجائی امکان پذیر باشد سوق داده می شود.

:
پیشرفت های علمی تولید در زمینه های مختلف دارای بی شک افزایش کیفیت و ارزش زندگی انسانی است. اگرچه باید تشخیص داد که توسعه تکنولوژی دارای همچنین بی حفاظ بودن ما برای ریسک های بزرگ و خطرناک به وسیله اثرهای فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی ناشناخته. بعلاوه ما ادامه می دهیم برای در معرض خطر بودن از آتش، مواد شیمیایی، تشعشع و مواد آلی بیولوژیکی از قبیل باکتری و ویروس هستیم. خوشبختانه آسان و موثر به معنای حفاظت از اغلب این خطرها در دسترس است.

نساجی کامل کننده قسمتی از بیشترین تجهیزات حفاظتی است. لباس های حفاظتی ساخته شده برای استفاده منسوجات سنتی از قبیل 

بافت، بی بافت و حلقوی و همچنین تکنیک های مخصوص از قبیل بافت سه بعدی و سوزن دوزی در لبه پارچه در الیاف طبیعی و بشر ساخت می باشد.

لباس های حفاظتی در حال حاضر قسمت اصلی طبقه بندی منسوجات به طور تخصصی و صنعتی می شود.
لباس حفاظتی اشاره به پوشاک و دیگر پارچه های طراحی شده برای حفاظت پوشنده از محیط خشن موثر که می تواند نتیجه در آسیب و مرگ دارد.
انسان برای بقاء عمر نیازمند حفاظت در مقابل عوامل خطرناک می باشد بنابراین از راه های حفاظت در مقابل عوامل کشنده و آسیب رسان پناه بردن به منسوجات حفاظتی که در مقابل عوامل شیمیایی، فیزیکی، مکانیکی، بیولوژیکی و غیره می باشد.
در طی چند دهه اخیر پیشرفت در تهیه لباس های محافظ، بیشتر در زمینه بهبود خصوصیاتی از لباس که نقش حصار و مانع را بازی می کنند معطوف شده است. پوشاک به طور ایده آل مانند سپری فرض می شود که در برابر تاثیرات خارجی از بدن محافظت می کند.
در سال های اخیر بررسی های ارگونومیک و فیزیولوژیکی بیش از پیش اهمیت پیدا کرده است به طوری که گاهی اوقات پذیرش لباسی که در آن انسان احساس راحتی کند برای مصرف کننده مشکل است. بنابراین لباس های محافظ در بسیاری از موارد مورد استفاده قرار نگرفتند. بنابراین هدف لباس های محافظ عرضه بالاترین سطح محافظت و در عین حال بیشتری راحتی ممکن می باشد.

