الفهرس 
Chapter I: IntroductionOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 216 |  |  |
| | | from | 216 | | |
Abstract
Summary
Chitosan and chitosan nanoparticlesare stand out as a first-choice material for hydrogels elaboration in several applications as pharmaceutical, medical, cosmetic, food industries, tissue engineering, woundhealing, drug delivery, and water purification.
Chitosan-based biosorbents have exceptionally high affinity for a wide range of dyes because of their high contents of amine and hydroxyl functional groups.
The main goal of this thesis is preparation of new chitosan based sulfonamide hydrogels and evaluation of these hydrogels as a multifunctional agent for biological activity, drug delivery and water treatment contaminated with dye.
The thesis is divided into two parts:
Part I
Chemical modification of chitosan with diphenylsulfone -3, 3`- disulfonylchloride under different reaction conditions to give new modified chitosan hydrogels. The new hydrogels were characterized and evaluated for their antimicrobial activities and drug delivery.
• Preparation of diphenyl sulfone -3, 3`-disulfonyl chloride (DPS)
Diphenyl sulfone - 3, 3`-disulfonyl chloride (DPS)was prepared according to reported procedure (Zaky et al. 2004). The reaction was carried out between diphenyl sulfone and chlorosulfonic acid at 140 0C under reflux for 4 h, as shown in Scheme 17.
Scheme 17.Preparation of DPS
Chemical modification of chitosan (Cs)
Modified chitosan based sulfonamide hydrogels (Cs-DPS-I, Cs-DPS-G-II, NCs-DPS-III and NCs-DPS-G-IV) were prepared by the reaction of amine groups of chitosan (Cs) with sulfonyl chloride group of diphenylsulfone - 3, 3`- disulfonylchloride (DPS) via elimination of HCl to form the hydrogel (Cs-DPS-I) and in presence of glutaraldehyde (G) to form the hydrogel (Cs-DPS-G-II) as shown in Scheme 18.
Scheme 18. Preparation of hydrogels Cs-DPS-I and Cs-DPS-G-II
However, the preparation of nanohydrogels of modified chitosan based sulfonamide were formed via ionotropic gelation processes in the presence of sodium tripolyphosphate (TPP) in absence and/or presence of glutaraldehyde to form the nanohydrogels (NCs-DPS-III) and (NCs-DPS-G-IV), respectively, as shown in Scheme 19.
Scheme 19. Preparation of nanohydrogels NCs-DPS-III and NCs-DPS-G-IV
Characterizations of the prepared hydrogels
The new modified hydrogels (Cs-DPS-I, Cs-DPS-G-II, NCs-DPS-III and NCs-DPS-G-IV) were characterized by Elemental Analysis, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), 1HNMR, 13C NMR, X-Ray Diffraction (XRD), Thermogravimetric Analysis (TGA), Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM),and study of their solubility and swelling behavior under different parameters.
TGA analysis showed that the thermal stability of all the prepared hydrogels was higher than native chitosan andhydrogel (NCs-DPS-G-IV) showed the highest thermal stability than other prepared hydrogels.
The XRD patterns of the hydrogels (Cs-DPS-I, NCs-DPS-III and NCs-DPS-G-IV) showed lowering of crystallinity than chitosan, and hydrogel (Cs-DPS-G-II) showed the highest crystallinity than chitosan and other hydrogelsdue to the presence crosslinking with glutaraldehyde.
The surface morphology (SEM) of hydrogels (Cs-DPS-I) and (Cs-DPS-G-II) was different than chitosan. The TEM results indicated that the nanohydrogels (NCs-DPS-III and NCs-DPS-G-IV) were in nanoparticle sizes.
Swelling behavior of the hydrogels was studied at pH values (3, 7 and 10), and at temperatures (25, 40, 60 and 80 0C). It was found that the swelling ratio of the hydrogels was increased with decreasing of pH value and increasing of temperature.
