تولید نانو ذرات ژلاتین به روش حلال‌زدایی برای استفاده در صنایع غذایی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• نگار سلیمانپور تمام ¹
• اکرم آریان فر ¹
• وحید حکیم زاده ¹
• بهاره عمادزاده ²

¹ گروه علوم و صنایع غذایی، واحد قوچان، دانشگاه ازاد اسلامی،قوچان،ایران

² گروه نانو فناورى مواد غذایى، مؤسسه پژوهشی علوم و صنایع غذایى، مشهد، ایران

https://doi.org/10.22067/ifstrj.2022.74716.1137

چکیده

ژلاتین یک پلیمر طبیعی است که به‌طور گسترده در تولید نانو ذرات و در صنایع غذایی، دارویی و پزشکی به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد در ایجاد ژل، کپسول، قوام‌دهندگی، پایدارکنندگی و امولسیفایری مورداستفاده قرار می‌گیرد. در این مطالعه، از ژلاتین تیپ B (گاوی) با بلوم 260-240 و روش ضد حلال دو مرحله‌ای استفاده شد و در ادامه برای تشکیل نانو ذرات استون به‌صورت قطره‌ای و در حین هم زدن اضافه گردید تا محلول شروع به تغییر رنگ و درنهایت به رنگ سفید در‌آید که نشان‌دهنده تشکیل شدن نانو ذرات است. در انتها محلول گلوتارآلدهید جهت اتصالات عرضی اضافه و سانتریفوژ شد. همچنین غلظت بهینه ژلاتین، مقدار بهینه از استون مصرفی، و همچنین دما و سرعت مطلوب هم زدن برای تولید نانو ذرات، مشخص گردید. یافته‌های این پژوهش نشان داد که شرایط بهینه برای تولید ذراتی با میانگین ‌اندازه 6/88 نانومتر در دمای 40 درجه سانتی‌گراد، حجم مصرفی استون 15 میلی‌لیتر، غلظت 200 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر و سرعت هم زدن rpm 1000 است. در ادامه نتایج حاصل از آزمون‌های طیف‌سنجی مادون قرمز، پراش اشعه ایکس، پتانسیل زتا، آنالیز وزن‌سنجی حرارتی و بررسی مورفولوژی میکروسکوپ‌های الکترونی نشان داد نانو ذرات ژلاتین ساخته‌شده تحت این شرایط به شکل کروی با سطحی صاف بوده که از شبکه پلیمری منسجم و اسکلت مقاومی نسبت به حرارت برخوردار هستند. 

کلیدواژه‌ها

• بهینه‌سازی
• روش ضد حلال دومرحله‌ای
• ژلاتین
• نانو ذرات

موضوعات

• شیمی مواد غذایی

©2023 The author(s). This is an open access article distributed under Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0), which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source.

