فهرست مطالب

دوماهنامه مهندسی شیمی ایران
پیاپی 115 (خرداد و تیر 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/04/29
  • تعداد عناوین: 8
|
  • سمیرا آقبلاغی*، علی محمدی وش صفحات 6-16

    داربست های نانولیفی برای رهش کنترل شده دارو، سلول و ژن و نیز در درمان موثر بیماری های مختلف به کار رفته است. بسپارهای طبیعی و همنهشتی و مخلوطی از آن ها و نیز زیست سرامیک ها از اجزای سازنده داربست های نانویی هستند. از برتری های مهندسی بافت، کشت سه بعدی است که می تواند در اندام ها و بافت های اصلی یافت شود؛ بنا بر این در کشت دوبعدی، سلول ها و دیگر مواد نمی توانند جهت گیری مناسب و سه بعدی لازم را به دست آورند. به همین دلیل از روش های نوین ساخت داربست های نانو لیفی بهره گرفته می شود. از تکنیک های مختلفی نظیر روش الکتروریسی، روش کششی، روش همنهشت الگویی، روش مش لیفی، روش خود تجمعی، روش اتصال رشته ای و فناوری ساخت فرم آزاد جامد (SFF)1 برای ساخت داربست های نانویی استفاده شده است.  در این مقاله ، علاوه بر مروری بر ویژگی ها و مواد سازنده داربست ها، روش های ساخت آن ها بررسی می شود. از ویژگی های بی همتای ساختارهای بر پایه نانوالیاف می توان به بازده بارگذاری بالا، عملکرد مکانیکی عالی، بسته بندی در محدوده های مختلف داروها، آزادسازی کنترل شده و پایداری مناسب در تحویل DNA2 پلاسمایی، پروتئین های بزرگ دارویی، مواد ژنتیکی و سلول های بنیادی به مکان هدف اشاره کرد.

    کلیدواژگان: داربست نانوالیاف، الکتروریسی، کششی، مش فیبری، خودتجمعی
  • سید عبدالمجید خاکسار، مرتضی زیودار*، رهبر رحیمی صفحات 17-30

    در کشور ایران سالانه صدها هزار تن گاز ترش حاصل از فرایندهای شیرین سازی از راه سامانه فلر، سوزانده می شود. رایج ترین روش برای شیرین سازی گازهای ترش، روش جذب H2S به وسیله آمین و سپس استفاده از فرایند کلاوس برای تبدیل H2S به سولفور است که در این صورت سالانه حجم زیادی سولفور تولید می شود. در این مقاله مطالعات امکان سنجی شیرین سازی گازهای ترش ارسالی به فلر به روش تبدیل کاتالیستی H2S به متیل مرکاپتان، نشان می دهد که استفاده از این روش، سودآوری بسیار زیادی نسبت به فرایندهای تبدیل H2S به سولفور دارد. در این مطالعه، یکی از شرکت های پتروشیمی کشور که سالانه بیش از 80 هزار تن گاز ترش می سوزاند محل بررسی قرار گرفته است. بررسی ها نشان می دهد که با تبدیل کاتالیستی H2S به متیل مرکاپتان در این مجتمع پتروشیمیایی، ضمن تولید یکی از مواد راهبردی و مورد نیاز کشور، سود ناخالص طرح، بیش از 5000 میلیارد ریال در سال است که بیش از چهار برابر سود ناخالص فرایند تبدیل H2S به گوگرد است و کل هزینه های صرف شده در مدت زمانی کمتر از دو سال باز خواهد گشت.

    کلیدواژگان: متیل مرکاپتان، H2S، گاز ترش، شیرین سازی
  • سحر پررنگ، نادر راحمی*، سودابه داوران، مجید مهدوی، بلال حسن زاده صفحات 31-42