Evaluation of the prepared hydrogels for different applications
1. Antimicrobial assay
Antimicrobial activity of hydrogels (Cs-DPS-I, Cs-DPS-G-II, NCs-DPS-III and NCs-DPS-G-IV) was evaluated against (S. aureus ATCC 6538 and B. subtilis ATCC 6633) as Gram- positive, (Proteus ATCC 33420 and E. coli ATCC 11229) as Gram- negative, and two strains of fungi (Aspergillus ATCC 10145 and Candida ATCC 10231), also the minimum inhibition concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC), were studied. The hydrogel (Cs-DPS-G-II) showed high antibacterial effect toward the examined bacterial strains (S. aureus 22, B. subtilis 21, E. coli 16, and proteus 19) compared to chitosan and other prepared hydrogels, and showed the highest effect of MIC and MBC against B. subtilis (19.5 and 38 ppm), respectively, compared to the standard antibiotic Ciprofloxacin (19 and 38 ppm), respectively.
Also, antifungal results showed that hydrogel (Cs-DPS-G-II) had the highest inhibition zone against Aspergillus and Candida (22 and 24, respectively).
2. Drug delivery
The prepared hydrogels (Cs-DPS-I, Cs-DPS-G-II, NCs-DPS-III and NCs-DPS-G-IV) were evaluated as a drug carrier for 5- fluorouracil (5-FU) via post loading method. Drug loading efficiency of 5-FU for hydrogels (Cs-DPS-I, Cs-DPS-G-II, NCs-DPS-III and NCs-DPS-G-IV) was 83.8, 2.7, 70.2, and 1.9 %, respectively.
Drug release of the hydrogels was evaluated at different pH (7.4 and 1.2) and the results showed that the release of 5-FU at pH 1.2 was higher than pH 7.4. The results of drug release for 5-FU at pH 1.2 were showed that the hydrogels (Cs-DPS-I and NCs-DPS-III) revealed 85.54 % and 69.72%, respectively. The release behavior of hydrogels (Cs-DPS-I and NCs-DPS-III) at pH 7.4 was 49.74% and 41.77 %, respectively.
Part II
Chemical modification of chitosan with diphenyl ether - 4, 4`- disulfonylchloride under different reaction conditions to give new modified chitosan hydrogels. The new hydrogels were characterized and evaluated for their antimicrobial activities and water treatment contaminatedwith dye(Congo red(.
• Preparation of diphenyl ether - 4, 4`-disulfonyl chloride (DPE)
Diphenyl ether - 4, 4`-disulfonyl chloride (DPE)was prepared according to reported procedure (De Boer et al. 2003). The reaction was carried out between diphenyl ether and chlorosulfonic acid in presence of urea as a catalyst as shown in Scheme 20.
Scheme 20.Preparation of DPE
Chemical modification of chitosan (Cs)
Modified chitosan based sulfonamide hydrogels (DPE-I, DPE-II, DPE-III and DPE-IV) were prepared by the reaction of amine groups of chitosan (Cs) with sulfonyl chloride group ofdiphenyl ether- 4, 4`- disulfonylchloride (DPE) via elimination of HCl to form the hydrogel (DPE-I), and in presence of glutaraldehyde (G) to form the hydrogel (DPE-II) as shown in Scheme 21. However, preparation of nanohydrogels of modified chitosan based sulfonamidewere formed via ionotropic gelation processes in the presence of sodium tripolyphosphate (TPP) in absence and/or presence of glutaraldehyde to form the nanohydrogels (DPE-III) and (DPE-IV) respectively, as shown in Scheme 22.
Scheme 21.Preparation of hydrogels DPE-I and DPE-II.
Scheme 22. Preparation of hydrogels DPE-III and DPE-IV
Characterizations of the prepared hydrogels
The new modified hydrogels (Cs, DPE-I, DPE-II, DPE-III and DPE-IV) were confirmed by Elemental Analysis, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), 1HNMR, X-Ray Diffraction (XRD), Thermogravimetric Analysis (TGA),Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), and their solubility and swelling behavior under different parameters were studied.
