حلالیت بالایی دربسیاری از حلالهای آلی از جمله هگزان،تولوئن، دی کلرومتان وغیره خواهد داشت. حلال عمومی این ترکیبات استون است. از دیگر موارد استفاده این ترکیب به عنوان پرکننده در بستر پلیمری است]23-17[.
در روش دیگر، مشتقاتی از این ترکیب که به جای یکی از گروههای R دارای گروه عاملی مشخصی هستند به کار میروند. از این گروه عاملی برای انجام واکنش شیمیایی و وارد نمودن مولکول POSS در زنجیر پلیمر برای تهیه نانو کامپوزیتهایی با پخش عالی نانوذره وسازگاری این ترکیب با بستر پلیمر استفاده میشود. چندین سال است که با هدف بهبود خواص مکانیکی و زیستسازگاری، استفاده از نانوکامپوزیتهای حاوی نانوذرات POSS در کاربردهای زیستی رایج شده است. بنابراین، این دسته از نانو کامپوزیتها برای کاربردهای پزشکی مورد توجه هستند]16و 24و 25[.
در پژوهش حاضر، دارا بودن مجموع خواص یاد شده، باعث شد تا POSS به عنوان یک ساختار زیستسازگار، به شکل یک لیگاند با توان حمل ونگهداری هسته پرتوزای هلمیوم-POSS انتخاب شود. ساختار نهایی کمپلکس تهیه شده را باید بتوان در یک پلیمر مناسب پخش و به عنوان پوششبرسطح ابزارهای پزشکی(ماننداستنتها) اعمال کرد. به این ترتیب، ضمن ایفای عملکرد ویژه استنت، همزمان براکیتراپی بیمار نیز قابل انجام خواهد شد. به نظر میرسد باتوجه به حساسیت ساختارهای آلی که عمدتا از پیوندهایC-H و C=O تشکیل شدهاند دربرابرپرتوهای پرانرژی (که برای فعال کردن هستهها و تولید رادیوایزوتوپ مورد استفاده قرار میگیرند) ساخت کامپوزیتهای هیبریدی آلی-معدنی برپایه پلیمر راه حل مناسبی برای افزایش مقاومت بستر در برابر تابش ناشی از رادیوایزوتوپ فعال باشد. بهدلیل حضور پیوندهای با انرژی شکست12 بالا نظیرSi-O، این ساختارهای هیبریدی پایداری بالاتری در مقایسه با اکثر پلیمرهای متداول ارایه میکنند. در این میان، پایداری بستر پلیمری در برابر تابش پرتو از رادیوایزوتوپ فعال، از اهمیت ویژهای برخورداراست. این مهم، با حضور POSS در نانوکامپوزیتهایی که در چندین سال اخیر مورد بررسی قرار گرفته است، تامین شده است و دلیل انتخاب POSS به عنوان لیگاند برای رادیوداروی مورد نظر در این پژوهش است ] 22و 23و 26 [.
1-8 نانوکامپوزیتهای POSS
هیبریدهای آلی-معدنی با واردکردن یک فاز معدنی در یک فاز آلی ضمن تشکیل پیوندهای کوالان قادرند استحکام/پایداری حرارتی فاز معدنی و چقرمگی فاز پلیمری را با هم همراه کنند (شکل 1-4). نانوکامپوزیتهای برپایه POSSهای عاملدار که وارد زنجیرهی پلیمر میشوند نیز از جمله سیستمهای هیبریدی محسوب میشوند.
شکل1-4 : ترکیب ویژگیهای مواد معدنی با پلیمرها برای حصول خواص مطلوب.
به دو روش میتوان POSS را وارد بستر پلیمری کرد:
1- واردکردن ذرات POSS بدون عاملیت فعال شیمیایی ( غیر واکنشدهنده) در بستر پلیمری به عنوان پرکننده] 19-17و 27[..
2- واردکردن مونومر عاملدارشده POSS در زنجیر اصلی پلیمر از طریق کوپلیمریزاسیون. در این روش مولکول POSS باید در ساختار خود دارای گروههای عاملی باشد.با توجه به تعداد گروههای عاملی و محل قرار گیری آنها، این نوع کامپوزیتها را میتوان به سه دسته تقسیم بندی کرد:
– دانه تسبیحی13: مولکول POSSمورد استفاده در این روش ساختاری ناقص دارد
– آویزان14
– شبکهای یا ستارهای که گروههای عاملی بیش از دو گروه عاملی است.این روشها بهطور شماتیک در شکل 1-5 آمدهاست]16و22و 23و 26و 28 [.
