پژوهش های کاربردی مهندسی شیمی - پلیمر
فصلنامه علمی - پژوهشی

تعیین مکانسیم هسته‌زایی و زمان القای کریستالیزاسیون نانوذرات آموکسی‌سیلین در حضور مواد فعال سطحی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

JAFAR منطقیان 1
پریا پروین 2

1 هیئت علمی دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات بوشهر، بوشهر

چکیده
استفاده از نانوداروها به‌خصوص نانو آنتی‌بیوتیک‌ها موجب افزایش کارایی آنها می شود. آزادسازی یکنواخت‌تر آنتی بیوتیک یکی از مزایای نانو بودن آن است. هم‌چنین با استفاده از تولید نانودارو می‌توان آن‌ها را به صورت پماد یا برچسب تهیه کرد تا از طریق پوست جذب ناحیه دارای عفونت شود و بدین ترتیب عوارض جانبی آن را کاهش داد. آموکسی‌سیلین یکی از پرکاربردترین آنتی‌بیوتیک‌های مورد استفاده در جهان است که درصورت ارتقا به صورت نانوذرات، می‌توان از افزایش مصرف آنتی‌بیوتیک‌های قوی دیگر جلوگیری کرد. تعیین مکانیسم تشکیل نانوذرات این دارو یک عامل مهم جهت تولید تجاری آن می‌باشد. هدف از انجام این تحقیق، تعیین مکانیسم هسته‌زایی و زمان القای کریستالیزاسیون نانوذرات آموکسی‌سیلین می باشد. از مواد فعال سطحی CTAB و SDS برای جلوگیری از کلوخه شدن نانوذرات تهیه شده استفاده شد، بنابراین اثر غلظت آموکسی‌سیلین و غلظت پایدارکننده بر روی فرآیند کریستالیزاسیون بررسی گردید. در این پروژه از روش ترکیبی کریستالیزاسیون القایی-واکنشی برای تولید نانوذرات آموکسی‌سیلین بهره گرفته‌شد. در این روش توسط واکنش آموکسی‌سیلین با سدیم‌هیدروکساید، آموکسی‌سیلین‌سدیم تولید شد که انحلال‌پذیری آن در آب نسبت به آموکسیسیلین بسیار بالاتر است. سپس با افزودن هیدروکلریک‌اسید، آموکسی‌سیلین بازیابی شده و فوق اشباع ایجاد خواهد شد و کریستال‌های آموکسی‌سیلین در اثر فوق اشباع به‌وجود خواهند آمد. تمامی آزمایشات دومرتبه تکرار شدند. برای تعیین ویژگی‌های نانوذرات آموکسی‌سیلین از آنالیزهای SEM و DLS استفاده شد که نتایج نشان می‌دهد ذرات با سایز میانگین 50 نانومتر تشکیل شده‌اند و پایداری ذرات نسبت به کلوخه شدن نیز تا یک هفته پس از تشکیل تایید شد. نتایج حاصل از آزمایشات نشان ‌می‌دهد که مکانیسم هسته‌زایی از نوع اولیه با میانگین ضریب تبیین (R2) برابر 9887/0 بوده و افزودن ماده پایدارکننده تاثیری در مکانیسم هسته‌زایی نداشته است.

کلیدواژه‌ها

کریستالیزاسیون القایی-واکنشی
آموکسی‌سیلین
زمان القا
مکانیسم هسته‌زایی
پایدار کننده

موضوعات

عنوان مقاله English

Determination of nucleation and induction time of crystallization of amoxicillin nanoparticles in the presence of surface active agents

نویسندگان English

Mehrdad Manteghian 1
paria parvin 2
1 Faculty of Chemical Engineering Department, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran,
2 Chemical Engineering Department, Islamic Azad University, Science & Research Boushehr Branch, Boushehr, Iran
چکیده English

Research subject: The use of nanoparticles, especially nano-antibiotics, increases their efficacy. More uniform release of antibiotics is one of the benefits of being nano. They can also be made using ointment or banderol to absorb through the skin to the infection, thereby reducing its side effects. Amoxicillin is one of the most widely used antibiotics in the world which can be prevented by increasing the use of other strong antibiotics if promoted as nanoparticles. Determining the mechanism of nanoparticle formation of this drug is an important factor for its commercial production.

Research approach: The purpose of this study was to determine the nucleation mechanism and time of induction of crystallization of amoxicillin nanoparticles in the presence of surface active agents ‘CTAB’ and ‘SDS’. Therefore, the effect of amoxicillin concentration and stabilizing concentration on the crystallization process was investigated. In this project, a combination of inductive-reactive crystallization was used. In this method, amoxicillin sodium was produced with sodium hydroxide, amoxicillin sodium, has a much higher solubility in water. Then, by adding hydrochloric acid, amoxicillin will be recovered and supersaturated. SEM and DLS analyzes were used to determine the properties of amoxicillin nanoparticles. All the experiments were repeated twice.