TGA analysis showed that the thermal stability of all the prepared hydrogels was higher than native chitosan, and hydrogel DPE-IV showed the highest thermal stability.
The results of X-ray patterns showed that the crystallinity of chitosan was increased after modification with DPE and G; however hydrogel (DPE-II) showed the highest crystallinity than chitosan and other hydrogels.
The surface morphology (SEM) of hydrogels (DPE-I and DPE-II) was different than chitosan. The TEM results indicated that the nanohydrogels (DPE-III and DPE-IV) were in nanoparticle sizes.
Swelling behavior of the hydrogels was studied at pH values (3, 7 and 10), and at temperatures (25, 40, 60 and 80 0C). Results showed that the swelling ratio of the hydrogels was increased with decreasing of pH value and increasing of temperature.
Evaluation of the prepared hydrogels for different applications
1. Antimicrobial assay
Antimicrobial activity of hydrogels (Cs, DPE-I, DPE-II, DPE-III and DPE-IV) was evaluated against (S. aureus ATCC 6538 and B. subtilis ATCC 6633) as Gram- positive, (Proteus ATCC 33420 and E. coli ATCC 11229) as Gram- negative, and two strains of fungi (Aspergillus ATCC 10145 and Candida ATCC 10231), also the minimum inhibition concentration (MIC) and minimum bactericidal concentration (MBC), were studied.
The modified hydrogels (Cs, DPE-I, DPE-II and DPE-IV) showed higher antibacterial effect than chitosan. The diameter of bacterial inhibition zone of hydrogels was arranged in the following order: DPE-IV> DPE-II >DPE-I> DPE-III ≥Cs.
The results revealed that the antibacterial activity of the hydrogel (DPE- IV) showed high antibacterial effect toward the examined bacterial strains (S. aureus 21, B. subtilis 20, E. coli 18, and proteus 19) compared to chitosan and other prepared hydrogels.
While antifungal results for the hydrogel (DPE-II) showed the highest inhibition zone against Aspergillus and Candida (23 and 25 respectively).
The MIC and MBC values of the hydrogel (DPE-IV) showed high antibacterial activity towards B. subtilis similar to the standard reference Ciprofloxacin (19 and 38 ppm). Also, it showed the highest effective toward E. coli for MIC value (29) comparable to that of standard reference Ciprofloxacin (31).
2. Water treatment contaminated with dye
The prepared hydrogels (Cs, DPE-I, DPE-II, DPE-III and DPE-IV) were evaluated for their efficiency of dye removal (Congo red).
The adsorption efficiency of Congo red dye (CR) was investigated under different parameters: time (5 - 72 h), pH (3, 7 and 10), dose of hydrogels (50 - 250 mg), and concentration of dye (10 – 100 ppm). The results showed that the adsorption efficiency of (CR) of hydrogels (Cs, DPE-I, DPE-II, DPE-III and DPE-IV) was rapidly increased through 30 h and after that gradually increased for 72 h, and the optimum adsorption efficiency for (CR) by prepared hydrogels was observed at pH 7.
Also, the adsorbent dosage of hydrogels and concentration of dye influenced on the adsorption removal, therefore, the percentage removal increased proportionally with increasing adsorbent dosage and concentration of dye.
Two parameter isotherm models (Langmuir and Freundlich)for hydrogel (DPE-IV) were tested and the results showed that the Langmuir isotherm model supports that the adsorption of CR on the surface of the hydrogel occurred by homogeneous monolayer adsorption.
The reusability of prepared hydrogel (DPE-IV) was determined by adsorption-desorptioncycles. The reusability of hydrogel (DPE-IV) was examined through 10 adsorption–desorption cycles.
الملخص باللغة العربية
يعد الكيتوزان و النانوكيتوزان مواد أولية تستخدم لتطوير الهيدروجيلات في العديد من التطبيقات مثل المستحضرات الصيدلانية والطبية والصناعات الغذائية وهندسة الأنسجة والتئام الجروح وانطلاق الدواء وتنقية المياه الملوثة من الملوثات المختلفة.