شکل 1-5.انواع روشهای وارد کردن POSSدر داخل بستر پلیمر]16[
در تقسیمبندی دیگری میتوان POSSرا از نظر ساختاری به دو دسته قفس کامل و ناقص طبقه بندی کرد. ساختارهای کامل این ترکیب قفسهای بسته هستند. در شکل 1-6 نمونهی از ساختار کامل این مولکول ارایه شده است. ساختارهای ناقص این مولکول از یک گوشه و یا از یک یال باز بوده و قابلیت انجام واکنش دارند. این نوع ساختارها برای تشکیل کمپلکس با یونهای فلزی مناسب هستند. در میان تمام ساختارهای ناقص تری سیلانول POSS بهدلیل داشتن سه مرکز واکنش و شکل ساختاری مناسب از جهت فضایی انتخاب مناسبی به نظر رسیده و انتخاب شد. بعضی از ساختارهای رایج از قفسهای ناقص در شکل 1-6 نشان داده شدهاست.
شکل1-6. ساختارهای مختلف POSS. ساختارهای ناقص این ترکیب از گوشههای باز مستعد انجام واکنش هستند. a) مشتق تری سیلانول مولکول POSS است.c) نمونهای از ساختار کامل POSS است] 33[.
1-9 شیمی فلزات لانتانید
در پی یافتن روش مناسبی برای سنتز کمپلکس POSS-Ho، ابتدا نگاه دقیقتری به شیمی فلزات گروه لانتانیدی خواهد شد. این فلزات بر خلاف فلزات گروههای اصلی و فلزات واسطه رفتارهای منظمی ندارند. در این فلزات به دلیل پر شدن اوربیتالهای f و انقباضهای لانتانیدی که اتفاق میافتد شیمی متفاوتی مشاهده می‌شود] 31-29[. واکنشهای این ترکیبات به رطوبت و اکسیژن به شدت حساس هستند. همین موضوع کار کردن با این ترکیبات را دشوار ساخته و برای سنتز ترکیبات مختلف از این فلزات دسترسی به امکانات ویژهای را ضرورت میبخشد. از جملهی این امکانات دسترسی به سیستمهای کاملا خشک و به دور از هوا و رطوبت است. شکل 1-7 نمونهای از یک آزمایشگاه مجهز را که برای کار روی شیمی لانتانیدها طراحی شده نشان میدهد] 30[.
بر اساس مقادیر گزارش شده برای شعاع اتمی و شعاع یونی عناصر مختلف، این مقادیر برای لانتانیدها بینظمیهایی نشان میدهد. با این وجود فلز Ho با Er و Tm شباهتهایی دارد. از آنجا که کمپلکس POSS-Er قبلا سنتز شده است میتوان از این شباهتهای موجود برای بدست آوردن دید کلی در مورد سنتز POSS-Ho بهره برد و از واکنش Er به عنوان مدل استفاده کرد.شعاعهای اتمی و یونی از آن جهت در این سنتز اهمیت میآبد که لیگاند سه دندانه POSS دارای ساختاری سه بعدی است و فقط از یک گوشه قابلیت تشکیل کمپلکس را دارد. در نتیجه در صورت اختلاف شعاع اتمی با فلز مدل امکان شکست در تشکیل کمپلکس وجود دارد. در شکل 1-8 و جدولهای 1-1و 1-2 روند تغییرات شعاع اتمی و برخی از ویژگیهای عناصر لانتانیدی مشاهده میشود] 30[.
شکل 1-7:آزمایشگاه مدرن بررسیشیمیلانتانید ها و عناصرواسطه] 30[..
شکل 1-8. روند تغییرات شعاع اتمی ،نقطه جوش و آنتالپی تبخیر عناصر لانتانیدی] 30[.
جدول 1-1. شعاع اتمی و شعاع یونی لانتانیدها] 30[.
جدول 1-2. ویژگیهای لایه ظرفیت عناصر واسطه] 30[.