مقدمه ای بر عملگرا نمودن نانوذرات/ کپسول ها

مقدمه

مشخصه اول نانوذرات، شکل و اندازه آنهاست و بطور کلی دارای سه بعد در مقیاس نانو هستند بنابراین این ذرات نسبت به مولکول های تکی، مولکول های کوچک یا حتی پروتئین ها، بزرگتر بوده و دارای ویژگی هایی هستنند که فقط در ابعاد نانو مشاهده می شود. مثال شناخته شده در این زمینه ویژگی های نوری نانوذرات طلا می باشد که با توجه به اندازه، رنگ های مختلف از خود نشان می دهند. ویژگی های منحصر به فرد نانوذرات آنها را برای کاربرد در طیف وسیعی از علوم مختلف مانند شیمی (که بالا بودن نسبت سطح به حجم آنرا برای کاتالیز مناسب می سازد)، بیولوژی و داروسازی (نانوذره اکسید آهن یک سوپرپارامغناطیس بوده و از آن برای انتخاب سلولی استفاده می شود)، بیوشیمی و بیولوژی سلولی (برای ورود نانوذرات در طیف وسیعی از ذرات) و علم مواد.

در بسیاری از حوزه های کاربرد نانوذرات، ویژگی های مواد تشکیل دهنده نانوذره کاربرد مطلوب آنرا تعریف خواهد کرد. علاوه بر این مورد، ویژگی های دیگری از جمله اندازه، شکل، قابلیت دیسپرس شدن، پایداری، واکنش پذیری، امتزاج پذیری، توانایی شناسایی یا شناخته شدن توسط دیگر سیستم ها، گزینش پذیری و واکنش بین این پارامترها با یکدیگر و با ماتریس یا محیطی که نانوذرات در آن پراکنده شده اند، باید مورد توجه قرارگیرند.

بسیاری از این پارامترها وابسته به ویژگی های سطحی نانوذره می باشد. از آنجا که ممکن است ترکیب سطح نانوذره مستقیما از فرآیند پلیمریزاسیون، تکلیس یا شکل گیری ذره و حتی تغییرات پس از آن ایجاد گردد، این امکان وجود دارد که عملگرا کردن سطحی را هدفدار انجام داده و بنابراین طراحی نانوذره را بهبود بخشید و نهایتا آنها را برای کاربرد در مکان مورد نظر مناسب ساخت. در خصوص نانوذرات دارای سطح عملگرا (SF- NPs)، تغییرات شیمیایی در سطح به طور گسترده ای برای بهبود و یا ایجاد یک نانوذره جدید بکار برده می شود. ویژگی های نوین، عملگرایی و ساختار پیچیده (کرکین، دندریتی، پیوندی، معدنی شده و غیره) بوسیله اصلاح شیمیایی یک نانوذره ایجاد می گردد. ممکن است عملگرایی بوسیله کوپلیمریزاسیون یک کومونومر که دارای گروه های عملگرایی مطلوب است، صورت گیرد. البته این کار همیشه عملی نیست. در بسیاری از موقعیت ها، هنگامیکه یک کاربرد هدفدار و پیشرفته و بسیار ویژه مدنظر است، چنین مونومری وجود نداشته و یا اینکه در قسمت داخلی ذره پوشیده شده است، یا اینکه گروه عملکردی طی شکل گیری ذره و در واکنش جانبی مصرف شده و یا در دسترس نیست. پلیمرهای پرشاخه و درخت سان[1] اغلب بعنوان سیستم های مدل مولکولی برای نانوذرات و میکروژل ها و همچنین برای اصلاح شیمیایی سطح آنها مورد استفاده قرار می گیرند بطوریکه نشان داده شده است یک ساختار درخت سان می تواند به عنوان یک چهارچوب یا داربست برای گروه های متنوع عملکردی بکار گرفته شود. بطور مشابه، اصلاح شیمیایی این نوع نانوذرات این اجازه را می دهد که یک نانوذره مادر، به روش های مختلف و متنوع عملگرا شده، بنابراین گروه های عملکردی متنوع ایجاد شده یا تنوعی از رشته های ساختاری در سطح نانوذره مادر ایجاد می گردد.