تتميز البوليمرات الحيوية و التي تعتمد فى تركيبها على الكيتوزان بامتصاصها العالى لمجموعة واسعة من الأصباغ نظرا لتركيبها الكيميائى الذى يحتوى على المجموعات الوظيفية الأمينية والهيدروكسيلية.
الهدف الرئيسي من الدراسة في هذه الرسالة هو تحضير بوليمرات حيوية جديدة من التعدل الكيميائي للكيتوزان بمشتقات السلفوناميد وتقييم هذه البوليمرات كعامل متعدد الوظائف لإنطلاق الدواء و كمضاد للبكتريا ومعالجة المياه الملوثة بالاصباغ.
تنقسم الرسالة إلى جزئين:
الجزء الاول
التعدل الكيميائى للكيتوزان بمركب ثنائي فينيل سلفون - 3 ، `3- ثنائي سلفونيل كلوريد في ظروف التفاعل المختلفة.تم توصيف الهيدورجيلات الجديدةو تقييمفاعلية الهيدروجيلات كعوامل مضادة للميكروبات و كذلك إنطلاق الدواء.
• تحضيرثنائي فينيل سلفون - 3 ، `3- ثنائي سلفونيل كلوريد
تم إجراء التفاعل بين ثنائي فينيل سلفون وحمض كلوروسولفونيك عند درجة حرارة 140 درجة مئوية تحت تدفق ارتداد لمدة 4 ساعات لتحضيرثنائيفينيلسلفون - 3 ، `3- ثنائيسلفونيلكلوريد(Zaky et al. 2004) ، كما هو موضح في المخطط 17.
مخطط 17: تحضير DPS
التعدل الكيميائى للكيتوزان (Cs)
تم تحضير مشتقاتسلفوناميد الكيتوزان (Cs-DPS-I, Cs-DPS-G-II, NCs-DPS-III وNCs-DPS-G-IV) من خلال التعدل الكيميائىللكيتوزان (Cs) بواسطة ثنائي فينيل سلفون - 3 ،` 3 - ثنائي سلفونيل كلوريد (DPS) لتكوين الهيدروجيل (Cs-DPS-I). كما تم هذا التفاعل أيضًا في وجود الجلوتارالدهيد لتكوين الهيدروجيل (Cs-DPS-G-II) كما هو موضح فى المخطط 18.
المخطط18:تحضير الهيدروجيلات Cs-DPS-I و Cs-DPS-G-II
أخيرًا ، تم تحضير النانوهيدروجيلات في وجود ثلاثي بولى فوسفات الصوديوم (TPP) في غياب و / أو وجود الجلوتارالدهيد لتكوين النانوهيدورجيلات (NCs-DPS-III) و (NCs-DPS-G-IV) على التوالي كما هو موضح فى المخطط 19.
المخطط19:تحضير النانوهيدروجيلات NCs-DPS-III و NCs-DPS-G-IV
توصيف الهيدروجيلات المحضرة
تم توصيف هيدروجيلات السلفوناميد (Cs-DPS-I , Cs-DPS-G-II, NCs-DPS-III و NCs-DPS-G-IV) بإستخدام تحليل العناصر و التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء (FT-IR) ، بروتون الرنين المغناطيسي النووي (1HNMR) , كربون 13الرنين المغناطيسي النووي (13C NMR).حيود الأشعة السينية (XRD) ، المسح المجهري الإلكتروني (SEM) ، المجهر الإلكتروني للإنتقال (TEM) ، والتحليل الحراري الوزني (TGA) ودراسة الذوبانية والانتفاش فى معايير مختلفة.
أظهرت نتائج التحليل الحراري الوزني (TGA) أن الثبات الحراري لجميع االهيدروجيلات المحضرة أعلى من الكيتوزان نفسه.ايضا هيدروجيل NCs-DPS-G-IV اعطي أعلى ثبات حراري.