مراجع

1. Alavijeh, R., Shokrollahi, P., & Barzin, J. (2017). A thermally and water activated shape memory gelatin physical hydrogel, with a gel point above the physiological temperature, for biomedical applications. Journal of Materials Chemistry B, 5)12(, 2302-2314. https://doi.org/10.1039/C7TB00014F
2. , S., Abrams, D., Huang, Y., McQuarrie, S., Roa, W., Chen, H., Löbenberg, R., Miller, G.G., & Finlay, W.H. (2006). Optimization of a twostep desolvation method for preparing gelatin nanoparticles and cell uptake studies in 143B osteosarcoma cancer cells. Journal Pharmacy Science, 9(1), 124–132. https://doi.org/10.7939/R3J96097M
3. Devika, R.B., & Varsha, B.P. (2006). Studies on effect of pH on cross-linking of chitosan with sodium tripolyphosphate: a technical note, AAPS Pharm. Science Technology, 7, 1–6. https://doi.org/10.1208/pt070250
4. Elzoghby, O. (2013). Gelatin-based nanoparticles as drug and gene delivery systems: Reviewing three decades of research, Journal Control Release, 172(3), 1075–1091.
5. , Z., & Jafarpour, A. (2020). A comparative study on physio-chemical properties of recovered gelatin from beluga (Huso huso) fish skin by enzymatic and chemical methods, Iranian Food Science and Technology Research Journal, 16, 157-170. https://doi.org/10.22067/ifstrj.v16i1.76991
6. , S.Y., Yang, H., & Chen, P. (2007). Formation of colloidal suspension of hydrophobic compounds with an amphiphilic self-assembling peptide, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 55(2), 200-211. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2006.12.002
7. GMIA, G.H. (2012). Gelatin Manufacturers Institute of America, New York.
8. Gomathi, T., Prasad, P.S., Sudha, P.N., & Anil, S. (2017). Size optimization and in vitro biocompatibility studies of chitosan nanoparticles, International Journal of Biological Macromolecules, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.08.057
9. Gupta, A.K., Gupta, M.S., Yarwood, J., & Curtis, A.S.G. (2004). Effect of cellular uptake of gelatin nanoparticles on adhesion, morphology and cytoskeleton organisation of human fibroblasts, Journal of Controlled Release, 95(2), 197-207. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2003.11.006
10. Hosseini, S.M., Emam-Djomeh, H.Z., Razavi, S.H., Saboury, A.A., Moosavi-Movahedi, A.A., & Atri, Meeren, M.S. (2013). Food Hydrocolloids b -Lactoglobulin e sodium alginate interaction as affected by polysaccharide depolymerization using high intensity ultrasound, FOOHYD, 32(2), 235–244. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2013.01.002
11. Ishikawa, H., Nakamura, Y., Jo, J., & Tabata, Y. (2012). Gelatin nanospheres incorporating siRNA for controlled intracellular release, Biomaterials, 33(35), 9097-104. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2012.08.032
12. Iida, H., Takayanagi, K., Nakanishi, T., & Osaka, T. (2007). Synthesis of Fe₃O₄ nanoparticles with various sizes and magnetic properties by controlled hydrolysis, Journal of Colloid and Interface Science, 314(1), 274-280. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2007.05.047
13. Jahanshahi, M., Sanati, M.H., Minuchehr, Z., Hajizadeh, S., & Babaei, Z. (2008). Controlled fabrication of gelatin nanoparticles as drug carriers, Nanotechnol. Its Appl. First Sharjah Int. Conf., 228, pp. 228–232. https://doi.org/10.1063/1.2776720
14. Jalaja, K., Naskar, D., Kundu, S.C., & James, N.R. (2015). Fabrication of cationized gelatin nanofibers by electrospinning for tissue regeneration. Rsc Advances, 5(109), 89521-89530. https://doi.org/10.1039/C5RA10384C
15. Jones, O., Decker, E.A., & McClements, D.J. (2010). Thermal analysis of ß-lactoglobulin complexes with pectins. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2009.10.001
16. Kirby, B.J., & Hasselbrink, E.F. (2004). Zeta potential of microfluidic substrates: 1. Theory, experimental techniques, and effects on separations, Electrophoresis, 25(2), 187-202. https://doi.org/1002/elps.200305754
17. Kaintura, R., Sharma, P., Singh, S., Rawat, K., & Solanki, P. (2015). Gelatin nanoparticles as a drug delivery system for proteins, Journal of Nanomedicine Research, 2, 00018. or carrageenan for production of stable biopolymer particles, Food Hydrocolloids, 24(2), 239-248. https://doi.org/1007/s10853-015-9287-3
18. Khan, S.A., & Schneider, M. (2013). Improvement of nanoprecipitation technique for preparation of gelatin nanoparticles and potential macromolecular drug loading, Macromolecular Bioscience, 13(4), 455-463. http://doi.org//10.1002/mabi.201200382
19. Kommareddy,S., Shenoy, D.B., & Amiji, M.M. (2007). Gelatin nanoparticles and their biofunctionalization, Nanotechnologies Lifesci no. september. https://doi.org/10.1002/9783527610419.ntls0011
20. Lohcharoenkal, W., Wang, L., Wang, Y., Chen, C., & Rojanasakul, Y. (2014). Protein nanoparticles as drug delivery carriers for cancer therap Wang,y, BioMed research international. https://doi.org/10.1155/2014/180549
21. Li, J., Li, K., Wang, N., & Wu, X.S. (1997). A novel biodegradable system based on gelatin nanoparticles and poly (lactic‐co‐glycolic acid) microspheres for protein and peptide drug delivery, Journal of Pharmaceutical Sciences, 86(8), 891-895.
22. Luo, Y., Teng, Z., & Wang, Q. (2012). Development of zein nanoparticles coated with carboxymethyl chitosan for encapsulation and controlled release of vitamin D3, Journal of Agricultural and Food Chemistry.
23. Ma, Y., Zheng, Y., Zeng, X., Jiang, L., Chen, H., Liu, R., Huang, L., & Mei., L. (2011). Novel docetaxel-loaded nanoparticles based on PCL-Tween 80 copolymer for cancer treatment, International Journal of Nanomedicine, 6(2679), e88. https://doi.org/10.2147/IJN.S25251
24. Nejat, H., Rabiee, M., Tahriri, M., Jazayeri, H.E., Rajadas, J., Ye, H., Cui, Z., & Tayebi, L. (2017). Preparation and characterization of cardamom extract-loaded gelatin nanoparticles as effective targeted drug delivery system to treat glioblastoma. Reactive and Functional Polymers, 120, 46–56. https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2017.09.008
25. Narayanan, D., Koyakutty, G.M.G, L. H, M., Nair, S., & Menon, D. (2013). Poly-(ethylene glycol) modified gelatin nanoparticles for sustained delivery of the anti-inflammatory drug Ibuprofen-Sodium: An in vitro and in vivo analysis, Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 9(6), 818-828. https://doi.org/1016/j.nano.2013.02.001
26. Nguyen, T.H., & Lee, B.T. (2010). Fabrication and characterization of cross-linked gelatin electro-spun nano-fibers, Journal of Biomedical Science and Engineering, 3(12), 11-17. https://doi.org/4236/jbise.2010.312145
27. Rejinold, N.S., Muthunarayanan, M., Muthuchelian, K., Chennazhi, K.P., Nair., S.V., & Jayakumar, R. (2011). Saponin-loaded chitosan nanoparticles and their cytotoxicity to cancer cell lines in vitro. Carbohydrate Polymers, 84, 407–416.
28. Shutava, T.G., Balkundi, S.S., Vangala, P., Steffan, J.J., Bigelow, R.L., Cardelli, J.A., O’Neal, D.P., & Lvov, Y.M. (2009). Layer-by-layer-coated gelatin nanoparticles as a vehicle for delivery of natural polyphenols, Journal American Chemical Society, 3(7), 1877–1885. https://doi.org/1021/nn900451a
29. Yang, L., Jian, W., Qiu, L., Jian, X., Zuo, D., Wang, D., & Yang, L. (2015). One pot synthesis of highly luminescent polyethylene glycol anchored carbon dots functionalized with a nuclear localization signal peptide for cell nucleus imaging, Nanoscale, 7(14), 6104-6113. https://doi.org/1039/C5NR01080B
30. Y, W., W, Z., L, Y., G.X, C. (2000). Preparation and characterization of gelatin gel with a gradient structure. Polymer International, 49, 1600-1603.

https://doi.org/10.1002/1097-0126(200012)49:12<1600::AID-PI554>3.0.CO;2-K