ساخت و مشخصه يابي داربست هيدروژل بيوكامپوزيتي ژلما / آلژينات/ پلي پيرول/ گرافن جهت كاربرد در مهندسي بافت قلب

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

نارسايي هاي قلبي به‌عنوان عامل اصلي مرگ و مير در سراسر جهان در حال رشد است. تاكنون هيچ درماني كه بتواند در بازسازي بطن چپ پس از سكته تأثير به سزايي داشته باشد مطرح نشده است. به دليل اينكه قلب ظرفيت بازسازي را محدود كرده است تلاش زيادي براي يافتن درمان جديدي كه بتواند ماهيچه قلب را بازسازي كند، صورت گرفته است. با وجود اين¬كه پيوند سلولي در ابتدا به¬تنهايي مورد مطالعه قرار گرفت، اما در سال¬هاي اخير استراتژي مهندسي بافت با كمك داربست¬هاي بيو مواد موردتوجه قرار گرفت. با اين-حال بيوموادي كه در حال حاضر در مهندسي بافت قلب استفاده مي¬شود؛ شامل محدوديت¬هاي زيادي در زمينه خواص الكتريكي و مكانيكي مي¬باشند، دو پارامتري كه نقش مهمي در رفتار سلول¬هاي قلبي دارند. هدف از پژوهش حاضر، ساخت و مشخصه¬يابي داربست هيدروژلي بر پايه ژلما - آلژينات – پلي¬پيرول - گرافن كربوكسيل به¬منظور حمايت¬هاي مكانيكي و الكتريكي كافي از سلول-هاي بافت قلب آسيب¬ديده مي¬باشد. در اين راستا ابتدا، هيدروژل ژلما - آلژينات ساخته و مشخصه¬يابي شد. سپس پليمر رساناي پلي-پيرول با غلظت 2 و5 درصد وزني به ساختار داربست اضافه شد و جهت رسيدن به خواص شيميايي، فيزيكي، مكانيكي و الكتريكي بهينه مورد بررسي قرار گرفت. در ادامه، نانو صفحات گرافن - كربوكسيل (1، 2 و 3 درصد وزني) در ساختار هيدروژل بيوكامپوزيتي مورد ارزيابي قرار گرفت. در اين راستا، آزمون¬ طيف¬سنجي مادون قرمز جهت بررسي خواص شيميايي هيدروژل‌ها استفاده شد. در ادامه نرخ تورم و تخريب¬پذيري هيدروژل¬ها بررسي شد، خواص مكانيكي و خواص الكتريكي هيدروژل¬ها مورد ارزيابي قرار گرفت. به‌علاوه، آزمون خون سازگاري جهت ميزان لخته‌سازي، چسبندگي پلاكت و نرخ هموليز براي ساختار هيدروژل‌ها انجام گرفت. نتايج مشخص كرد كه حضور پلي¬پيرول و گرافن - كربوكسيل باعث بهبود خواص مكانيكي و الكتريكي هيدروژل¬ها نسبت به نمونه اوليه شده است. به اين صورت كه با افزايش 2 درصد وزني پلي¬پيرول در ساختار استحكام فشاري از58 به 98 كيلوپاسكال رسيد و با افزايش غلظت گرافن - كربوكسيل در ساختار، استحكام فشاري هيدروژل¬ها در بازه 175 تا 520 كيلوپاسكال قرار گرفت. همچنين با افزايش پلي¬پيرول در ساختار، رسانايي الكتريكي هيدروژل¬ها را در بازه 1/7 تا 4/12 زيمنس بر متر و با حضور غلظت‌هاي متفاوت گرافن - كربوكسيل در ساختار داربست رسانايي الكتريكي هيدروژل¬ها 8/3 برابر نمونه بدون گرافن - كربوكسيل (حدود 3/27 زيمنس بر متر) مشاهده شد. همچنين نتايج نشان داد كه حضور گرافن - كربوكسيل در ساختار، ميزان آب‌دوستي و نرخ تورم هيدروژل¬هاي بيوكامپوزيتي را افزايش داد و با حضور پلي¬پيرول و گرافن - كربوكسيل در ساختار هيدروژل، نرخ تخريب‌پذيري در طي 14 روز از 45 به 21 درصد كاهش يافت. علاوه بر اين، هيدروژل حاوي 3 درصد وزني گرافن - كربوكسيل با نرخ هموليز 5/1 درصد و عدم چسبندگي پلاكت بر روي سطح آن، نتايج خون سازگاري قابل قبولي را نشان داد. به¬طوركلي با توجه به خواص مكانيكي و الكتريكي مناسب، نرخ تخريب¬پذيري و قابليت لخته¬سازي پايين هيدوژل بيوكامپوزيتي ژلما – آلژينات - پلي پيرول - گرافن كربوكسيل پتانسيل كافي براي استفاده در كاربردهاي بافت قلب را دارا مي¬باشد.

213157

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان

محمدحسين عنايتي، مهدي رفيعائي

شيدا لباف، فتح اله كريم زاده