كما أن نتائج XRD للهيدروجيلات المحضرة اوضحت انخفاضًا في التبلور لهذه الهيدروجيلات عن الكيتوزان.كما أظهر هيدروجيل Cs-DPS-G-II أعلى تبلور عن الكيتوزان نتيجة التشابك مع الجلوترالدهيد.
كما اظهرت نتائج SEM تغيير شكل سطح الهيدروجيلات Cs-DPS-IوCs-DPS-G-II مقارنة بـ Cs مما يؤكد تعدل الكيتوزان. كما أشارت نتائج TEM إلى أن الهيدروجيلات NCs-DPS-III و NCs-DPS-G-IV لها أحجام الجسيمات النانوية.
وامتدت الدراسة لتشمل دراسة خاصية الانتفاش للهيدروجيلات عند درجات حموضة مختلفة (3 , 7 و 10) ودرجات حرارة مختلفة (25 , 40 , 60 و 80 درجة مئوية). وقد زادت نسبة الانتفاش في الهيدروجيلات الجديدة مع انخفاض قيمة الأس الهيدروجيني وزيادة درجة الحرارة.
تقييم الهيدروجيلات المحضرة لتطبيقات مختلفة :
1. تقييم النشاط البيولوجي للهيدروجيلات المحضرة كمضادات للميكروبات
تم تقييم نشاط الهيدروجيلات المحضرة (Cs-DPS-I , Cs-DPS-G-II ,NCs-DPS-III , NCs-DPS-G-IV) كمضادات للميكروبات الاتية : بكتريا الجرام الموجبة (S. aureus ATCC 6538وB. subtilis ATCC 6633) ، بكتريا الجرام السالبة (Proteus ATCC 33420 و E. coli ATCC 11229) ، وسلالتان من الفطريات (Aspergillus ATCC 10145 و Candida ATCC 10231) كما تم تقييم أيضًا الحد الأدنى لتركيز التثبيط (MIC) والحد الأدنى للتركيز كمبيد الميكروبات (MBC).
وقد أظهر هيدروجيل (Cs-DPS-G-II) نشاطا جيدا كمضادا للبكتيريا تجاه السلالات البكتيرية التي تم فحصها (S. aureus 22 , B. subtilis 21,E. coli 16 ,Protus 19 ) مقارنةً بـ Cs, وأظهر أعلى تأثير لـ MIC و MBCتجاهB. subtilis ( 19.5و 38 جزء في المليون) على التوالي مقارنةً بالدواء القياسي Ciprofloxacin (19 و 38 جزء في المليون) على التوالى.
بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت النتائج أن هيدروجيل (Cs-DPS-G-II) لديه أعلى تثبيط ضد Aspergillus)و (Candida(22 و 24) , على التوالي, و لذلك يمكن ان يكون عامل محتمل مضاد للفطريات.
2. إطلاق الدواء
تم استخدم الهيدروجيلات المحضرة (Cs-DPS-I , Cs-DPS-G-II , NCs-DPS-III, NCs-DPS-G-IV) كحامل لـ 5- فلورويوراسيل (5-FU) بطرق مختلفة مثل التحميل اثناء التحضير و التحميل بعد التحضير.
عند دراسة كفاءة تحميل لـ 5-FU للهيدروجيلات Cs-DPS-I , Cs-DPS-G-II ,NCs-DPS-III , NCs-DPS-G-IV , اظهرت النتائج القيم التالية : 83.8 , 2.7 , 70.2 و1.9٪ على التوالي.
كما تم تقييم إطلاق الدواء من الهيدروجيلات عند قيم للأس الهيدروجيني (7.4 و 1.2).أظهرت النتائج ان إطلاق ال 5-FU عند الاس الهيدروجيني 1.2 أعلى من الاس الهيدروجيني 7.4.وسجلت الهيدروجيلات Cs-DPS-I و NCs-DPS-III القيم التالية 85.54٪ و 69.72٪ على التوالي لإطلاق ال 5-FU عند الاس الهيدروجيني 1.2. ولكن اطلاق ال5-FU عند الاس الهيدروجيني 7.4 سجلت القيم التالية هى 49.74٪ و 41.77٪ على التوالي.