Main results: The results show that particles with a mean size of 50 nm were formed, and the particle stability was confirmed up to one week after formation. The results of the experiments show that the nucleation mechanism is the primary type with an average explanatory factor (R2) equal to 0.9887 and adding a stabilizing agent has no effect on the nucleation mechanism.

کلیدواژه‌ها English

Induction-Crystallisation
amoxicillin
Induction Time
Nuclear Mechanism
stabilizer
1. Wexell, C.L., Ryberg, H., Andersson, W.S., Blomqvist, S., Colin, P., Van Bocxlaer, J., and Dahlén, G., Antimicrobial Effect of A Single Dose of Amoxicillin on The Oral Microbiota, International Journal of Oral and Maxillofacial Surgery, 46: 277. 2017
2. Tian, X., Fei, J., Pi, Z., Yang, C., and Luo, D., Synthesis and Characterization of Amoxicillin Nanostructures, Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 1(4): 323-325. 2005
3. Nowee, S.M., Abbas, A., and Romagnoli, J.A., Antisolvent Crystallization: Model Identification, Experimental Validation and Dynamic Simulation Chemical Engineering Science, 63(22): 5457-5467. 2008
4. Lai, S.C., Lazenby, R.A., Kirkman, P.M., and Unwin, P.R., Nucleation, Aggregative Growth and Detachment of Metal Nanoparticles During Electrodeposition at Electrode Surfaces, Chemical Science, 6(2): 1126-1138. 2015
5. Toraji A, Hadizadeh M, and F, N., The Effect of Nanoformulation of Amoxicillin on its Antibacterial Activity Against Common Bacterial Strains Involved in Hospital-Acquired Infections Arak Medical University Journal 21(130): 11-20. 2018
6. Kulkarni, A.M. and Zukoski, C.F., Nanoparticle Crystal Nucleation: Influence of Solution Conditions, Langmuir, 18(8): 3090-3099. 2002
7. Junejo, Y., Güner, A., and Baykal, A., Synthesis and Characterization of Amoxicillin Derived Silver Nanoparticles: Its Catalytic Effect on Degradation of Some Pharmaceutical Antibiotics Applied Surface Science, 317: 914-922. 2014
8. McDonald, M., Bommarius, A., Rousseau, R., and Grover, M., Continuous Reactive Crystallization of Β-Lactam Antibiotics Catalyzed by Penicillin G Acylase. Part I: Model Development, Computers Chemical Engineering, 123: 331-343. 2019
9. Cuthbertson, A., Rodman, A., Diab, S., and Gerogiorgis, D., Dynamic Modelling and Optimisation of the Batch Enzymatic Synthesis of Amoxicillin, Processes, 7(6): 318. 2019
10. Güncüm, E., Bakırel, T., Anlaş, C., Ekici, H., and Işıklan, N., Novel Amoxicillin Nanoparticles Formulated as Sustained Release Delivery System for Poultry Use, Journal of veterinary pharmacology and therapeutics. 2018
11. Abdelghany, A., Meikhailb, M., and El-Banab, A., Characterization and Amoxicillin Release in Novel Chitosan/Poly (Vinyl Alcohol)/Sodium Alginate Tri-Polymer Matrices as Restorative-Spoiled Wound Dressings, Global Journal of Physics, 9(1): 821-831. 2019
12. TOKU-E. Amoxicillin Sodium Salt Product Data Sheet. https://www.toku-e.com/ConvertHtmlToPdf.axd?product=124 Available in: 01/13/2018.
13. Zheng, F., Wang, S., Wen, S., Shen, M., and Shi, X., Amoxicillin-Loaded Electrospun Nano-Hydroxyapatite/Poly (Lactic-Co-Glycolic Acid) Composite Nanofibers: Preparation, Characterization and Antibacterial Activity, Journal of Controlled Release, 1(172): 30-31. 2013
14. Zheng, F., Wang, S., Wen, S., Shen, M., Zhu, M., and Shi, X., Characterization and Antibacterial Activity of Amoxicillin-Loaded Electrospun Nano-Hydroxyapatite/Poly (Lactic-Co-Glycolic Acid) Composite Nanofibers, Biomaterials, 34(4): 1402-1412. 2013
15. Tavakoli, F., Nosrati, M., and Manteghian, M.,Determination of The Mechanism of Nucleation and Induction Time of Crystallization of Acetylsalicylic Acid (Aspirin) Nanoparticles in The Presence of Surfactants, Third Scientific Conference on Process Engineering (Oil, Gas Refining and Petrochemicals). Tehran, 2014
16. Kim, S.H., Ahn, S.H., and Hirai, T., Crystallization Kinetics and Nucleation Activity of Silica Nanoparticle-Filled Poly (Ethylene 2, 6-Naphthalate), Polymer, 44(19): 5625-5634. 2003
17. Kim, Y.-R., Lai, S.C., McKelvey, K., Zhang, G., Perry, D., Miller, T.S., and Unwin, P.R., Nucleation and Aggregative Growth of Palladium Nanoparticles on Carbon Electrodes: Experiment and Kinetic Model, The Journal of Physical Chemistry C, 119(30): 17389-17397. 2015

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما