ساخت و مشخصه‌يابي هيدروژل نانوكامپوزيتي ژلاتين متاكريلات/گرافن اكسايد اصلاح‌شده با دوپامين براي كاربرد در مهندسي بافت

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي شيمي

كارشناسي ارشد

جراحي بازسازي يا پيوند اعضا، يكي از روش‌هاي درمان عضوي از بدن است كه به شدت آسيب ديده يا دچار مشكل شده است. با پيشرفت مهندسي بافت و موفقيت‌هاي زياد داربست‌ها در ترميم و بازسازي انواع بافت‌ها، باز هم اين فرايندها تهاجمي هستند. استفاده از هيدروژل‌هاي تزريق‌پذيربه عنوان يك داربست شبيه با زمينه خارج سلولي، بهترين گزينه براي جايگزين كردن عمل‌هاي جراحي تهاجمي مي‌باشد. هدف از پژوهش حاضر، ساخت هيدروژل تزريق‌پذير با خواص رئولوژيكي، مكانيكي و ساختاري مناسب جهت استفاده در كاربردهاي مهندسي بافت از جمله جوهرهاي زيستي است. در اين راستا، پس از ساخت و مشخصه‌يابي ژلاتين متاكريلات، نانوذرات گرافن اكسايد به وسيله دوپامين اصلاح سطحي و مشخصه‌يابي شد. سپس نانوكامپوزيت ژلاتين متاكريلات/گرافن اكسايد با مقادير مختلف گرافن اكسايد اصلاح‌شده (0/25، 0/5، 0/75 و 1 درصد وزني) با دوپامين ساخته شد و تاثير حضور نانوذرات بر خواص رئولوژيكي، مكانيكي، ساختاري، تخريب‌پذيري و زيستي داربست نانوكامپوزيتي ارزيابي شد. نتايج نشان داد كه پوشش‌دهي گرافن اكسايد با دوپامين، ضمن اصلاح گرافن اكسايد باعث تشكيل لايه‌اي از پلي دوپامين در سطح نانوذرات شد كه نتيجه آن بهبود برهمكنش گرافن اكسايد با زنجيره‌هاي پليمري ژلاتين متاكريلات و در نتيجه بهبود خواص فيزيكي، رئولوژيكي، مكانيكي و زيستي هيدروژل ژلاتين متاكريلات شد. افزودن نانوذرات گرافن اكسايد اصلاح‌شده با دوپامين به ژلاتين متاكريلات تا 1 درصد وزني باعث كاهش حجم آب تعادلي ( 0/3 برابر) و نرخ تخريب (0/2 برابر) شد. همچنين، افزودن 0/5 درصد وزني گرافن اكسايد اصلاح‌شده با دوپامين به ژلاتين متاكريلات باعث بهبود خواص نازك برشي آن به ميزان 3 واحد لگاريتمي شد. افزودن 0/5 درصد وزني گرافن اكسايد اصلاح‌شده به ژلاتين متاكريلات، به دليل ايجاد پيوندهاي هيدروژني بين نانوذرات با زنجيره‌هاي ژلاتين، سبب افزايش استحكام فشاري ( 7/5 برابر) و مدول فشاري ( 7 برابر) در مقايسه با هيدروژل ژلاتين متاكريلات شد. همچنين، نتايج آزمون سميت شناسي نشان داد كه افزودن نانوذرات گرافن اكسايد اصلاح‌شده به ژلاتين متاكريلات باعث بهبود زندماني سلولي ( 1/1 برابر) پس از 72 ساعت كشت سلول شد. علاوه براين، قابليت چاپ سه بعدي هيدروژل نانوكامپوزيتي ژلاتين متاكريلات حاوي 5/0 درصد گرافن اكسايد اصلاح‌شده با دوپامين بررسي شد و رفتار مناسب پيش‌پليمر در حين تزريق و پايداري آن تا لحظه اتصال عرضي شيميايي در طي فرايند چاپ سه بعدي هيدروژل توسط دستگاه چاپگر سه بعدي تاييد شد. براين اساس، هيدروژل نانوكامپوزيتي تزريق‌پذير ژلاتين متاكريلات/ گرافن اكسايد اصلاح‌شده با دوپامين، مي‌تواند گزينه مناسبي جهت استفاده در مهندسي بافت باشد.

212216

مهندسي پليمر (فراورش)

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان

محمد رضا مولويان، شهلا خليلي

طيبه بهزاد، مرتضي صادقي

سعيد نوري خراساني