الجزء الثانى
التعدل الكيميائىللكيتوزان بمركب ثنائي فينيل الأثير - 4 ، `4- ثنائي سلفونيل كلوريد في ظروف التفاعل المختلفة.تم توصيف الهيدورجيلات الجديدةو تقييمفاعلية الهيدروجيلات كعوامل مضادة للميكروبات و كذلك معالجة المياه الملوثة بصبغة(Congo Red)
• تحضير ثنائي فينيل الأثير - 4 ، `4- ثنائي سلفونيل كلوريد
تم تحضير ثنائي فينيل الأثير - 4 ، `4- ثنائي سلفونيل كلوريد عن طريق التفاعل بين بين ثنائي فينيل الأثير وحمض كلوروسولفونيك في وجود اليوريا كمحفز (De Boer et al. 2003) كما هو موضح في المخطط 20.
مخطط 20: تحضير DPE
التعدل الكيميائى للكيتوزان (Cs)
تم تحضير مشتقات سلفوناميد الكيتوزان (DPE-I, DPE-II, DPE-III, DPE-IV) من خلال التعدل الكيميائى للكيتوزان (Cs) بواسطة ثنائي فينيل الأثير - 4 ، `4- ثنائي سلفونيل كلوريد (DPE) لتكوين الهيدروجيل ( DPE-I). كما تم هذا التفاعل أيضًا في وجود الجلوتارالدهيد لتكوين الهيدروجيل (DPE-II) كما هو موضح في المخطط21 .أخيرًا ، تم تحضير النانوهيدورجيلات في وجود ثلاثي بولى فوسفات الصوديوم (TPP) في غياب و / أو وجود الجلوتارالدهيد لتكوين النانوهيدورجيلات (DPE-III) و (DPE-IV) على التوالي كما هو موضح في المخطط22.
المخطط21 : تحضير الهيدروجيلات DPE-IوDPE-II
المخطط22: تحضير الهيدروجيلات DPE-IIIوDPE-IV
توصيف الهيدروجيلات المحضرة
تم توصيف الهيدروجيلات المحضرة (DPE-I, DPE-II, DPE-III, DPE-IV) بإستخدام تحليل العناصر و التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء (FT-IR) ، و الرنين المغناطيسي النووي للهيدروجين (1HNMR) , حيود الأشعة السينية (XRD) ، الماسح المجهري الإلكتروني (SEM) ، المجهر الإلكتروني للإنتقال (TEM) ، والتحليل الحراري الوزني (TGA) كذلك دراسة الذوبانية والانتفاش فى ظروف مختلفة.
وأظهرت نتائج التحليل الحراري الوزني (TGA) أن الثبات الحراري لجميع الهيدروجيلات المحضرة أعلى من الكيتوزان. كما اعطي هيدروجيل DPE-IV أعلى ثبات حراري.
وتبين من نتائج الأشعة السينية أن التركيب البلوري للكيتوزان قد تحسن بعد التعدل باستخدام DPE و الجلوتارالدهيد G. كما أظهر هيدروجيل DPE-II تركيب بلوري اعلي من الكيتوزان.
وقد أظهرت نتائج SEM تغييرا في مورفولوجيا سطح الهيدروجيلات DPE-I و DPE-II مقارنة بـ Cs. كما أشارت نتائج TEM إلى أن الهيدروجيلات DPE-III و DPE-IVلها أحجام الجسيمات النانوية.
تمت دراسة خاصية الانتفاش للهيدروجيلات عند درجات حموضة مختلفة (3 , 7 , 10) ودرجات حرارة مختلفة (25 , 40 , 60 , 80 درجة مئوية). وقد زادت نسبة الانتفاش في الهيدروجيلات مع انخفاض قيمة الأس الهيدروجيني وزيادة درجة الحرارة.
