Chitosan macromolecules with different molecular weights and degrees of acetylation were dissolved in carbonic acid solutions saturated with carbon dioxide at high pressure and were adsorbed from such solutions onto model mica substrate. Their conformation on the substrate was revealed by means of atomic force microscopy. The results of the observations indicate that there are adsorbed nanosized stable aggregates with peculiar, regular, and reproducible geometry, which are formed in carbonic acid solutions. The aggregates appear as rather persistent rod-like structures and consist of a few individual chitosan macromolecules. This effect can be explained by the competition of the Coulomb repulsion of charged monomer units with the attraction between segments of polymer chains. There are several factors contributing to the total intra- and interchain attraction of different monomer units: hydrogen bonding, hydrophobic interaction, and dipole–dipole attraction caused by the formation of ion pairs due to counterion condensation. The uncompensated charges prevent further growth of the aggregates and therefore stabilize their size at the nanoscale range. The experimental data are supported by theoretical calculations and computer simulations

چکیده

درشت مولکولهای چیتوسان با وزن های مولکولی متفاوت و درجات مختلفی از استیلی شدن، در محلول های اسید کربنیک اشباع از دی اکسید کربن در فشار بالا حل شده و از این محلول بر روی مدلی زیرلایه ای از میکا برآشام شدند. صورت بندی آنها روی زیرلایه بوسیله میکرسکوپ اتمی مشخص گردید. نتایج مشاهدات بیانگر آن بودند که انباشته های پایداری در ابعاد نانو با هندسه های خاص، منظم و قابل بازتولید، برآشام شده بودند که در محلول های اسید کربنیک تشکیل شده بودند. انباشته ها به شکل ساختارهای میله مانند نسبتاً منسجم به نظر می رسند و متشکل از معدود درشت مولکولهای منفرد چیتوسان هستند. این اثر را می توان با توجه به رقابت دافعه کولومب واحدهای مونومری باردار با جاذبه بین قطعه هایی از زنجیره پلیمر، توضیح داد. چندین عامل در جاذبه درون زنجیره ای و بین زنجیره ای واحدهای مونومری مختلف، اثرگذارند: پیوند هیدروژنی، اندرکنش آب گریز، و جاذبه دوقطبی – دوقطبی ناشی از تشکیل جفت های یونی بدلیل چگالش ضد یونی. بار الکتریکی جبران نشده از رشد بیشتر انباشته ها ممانعت کرده و در نتیجه اندازه آنها را در بازه مقیاس نانو، تثبیت می کند. داده های آزمایشگاهی توسط محاسبات نظری و شبیه سازی های رایانه ای، تأیید شده اند.

1-مقدمه

چیتوسان پلی ساخاریدی است که کاربردهای متعددی در حوزه زیست پزشکی دارد. به عنوان مثال از آن در پانسمان زخم، دارورسانی، تشخیص سرطان و مهندسی بافت استفاده می شود [1]. بخوبی می دانیم که چیتوسان در برخی از محلول های اسیدی آبی با مقادیر pH کمتر از 0.6، انحلال پذیر است [2]. اسیدهایی همچون اسید استیک، اسید فرمیک، اسید لاکتیک، اسید پروپینیک و اسید هیدروکلریک، قابلیت حل کردن چیتوسان را دارند [3 و 4]. بنابراین می توان از ته نشسته های چنین محلول هایی، اندود های چیتوسانی نازکی بدست آورد. در ادامه می توان خنثی سازی با قلیا را در دستور کار قرار داد تا چیتوسان بدست آمده را به شکل نامحلول در آب تبدیل نمود. اما حتی زنجیره های حل شده چیتوسان هم می توانند درجاتی از انباشتگی را در خود حفظ کنند. در نتیجه معمولاً این محلولها از مقداری انباشته های بین مولکولی در کنار زنجیره های پلیمری با مولکولهای پراکنده تشکیل می شوند. وجود انباشته ها یا بقایای بقدر کافی حل نشده مولکولهای چیتوسان در محلول های آبی، مکرراً نشان داده شده است...