نانوامولسیون چیست؟

(قسمت اول)

نانوامولسیونها یک سیستم با پایداری ترمودینامیکی و سینتیکی و یک ایزوتروپ نوری هستند. به علت اندازه ویژ ه ای که دارند با چشم غیرمسلح به صورت شفاف و یا نیمه شفاف دیده می شوند و همچنین در مقابل رسوب شدن و خامه ای شدن پایداری و مقاومت لازم را دارند. این خصوصیات، نانو امولسیون ها را جهت مطالعات بنیادی و کاربردی (شیمیایی، دارویی، بهداشتی و دیگر حوزه ها) بسیار مناسب نموده است. نانوامولسیون ها در مقایسه با امولسیون های معمولی مزیت هایی را برای کاربرد در بسیاری از صنایع ایجاد کرده است. به عبارت دیگر نانوامولسیون ها امولسیون های حقیقی با قطراتی با اندازه بی نهایت کوچک هستند.

نانوامولسیون را می توان یک دیسپرژن (محلول) شفاف، مایع و دارای خواص فیزیکی یکنواخت (isotropic) شامل آب، روغن و سورفکتانت هایی دانست که از نظر ترمودینامیکی پایدار هستند.

نانوامولسیون ها می توانند با پخش (disperse) روغن (O) در یک محلول سورفکتانت آبی (W) و سپس افزودن مقدار کافی از یک ترکیب چهارم، به طور عمومی با یک الکل با زنجیره کوتاه (بوتانول، پنتانول یا هگزانول) ترکیب شوند تا یک سیستم شفاف بسازند. نانوامولسیون ها بسیار تمیز هستند و دوام بالایی دارند.

محلول نانوامولسیون W/O این امکان را می دهد که در یک فاز روغنی یک محیط آبی ایجاد شود. به این ترتیب ذرات محلول در آب را در داخل یک روغن محلول کرده ایم. چنین اتفاقی در محلول O/W نیز می تواند برای مولکول های آبگریز اتفاق بیفتد. مزیت این امر امکان استفاده از داروهایی است که بیشترشان آب گریز هستند.

نانوامولسیون ها می توانند محلول آب در روغن یا روغن در آب باشند. این به خصوصیات روغن و سورفکتانت استفاده شده و فشردگی هندسی سر قطبی و دم هیدروکربنی مولکولهای سورفکتانت بستگی دارد. در مقایسه با امولسیون های معمول، مزیت نانوامولسیون ها این است که داروهای غیر محلول در آب را با تشکیل قطرات کوچکی در ابعاد نانومتر که از نظر ترمودینامیکی پایدارند و از یکدیگر جدا نگه داشته می شوند، در خود حل می کنند. بیشتر نانوامولسیون ها شامل زنجیره های کوتاه الکلی هستند و این امر آنها را برای اهداف دارویی نامناسب می کند. بنابراین نانوامولسیون های بدون الکل در اهداف دارویی مناسب تر هستند.

در پزشکی یک نانوامولسیون در ابعاد 400 تا 600 نانومتر بسیاری از عوامل بیماری زا مثل میکروب و ویروس را از بین می برد. فرایند مانند عوامل ضدمیکروبی دیگر شیمیایی نیست، بلکه فیزیکی است. هر چه ابعاد قطرات روغن یا آب در فاز اصلی کوچکتر باشد، کشش سطحی بیشتر است و بنابراین نیروی ممزوج شدن با سایر چربی ها بیشتر است. دترژنت ها برای پایدار کردن امولسیون استفاده می شوند. استفاده از دترژنت ها باعث می شود که قطرات نانویی آب یا روغن که در فاز اصلی ایجاد شده اند با هم ترکیب نشوند و در نتیجه پایداری امولسیون افزایش یابد؛ بنابراین وقتی که آنها با چربی های روی یک غشای باکتریایی یا پوشش ویروس رویه‌رو می شوند، چربی ها را مجبور می کنند که با هم ترکیب شوند. در یک مقیاس انبوه غشا تجزیه می شود و عوامل بیماری زا از بین می روند.

امولسیون به سلول های ارگانیزم های بالاتر و همچنین سلول های بدن انسان آسیب نمی رساند. البته سلول های اسپرم و سلول های خونی که با توجه به ساختار غشاییشان در برابر نانوامولسیون آسیب پذیر هستند. به همین دلیل نانوامولسیون ها فعلاً قابل استفاده در بدن نیستند.

روش های تولید نانو امولسیون

همان ‌ور که پیش تر گفته شد نانو امولسیون ها سامانه های غیرتعادلی هستند که به صورت خودبه خودی تشکیل نمی شوند. بنابراین اعمال نوعی انرژی حاصل از تجهیزات مکانیکی یا انرژی شیمیایی حاصل از اجزا و ترکیبات، برای تشکیل آن ها مورد نیاز است. در ضمن ویژگی های نانوامولسیون ها نه تنها به تغییرات ترکیبات آنها بلکه به روش تهیه آنها نیز بستگی دارد.

به طورکلی تولید نانوامولسیون ها به دو روش ممکن است: امولسیون سازی با انرژی پایین و امولسیون سازی با انرژی بالا. در روش اول نانوامولسیون ها در نتیجه انتقال های فازی ایجادشده در طی فرایند امولسیون سازی که عموما در دمای ثابت و تغییر ساختار یا در ساختار ثابت و تغییر دما اتفاق می افتند به دست می آیند. امولسیون سازی غشایی، خودبه خودی، جانشین سازی حلال، معکوس شدن امولسیون و معکوس شدن فاز از جمله روش های مرسوم برای تولید نانوامولسیون ها با انرژی پایین که به رغم مزیت های فراوان دارای محدودیت هایی از جمله نیاز به مقدار زیاد مواد فعال سطحی (سورفاکتانت) و لزوم انتخاب دقیق مواد فعال سطحی و کوسورفاکتانت هستند.

اما روش دوم به دلیل کنترل توزیع اندازه قطرات امولسیون و قابلیت تولید امولسیون هایی مناسب و با تنوع زیاد، قابلیت کاربرد صنعتی بیشتری دارد و تهیه نانوامولسیون ها به روش امولسیون سازی با انرژی بالا با استفاده از تجهیزات مکانیکی از جمله آسیاب های کلوئیدی، همگن سازهای با سرعت یا فشار بالا، و همگن سازهای فراصوت ممکن است. در این میان همگن سازهای فراصوت کارایی بالایی برای کاهش اندازه قطرات و دستیابی به پایداری بیشتر نانوامولسیون دارند.

    ادامه دارد...

منبع: nano.med.umich، azonano،  sciencedirect

مقاله نانوامولسیون ها؛ معرفی، تولید، کاربرد؛ میرمجیدی، عباسی

مقاله مروری برنانوامولسیون ها و کاربردهای پزشکی آن؛ زارع، دیوسالار، نبیونی