تقييم الهيدروجيلات المحضرة لتطبيقات مختلفة :
1. تقييم النشاط البيولوجي للهيدروجيلات المحضرة كمضادات للميكروبات
تم تقييم نشاط الهيدروجيلات المحضرة (DPE-I , DPE- II , DPE-III , DPE-IV) كمضادات لكل من الميكروبات الاتية : بكتريا الجرام الموجبة (S. aureusوB. subtilis)، بكتريا الجرام السالبة (Proteus و E. coli) ، واثنينمن سلالات الفطريات (Aspergillus و Candida) , كما تم تقييم الحد الأدنى لتركيز التثبيط (MIC) والحد الأدنى للتركيز كمبيد للميكروبات (MBC).
واوضحت نتائج تقييم فاعلية الهيدروجيلات كمضادات للبكتريا كالتالي :DPE-IV>DPE-II>DPE-I>DPE-III≥ Cs. كما أظهرت النتائج أن نشاط الهيدروجيل (DPE-IV) كمضاد للسلالات البكتيرية التي تم تقييمها اعلى مقارنة مع الكيتوزان و الهيدروجيلات المحضرة (S. aureus 21 , B. subtilis 20 , E. coli 18, Proteus 19).
بينماأعطي الهيدروجيل (DPE-II) أعلى فاعلية كمثبط للفطريات (Aspergillus و Candida) (23 و 25) على التوالي.
بينما اوضحت قيم MIC و MBC للهيدروجيل (DPE-IV) نشاط بيولوجى أفضل تجاه B. subtilisومساويا للمضاد الحيوي القياسي 19) Ciprofloxacin و 38 جزء في المليون). كذلك الهيدروجيل (DPE-IV) اعطي اعلى قيمة MIC (29) وهي أعلي من المضاد الحيوي القياسي Ciprofloxacin (31).
2. معالجة المياه الملوثة بصبغة (CR)(Congo Red)
تم تقييم كفاءة الهيدروجيلات المحضرة (DPE-I, DPE-II, DPE-III, DPE-IV) في إزالة صبغة (CR) في وجود عوامل مختلفة مثل الوقت ، الأس الهيدروجيني ، وتركيزالهيدروجيلات المستخدمه ، وتركيز الصبغة.
وقد أظهرت نتائج الدراسة أن كفاءة الهيدروجيلات المحضرة (DPE-I, DPE-II,DPE-III, DPE-IV) في ازالة صبغة CRمن محاليلها المختلفةزادت بسرعة خلال 30 ساعة ثم استمرت فى الزيادة تدريجيًا لمدة 72 ساعة.
واوضحت دراسة ازالة الصبغة عند قيم مختلفة من الأس الهيدروجيني أن أعلي قيمة لقدرة الامتصاص المثلى لـ CR بواسطة الهيدروجيلات المحضرة عند الأس الهيدروجيني 7.
وأيضًا من دراسة قدرة امتزاز الصغبة بتغير كلا من تركيز الهيدروجيلات المحضرة وتركيز الصبغة ، وجد ان النسبة المئوية لإزالة الصبغة تتناسب طرديا مع زيادة تركيز الهيدروجيل وتركيز الصبغة على التوالي.
ولدراسة ميكانيكية الأيزوثيرم لعملية ازالة الصبغة تم استخدام نموذجين Langmuir و Freundlich عند ثبوت درجة الحرارة)25 درجة مئوية(. و أظهرت النتائج أن تطبيق نموذج Langmuirالأفضل لامتزاز CR على سطح الهيدروجيلات المحضرة عن طريق الامتزاز أحادي الطبقة المتجانس . أخيرًا ، تم دراسة قدرة اعادة امتصاص الهيدروجيل (DPE-IV) من خلال 10 دورات امتصاص – امتزاز