به طور کلی ماشین های ریسندگی از جهت مکانیزم و روش های تولید باهم متفاوت هستند و ریسندگی الیاف کوتاه در حالت متداول به دو روش انجام می گیرد: 1- شانه شده: این روش به منظور تولید نخ های مرغوب و ظریف به کار می رود و معمولا از پنبه های خیلی خوب و درجه بالا که طول آنها بلند است استفاده می گردد. 2- کارد شده: در این روش تولید نخ ظریف، زیاد مدنظر نیست. بنابراین از پنبه های نوع متوسط برای این کار استفاده می شود. اکثر کارخانجات موجود در ایران از این روش برای تولید نخ استفاده می کنند. 1-2- ریسندگی رینگ و متراکم با وجود اینکه رشد تکنولوژیکی سریع و نوین در ریسندگی رینگ روبه افزایش است، ولی همچنان مکانیزم عملیاتی آن، همانند گذشته است. به همین دلیل است که می تواند گفت امروزه ریسندگی رینگ به عنوان یک تکنولوژی برتر در تولید نخ باقی مانده است. در ریسندگی رینگ، اصول کار ماشین براساس شیطانک، رینگ و ماسوره است. وابستگی به این سه عامل، محدودیت هایی را برای ماشین ریسندگی به وجود آورده است. به عنوان مثال اگر تعداد دور ماسوره بیشتر از 18000 تا 20000 دور باشد، برخی از ارتعاشات ماسوره سبب محدودیت های ریسندگی می گردد. با افزایش سرعت ریسندگی، باید قطر رینگ کاهش یابد که این امر باعث افزایش زمان داف می شود. علاوه بر این، افزایش سرعت شیطانک باید حدود 40m/s باشد. این افزایش سرعت ممکن است برای شیطانک مضر باشد. به عبارت دیگر، سرعت ماسوره به سرعت شیطانک وابسته است. به علت این موانع است که تولید این ماشین با محدودیت همراه است. با همه این تفاصیل می توان گفت که ریسندگی رینگ فوایدی را هم برای نخ به همراه دارد که از آن جمله می توان به بهبود کیفیت پارامترها در ساختار نخ، امکان بهره جویی از مواد مختلف و دامنه نمره نخ اشاره کرد. در دهه های گذشته، همه ریسندگی های جدید در جهت دستیابی به تولیدات بالا در هر واحد ریسندگی، توسعه یافتند. این حقیقت مخصوصا برای ریسندگی جت هوا و چرخانه ای درست است. ولی نخ ریسیده شده رینگ هنوز هم از نظر کیفیت و دامنه نمره نخ، در صدر قرار دارد. به عبارت دیگر، اگر نخ های ریسیده شده رینگ را زیر میکروسکوپ تحت آزمایش قرار دهیم به راحتی مشاهده می کنیم که همه الیاف در استحکام نخ سهمی ندارند و فقط بخش کوچکی از آنها در استحکام نقش دارند. مطالعات انجام شده نشان می دهد که بهبود کیفیت نخ های پنبه ای تولید شده ای که در عملیات ریسندگی آنها از عمل شانه زنی استفاده شده بهتر بوده و نظم الیاف در ساختار نخ افزایش می یابد. بررسی مقالات علمی نشان می دهد که این آزمایشات همچنان در جهت بهبود کیفیت نخ های تولیدی، در حال انجام است. از آنجائی که عملیات تبدیل الیاف به نخ از لحاظ فنی پیچیده است و به بررسی های متعدد و شیوه های تخصصی زیادی، نیازمند است لذا اهمیت این مسئله در تمام کارهای محققین تأیید شده است. Hassen و همکارانش تحقیقاتی روی میزان کشش بالا در ریسندگی پنبه ای و تأثیر آن بر روی کیفیت نخ انجام دادند. از سال 1950 میلادی، محققان متعددی ساختار نخ های رینگ را با متمرکز شدن روی مهاجرت الیاف، آنالیز کردند. Morton دریافت که فاصله های پیچ خوردگی های عرضی نخ، با کاهش تاب زیاد می شود. Hearle و همکارانش نشان دادند که با افزایش تاب، موقعیت الیاف کناره نخ تغییر یافته و مهاجرت الیاف با شدت قابل توجهی افزایش می یابد. برخی از محققین جهت تعیین ساختار نخ های پنبه ای رینگ، از تصاویر اسکن شده ایی که از مقطع عرضی نخ هایی که با الیاف قابل ردیابی ریسیده شدند، استفاده کردند. Rust و همکارانش دریافتند که تئوری مهاجرت برای نخ های ریسیده شده رینگ، برای سایر نخ های ریسیده شده به کار نمی رود. Jamil و همکارانش بیان داشتند که کارایی نخ ها، یک عامل با درصد تأثیرگذاری پایین در عملیات تولیدی آنها به شمار می رود. ولیکن عوامل دیگر نظیر موئینگی، استحکام و… روی خواص پارچه های تولیدی از آنها نظیر پرزدهی، زیردست و… تأثیر بسزایی دارد. Anandjiwala و همکارانش، ساختار نخ های رینگ تولید شده از الیاف کوتاه و ضعیف را با نخ های تولید شده از الیاف پیما (الیاف با طول بلند و مقاوم)، مقایسه کردند. آنها دریافتند که توزیع الیاف در ساختار نخ، از یک روند خاصی پیروی می کند. تعداد الیاف در مرکز نخ زیاد است و به تدریج کاهش یافته و به کمتری تعداد در لایه های بیرونی می رسد. همچنین آنها بیان کردند که توزیع منظم دو دسته الیاف با روش مخلوط سازی آنها، تغییر می کند ولی توزیع کلی الیاف همچنان به شکل معمول است.