    در این مطالعه، نانوحامل های مزومتخلخل سیلیکای زیست سازگار همراه با توزیع منظم و یکنواخت حفره ها از منابع طبیعی هم چون سبوس برنج و گندم تحت فرایند سل- ژل برای دارورسانی پایدار به سلول های سرطان سینه همنهشت شدند. خواص فیزیکی و شیمیایی نانوحامل ها با تجزیه های  XRD،FT-IR، SEM و BET بررسی شد. نانوحامل های حاصل از سبوس برنج و گندم به ترتیب دارای مساحت سطح ویژه 741 و m2/g 630 همراه با توزیع منظم و یکنواخت حفره ها با اندازه 6/2 و nm 6/3 بودند. داروی دوکسوروبیسین به عنوان داروی مدل در نانوحامل ها بارگیری و رهش دارو در دو pH 4/7 و 4/5 بررسی شد. نتایج حاکی از دو برابر شدن نرخ رهش دارو در شرایط اسیدی شبیه ساز محیط توموری بود. با بررسی سمیت سلولی نانوحامل ها روی رده های سلولی HFF-2 و MCF-7، مشخص شد که نانوحامل ها دارای زیست سازگاری بالا هستند و موجب جلوگیری از رشد و هم چنین مرگ سلول های سرطانی شده اند.

    کلیدواژگان: نانوذرات مزومتخلخل سیلیکا، حفره های یکنواخت، سبوس برنج، سبوس گندم، دارورسانی، سرطان سینه
  • الهام عسگری*، کاوه کلانتری صفحات 43-52

    در مقاله حاضر، نانوذرات اکسید روی (ZnO) و اکسید روی دوپه شده با منگنز (Mn-ZnO) به روش سل- ژل سنتز شدند. برای شناسایی نانوذرات سنتز شده از روش های پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) استفاده شد. نتایج حاصل از تجزیه  XRDنشان داد که منگنز در ساختار اکسید روی دوپه شده است. تصاویر حاصل از SEM، سنتز فتوکاتالیست های ZnO و Mn-ZnO را در ابعاد نانومتری تایید کرد. فعالیت فتوکاتالیستی نانوذرات سنتز شده ZnO  و Mn-ZnO برای حذف رنگزای آبی مستقیم 71 زیر تابش نور فرابنفش بررسی شد. میزان تخریب رنگزای آبی مستقیم 71 به کمک فتوکاتالیست های ZnO و Mn-ZnO با میزان بارگذاری g/L 1/5 بعد از 90 دقیقه تابش نور به ترتیب برابر با 82 و 97 درصد به دست آمد. سازوکاری برای عملکرد نانو ذرات Mn-ZnO و نقش منگنز در افزایش فعالیت فتوکاتالیستی اکسید روی ارایه شد. بررسی ها نشان دادند که جنبش شناسی تخریب فتوکاتالیستی رنگزای آبی مستقیم 71 از واکنش شبه درجه یک پیروی می کند. نانوفتوکاتالیست  Mn-ZnO پایداری مناسبی برای بازیابی و استفاده مجدد از خود نشان دادند.

    کلیدواژگان: اکسید روی، نانوذرات Mn-ZnO، تخریب فتوکاتالیستی، رنگزای آبی مستقیم 71
  • عاطفه درویش، منصور جهانگیری*، رضا ضرغامی صفحات 53-61

    هدف از مقاله حاضر، همنهشت و مشخصه یابی نانوساختار چارچوب فلز آلیUiO-66  است؛ این همنهشت با استفاده از زیرکونیوم تتراکلراید، ترفتالیک اسید، ان و ان- دی متیل فرمامید و کلروفرم انجام شد. UiO-66  همنهشت شده با تجزیه های  XRD، FT-IR، FESEM  وBET مشخصه یابی شد. در منحنی XRD، پیک های مشخصه در زوایایθ 2 برابر 4/7، 5/8 و 8/25 درجه مشاهده شد که همنهشت موفق نانوذرات بلورین UiO-66 را تایید می کند. تجزیه  FT-IR، تشکیل گروه های عاملی مشخصه OH در cm-1 3428  کشش نامتقارن O-C-O در cm-1 1566، کشش متقارن O-C-O در cm-1 1399 و ارتعاش کششی پیوندZr-O چارچوب در cm-1 1082 را در ساختار UiO-66 نشان داد. نتایج تجزیهFESEM، تشکیل بلور های منفرد مکعبی UiO-66 با ریخت شناسی هشت ضلعی را نشان داد و نانوذرات در محدوده 30 تا 60 نانومتر مشاهده شد. منحنی جذب- واجذب نیتروژن UiO-66 از نوع I بود و مساحت سطح ویژه  BET، حجم حفره کل و میانگین قطر حفره ها به ترتیب برابر با m2/g 1130/9، cm3/g 1129/1 و nm 0425/4 حساب شد که مساحت سطح بزرگ و حجم حفره زیاد UiO-66 را تایید می کند.

