مطالعه ايجاد پيوندهاي عرضي به‌وسيله فراصوت در هيدروژل‌هاي آكريليك

The study of cross linking by ultrasound in acryric hydrogels

درسال‌هاي اخير از امواج قوي فراصوت در واكنش‌هاي پليمريزاسيون و در غياب آغازگر بهره گرفته مي‌شود. تشكيل هيدروژل با كمك اين امواج، تنها در محيط‌هاي گرانرو مثل گليسرول امكان‌پذير است. در اين مطالعه، از مونومرهاي آكريلي حلال در آب و عامل شبكه‌ساز متيلن بيس آكريل آميد در محيط دوتايي آب/ گليسرول هيدروژل به‌دست آمد. دما در تمام موردها ثابت و برابر 37 درجه سانتي‌گراد بود. از يك دستگاه فراصوت در فركانس ثابت 20 كيلوهرتز استفاده شد. تابش فراصوت نياز به گرما و آغازگر را منتفي ساخت و زمان تشكيل فراورده را به چند دقيقه كاهش داد. افزون بر اين، هيدروژل‌هاي سنتز شده به كمك فراصوت داراي ساختار ميكروسكپي يكنواخت‌تر و تورم بالاتري بودند. تصويرهاي ميكروسكپي نمونه‌هاي به‌دست آمده نشان از وجود ساختار نانو با حفرات ريز زياد دارد. نتيجه‌هاي پژوهش‌هاي انجام شده هم‌چنين نشان مي‌دهد كه با تغيير محيط واكنش (و تغيير گرانروي) زمان و سرعت واكنش تشكيل تغيير قابل‌توجهي مي‌يابد. با اين حال واكنش تشكيل چندان تحت تاثير قدرت يوني و اسيديته محيط نيست. آب اكسيژنه با ايجاد راديكال هيدروكسي به شروع واكنش كمك مي‌كند. با افزايش توان صوتي و پالس فراصوت، زمان واكنش كاهش و سرعت آن افزايش مي‌يابد. از اين روش مي‌توان هم در ساخت و هم در كنترل سنتز مواد زيستي و در سامانه‌‌هاي زنده – رهايش دارو - بهره گرفت.

Recently, the powerful waves of ultrasound are used in the polymerization reactions in the absence of initiator. Hydrogel formation by ultrasonic waves is possible just in viscous mediums, such as glycerol. In this study, hydrogels were obtained from the water-soluble acrylic monomers and methylene bis-acrylamide crosslinker in water/glycerol medium. All studies were done at constant temperature of 37 °C, the human body temperature. Ultrasonic irradiation eliminates the need of heating and initiator and reduces the formation time to a few minutes. In addition, hydrogels synthesized by ultrasound have uniform microscopic structure and high swelling capacity. SEM images of the obtained samples are consistent with nanostructure having many tiny pores. Results show that changing environment changes the viscosity of the reaction and so the reaction time and rate. However, the reaction is not significantly affected by ionic strength and acidity. An increase in ultrasonic power and pulse reduces reaction time. In this way we can build and control the synthesis reaction -rate and structure- of biomaterials and living systems, including drug delivery.