سیکلودکسترین ها از خانواده الیگوساکاریدهای حلقوی هستند که از پیوند a(1-4 گلیکو پیرانوز تشکیل می شوند. بسته به تعداد واحدهای گلیکوپیرانوز (6، 7 و 8 واحد) سیکلودکسترین ها به صورت a و B و Y سیکلودکسترین موجود می باشد. سیکلودکسترین ها به عنوان آمیلازهای حلقوی، مالتوزهای حلقوی و دکسترین های اسکاردینگر نیز نام گرفته اند.
نحوه قرارگیری گروه های هیدروکسیل موجود در ساختار سیکلودکسترین به گونه ای است که سطح بیرونی آن هیدروفیلیک و سطح داخلی به دلیل حضور گروه های اکسیژن با جفت الکترون غیر پیوندی هیدروفوبیک می باشد. این ساختار جالب سیکلودکسترین که امکان حبس مولکول های مهمان مناسب را دارد، کاربردهای ویژه ای را برای سیکلوکسترین فراهم می کند.
فصل اول:
آشنایی با سیکلودکسترین و نحوه عملکرد آن
1-1- شناخت سیکلودکسترین:

مشاهداتی در مورد تشکیل تعدادی مواد کریستالی ناشناس در ساختار نشاسته با احیا آن در 1891 گزارش گردید. ویلرز نویسنده 

فرانسوی می پنداشت که این مواد نوعی از سلولز هستند و آن را سلولزین نامید. پانزده سال بعد، میکروبیولوژیست استرالیایی با تحقیق در مورد میکروارگانیسم های موثر بر غذا دریافت، با رشد میکروارگانیسمی تحت عنوان باسیلوز ماسرانز در محلول نشاسته، دو ماده کریستالی متمایز ایجاد می شود. از آنجا که بیشتر خواص آنها مشابه نشاسته تغییر یافته بود، آنها را دکسترین a و B کریستالی نامیدند، البته ساختار شیمیایی آنها شناخته نشده بود و در آن زمان مشخص نبود که نشاسته ماکرومولکولی شامل هزاران واحد گلیکوپیرانوز است.

فرودنبرگ و همکارانش ساختار حلقوی این دودکسترین را در اواسط دهه 1930 شرح دادند. این 45 سال یعنی از 1891 – 1936 در تاریخ سیکلودکسترین ها را مرحله کشف نام نهادند.
در دهه 1930 فرودنبرگ و گروهش، براساس آزمایشات و مشاهدات منتشر شده کریر بحثی در مورد دکسترین های کریستالی حاصل از واحدهای مالتوز با پیوند a(1-4 گلایکوساید مطرح کردند. در 1936 ساختار حلقوی برای دکسترین های کریستالی فرض گردید. در 1942 ساختارهای B,a – سیکلودکسترین به کمک X-ray تعیین گردید. در سال های 1950 – 1948 Y- سیکلودکسترین کشف شد و ساختار آن توسط X-ray مشخص گردید.
با شروه دهه 1950 دو گروه به رهبری فرانس و کرامر روی تولید آنزیمی سیکلودکسترین ها، تفکیک آنها به ترکیبات خالص و تعیین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آنها کار کردند. در حالی که کرامر روی خواص کمپلکس های داخلی حاصل از دکسترین های حلقوی کار می کرد، فرانس کشف کرد که سیکلودکسترین های بزرگتری هم وجود دارند و احتمال وجود a و E و n  – سیکلودکسترین ها مورد بررسی قرار گرفت. ویژگی قابل توجه سیکلودکسترین ها توانایی آنها در تشکیل کمپلکس های داخلی با چندین ترکیب بود.
از ساختار X-ray به دست آمده به نظر می رسید که در سیکلودکسترین ها گروه های هیدروکسیل ثانویه (C3 , C2) در لبه های پهن تر حلقه و گروه های هیدروکسیل اولیه (C6) در لبه دیگر آن واقع شده اند و هیدروژن های C3 و C5 غیرقطبی و اکسیژن ها با پیوند اتری در داخل مولکول های مخروط شکل قرار گرفته اند. این نتایج، یک مولکول با سطح بیرونی هیدروفیلیک که قابلیت حلالیت در آب را دارد و یک حفره غیرقطبی که یک ماتریس هیدروفوبیک است، را نشان می دهد که به عنوان یک میکرو محیط نامتجانس توضیح داده می شود.
مهمترین کاربرد سیکلودکسترین ها را در فرمولاسیون دارو نشان دادند. با بهره گرفتن از چندین نمونه، حفاظت آسان مواد اکسیدشدنی در مقابل اکسیداسیون اتمسفری، افزایش حلالیت داروهای با قابلیت انحلال پایین، کاهش فراریت مواد بی ثبات را نشان دادند.