    کلیدواژگان: چارچوب فلز آلی، نانوذرات بلوری، ریخت شناسی هشت ضلعی، UiO-66
  • محمد مهدی کامیابی* صفحات 62-72

    برای شبیه سازی پدیده سه فازی تشکیل یخ روی یک جسم جامد که در معرض جریان هوای مرطوب قرار دارد، از روش هیدرودینامیک ذرات هموار با فرض قابلیت تراکم ضعیف1 با در نظر گرفتن معادلات در مختصات سه بعدی استفاده شد. فرض شد که هوا حامل قطرات آب فوق سرد است که در صورت برخورد به سطح جامد بخشی از این قطرات تغییر فاز داده، به یخ تبدیل می شوند. برای توصیف این پدیده معادلات هیدرودینامیک سیال به همراه معادلات موازنه انرژی در نظرگرفته و حل شد. از آنجا که بازده جمع آوری2 سطح به دست آمده از این روش برای جریان روی کره با آنچه که در منابع به دست آمده است، مطابقت خوبی داشت اعتبار روش تایید شد. سپس از این روش برای پیش بینی فرایند تشکیل یخ در شرایط مختلف استفاده شد. از جمله اثر عدد بی بعد استوکس بر بازده محلی جمع آوری و اثر شار حرارتی سطح بر بازده محلی و متوسط تشکیل یخ بررسی شد. مشاهده شد که بازده جمع آوری در مرکز جسم بیشتر بوده و با افزایش عدد استوکس بیشتر می شود. متعاقبا بازده متوسط تشکیل یخ با افزایش شار کاهش می یابد، هم چنین بازده کلی تشکیل یخ در مرکز جسم بیشتر و در کناره ها کمتر است.

    کلیدواژگان: هیدرودینامیک ذرات هموار، تغییر فاز، بازده جمع آوری، شار حرارتی
  • صفحه 75
|
  • A. Mohamadivash, S. Agbolaghi* Pages 6-16

    Nanofiber scaffolds have been utilized in the controlled delivering of the drug, cell, and gene into the body organs for an effective treatment of various diseases. The natural and synthetic polymers and their blends as well as the bioceramics could be considered as the constituents of nano-scaffolds. One of the advantges of tissue engineering is the three-dimensional culturing, which could be found in the original organs and tissues. Therefore, the cells and other components could not be properly directed in the two-dimentional environments. That is why, the novel fabrication methods have been introduced. Various fabrication methods like electrospinning, drawing, template synthesis, fiber-mesh, self-assembling, fiber-bonding and solid freeform fabrication techniques are applied for fabrication of nanofiber scaffolds. In the current work, in addition to review on the characteristicts and constituents of scaffolds, their fabrication technologies were focused. The unique properties of nanofiber-based structures include the high loading efficiency, superior mechanical performance, packaging for an ample range of drugs, controlled release behavior and excellent stability in the delivery of plasmid DNA, large protein drugs, genetic materials and autologous stem-cell to the target site.

    Keywords: Nanofiber Scaffold, Electrospinning, Drawing, Giber Mesh, Self-assembly
  • S. A. Khaksar, M. Zivdar*, R. Rahimi Pages 17-30

    Iran, one of the largest greenhouse gas producers in the world, burns hundreds of thousands of tons of sour gases annually, through the flare systems. Sweetening of sour gases, using amin absorption process, with combination of Claus process is the most common process, with a huge amount of sulfur, as by product. In this paper, a feasibility study has been done for "catalytic conversion of H2S to methyl mercaptan" as a novel process for sweetening of sour gases. This investigation shows that the use of this method has a great benefit in comparison with the H2S -to-sulfur conversion processes. The study examined one of Iranian petrochemical companies that burns more than 80,000 tons of gas per year. The results show that by the catalytic conversion of H2S to methyl mercaptan in this petrochemical complex, while producing one of the country's most needed strategic materials, the gross profit of the project is more than 25 million US$ annually. The benefit of this method is 4 times of the H2S to Sulfur method and the total cost will return in less than two years.

