سامانه همایش های موسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایی

صفحه اصلی / سومین همایش ملی پژوهش های کاربردی امنیت غذایی: فرآوری، ایمنی و سلامت

ساخت اولئوژل‌های دوگانه با استفاده از ترکیب ژل ‌کننده‌های پلی‌ساکاریدی و موم‌های طبیعی برای بهبود رهایش کنترل‌ شده ترکیبات زیست‌ فعال کپسوله ‌شده

نویسندگان :

بهزاد بیضایی¹ مرتضی جمشید عینی² سمیه سنجری³

1- دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران 2- دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال 3- دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران شمال

کلمات کلیدی :

اولئوژل‌های دوشبکه‌ای،ساختارهای بین‌نفوذی،پلی‌ساکاریدهای یونی،موم‌های کریستال‌شونده،کپسولاسیون کورکومین،رهایش کنترل‌شده،ژل‌های چندپاسخه،سامانه‌های لیپیدی عملکردی

چکیده :

در پاسخ به چالش‌های پیچیده در مهندسی ساختارهای نرم برای انتقال هدفمند ترکیبات زیست‌فعال لیپوفیل، و در راستای توسعه سامانه‌هایی با پاسخ‌دهی چندگانه، پایداری ترمودینامیکی بالا و قابلیت تنظیم رفتار رهایشی در شرایط فیزیولوژیکی متغیر، این پژوهش به طراحی و ساخت یک اولئوژل با معماری دوشبکه‌ای (Hierarchically Architectured Dual-Network Oleogel) پرداخته است که بر پایه هم‌آرایی مهندسی‌شده‌ی سامانه‌های ژل‌شونده اورتروفی – غیرکوالانسی ساخته شده است.در این سامانه، با بهره‌گیری از فاز بلورین لیپوفیلِ متبلورشونده شامل موم زنبور عسل و موم سبوس برنج به‌عنوان organogelator thermotropic agents و هم‌زمان از شبکه هیدروژلی یونیِ حساس به محرک متشکل از زانتان و آلژینات سدیم به‌عنوان polyelectrolytic hydrogelators، ساختار شبکه‌ای دوگانه‌ای ایجاد گردید که ویژگی‌های multi-level crosslinking, tunable viscoelasticity, and stimuli-responsiveness را هم‌زمان در خود دارد. با استفاده از یک رویکرد bottom-up self-assembly، سیستم دوگانه به‌واسطه thermal crystallization در فاز آلی و ionotropic gelation در فاز آبی، به‌صورت هم‌زمان ساخت‌یابی گردید و نهایتاً یک ماتریس هیبریدی interpenetrating polymer-lipid network (IPLN) ایجاد شد. کورکومین، به‌عنوان ترکیب زیست‌فعال مدل با خواص pleiotropic biofunctionality و رفتار شدیداً pH-dependent، در فاز آلی کپسوله و درون ماتریس IPN تثبیت گردید.مطالعات رئولوژیکی پیشرفته (شامل frequency sweep، strain amplitude sweep، thixotropic recovery و 3-interval time tests) نشان داد که ساختار ژل دوگانه دارای رفتار ویسکوالاستیک پیچیده و غیرخطی با پایداری مکانیکی فراتر از محدوده خطی بوده و رفتار gel-like solid state with nonlinear plasticity از خود نشان داد. ساختار منسجم حاصل از تعاملات چندوجهی بین شبکه‌های کریستال موم و کویل‌های پلی‌ساکاریدی موجب افزایش مدول ذخیره (G′)، کاهش tan δ و افزایش مقاومت در برابر دگرشکلی شد.بررسی‌های رهایش در شرایط گوارشی شبیه‌سازی‌شده نشان داد که سامانه طراحی‌شده دارای sigmoidal release kinetics در فاز روده‌ای است، با minimal burst effect در فاز معده‌ای، که تابعی از نفوذپذیری وابسته به pH، تخریب انتخابی ماتریس هیدروژلی در شرایط قلیایی، و پدیده‌های انحلال-نفوذ همزمان بود. به‌علاوه، تحلیل‌های سینتیکی براساس مدل‌های Korsmeyer–Peppas و Weibull تأییدکننده رفتار رهایش کنترل‌شده غیر فیکی و anomalous transport mechanism بودند. آنالیز ساختار مولکولی با FTIR، XRD و DSC شواهدی از شکل‌گیری پیوندهای هیدروژنی و برهم‌کنش‌های ساختاری پایدار بین اجزای شبکه ارائه کرد که باعث entropic stabilization و کاهش تمایل به فاز جدایش در محیط‌های آبی شد. تصاویر FE-SEM و Cryo-TEM نیز آرایش نانوساختار یافته‌ی منسجم، بی‌نظم محدود و submicron domain interconnectivity را نشان دادند که مبیّن ساختار شبه‌جامد با رفتار شبه‌پلاستیک است. از منظر اکسیداتیو، ماتریس دوشبکه‌ای قادر به ایجاد radical quenching microenvironment در سطح نانو و مهار مؤثر واکنش‌های پراکسیدی و ثانویه لیپیدی بود. آزمون‌های Oxidative Induction Time (OIT) و شاخص TBARS، پایداری فوق‌العاده سیستم در شرایط استرسی حرارتی و نوری را تأیید کردند. نتیجتاً، ساختار پیشنهادی نه‌تنها در جایگاه یک سامانه رهایش هوشمند و چندپاسخه برای ترکیبات زیست‌فعال عمل می‌کند، بلکه بستری نوآورانه برای مهندسی ژل‌های لیپیدی پیشرفته بر پایه اصول soft matter physics، supramolecular engineering و green functional colloid design فراهم می‌آورد. این سامانه، افقی جدید برای طراحی پلتفرم‌های لیپیدی نسل چهارم با پاسخ‌دهی محیطی، زیست‌سازگاری بالا و معماری نانوساختارمند گشوده و می‌تواند نقش کلیدی در توسعه مواد غذایی عملکردی، داروهای مبتنی بر نانوژل، و مکمل‌های نوتریسوتیکال ایفا نماید.