    Keywords: Methyl Mercaptan, H2S, Sour Gas, sweetening
  • S. Porrang, N. Rahemi*, S. Davaran, M. Mahdavi, B. Hassanzadeh Pages 31-42

    In this study, biocompatible mesoporous silica nanocarriers were synthesized with the regular and uniform pore distribution from natural sources of rice and wheat husk under sol-gel process for sustainable drug delivery to breast cancer cells. The physicochemical properties of nanocarriers were investigated by XRD, FT-IR, SEM and BET analyzes. Nanocarriers obtained from rice and wheat husk had a specific surface area of 741.44 and 630.52 m2/g, respectively, with regular and uniform pore distribution with a size of 2.58 and 3.63 nm. Doxorubicin was loaded as a model drug into the nanocarriers and drug release was evaluated at pH 7.4 and 5.4. The results showed that the drug release rate doubled under acidic conditions which simulating the tumor environment. By examining the cytotoxicity of nanocarriers on the HFF-2 and MCF-7 cell lines, it was found that the nanocarriers have high biocompatibility and prevent the growth and cause to cancerous cells death.

    Keywords: Mesoporous Silica Nanoparticles, Regular Pore Distribution, Rice husk, Wheat Husk, Drug Delivery, breast cancer
  • E. Asgari*, K. Kalantari Pages 43-52

    In the present paper, ZnO and manganese doped ZnO (Mn-ZnO) nanoparticles were synthesized via sol-gel method. The prepared samples were characterized using X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). XRD results exhibited that Mn was successfully doped in the ZnO structure. SEM images confirmed that the particle size of ZnO and Mn-ZnO samples were in the nanometer ranges. Photocatalytic activity of ZnO and Mn-ZnO nanoparticles on the degradation of direct blue 71 (DB71) under UV light irradiation was investigated. DB71 degradation reached to 82% and 97% after 90 min irradiation using ZnO and Mn-ZnO photocatalysts, respectively. A mechanism for the behavior of the Mn-ZnO nanoparticles and the role of Mn in the enhancement of ZnO photocatalytic activity was proposed. The kinetic studies revealed that the photocatalytic degradation kinetics of DB71 would follow a pseudo first order reaction. Mn-ZnO nanophotocatalyst exhibited appropriate stability for several reuses.

    Keywords: Zinc oxide, Mn-ZnO Nanoparticles, Photocatalytic degradation, DB71
  • A. Darvish Narenjbon, M. Jahangiri*, R. Zarghami Pages 53-61

    The purpose of the present work is to synthesize and characterize of the nanostructure of the metal organic framework of UiO-66. Synthesis was performed using zirconium tetrachloride, terephthalic acid, N, N-dimethylformamide and chloroform. The synthesized UiO-66 was characterized by XRD, FT-IR, FESEM and BET analysis. In the XRD curve, characteristic peaks were observed at 2θ angles of 7.4°, 8.5° and 25.8°, which confirm the successful synthesis of UiO-66 crystalline nanoparticles. The FT-IR analysis showed the formation of functional groups of OH at 3428 cm-1, O-C-O asymmetric stretch at 1566 cm-1, O-C-O symmetric stretch at 1399 cm-1 and Zr-O bond stretching vibration of the framework at 1082 cm-1 in UiO-66 structure. The results of FESEM analysis showed the formation of single cubic crystals of UiO-66 with octagonal morphology and nanoparticles were observed in the range of 30 to 60 nm. Nitrogen adsorption-desorption curve of UiO-66 was from type I and the specific surface area of ​​BET, total pore volume and average pore diameter were 1130.9 m2/g, 1.1429 cm3/g and 4.425 nm, respectively, which confirm the large surface area and high pore volume of UiO-66.

    Keywords: Crystalline Nanoparticles, Metal organic framework, Octagonal Morphology, UiO-66
  • M. M. Kamyabi* Pages 62-72

    Weakly Compressible Smoothed Particle Hydrodynamics (WCSPH) was applied to simulate the three dimensional, three-phase phenomenon of ice formation on a solid surface exposed to the humid airflow. It was assumed that air contains supercooled droplets of that, upon collision with a solid surface, some of them undergo a phase change and turn to ice. To describe this phenomenon, fluid hydrodynamic equations along with energy balance equations were considered and solved. The validity of the method was confirmed because the collection efficiency obtained from this method for flow on spheres was in good agreement with the literature. Then this method was used to predict this process in different conditions. The effect of Stokes dimensionless number on local collection efficiency and the effect of surface heat flux on the local and average ice formation efficiency were investigated. It was observed that the collection efficiency is higher in the center of the body and increases with increasing Stokes number. Consequently, the average efficiency of ice formation decreases with increasing flux. Also, the overall efficiency of ice formation in the center of the body is higher and less at the sides.

    Keywords: Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH), Phase change, Collection Efficiency, heat flux