ساخت و مشخصه‌يابي داربست پلي‌كاپرولاكتون – ديوپسيد با استفاده از پرينت سه بعدي براي كاربرد در مهندسي بافت استخوان

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

استخوان يك بافت پويا و داراي شبكه‌ي عروقي وسيعي است كه حمايت مكانيكي و ساختاري ضروري را براي بدن فراهم مي‌كند. ترميم نقص استخوان با اندازه بحراني همچنان يك چالش باليني اساسي است و به پيوند استخوان يا مواد جايگزين استخوان نياز دارد. مهندسي بافت استخوان يك زمينه مطالعاتي در حال رشد است كه بر روي توليد داربست براي كاشت در محل نقص استخوان متمركز است. انواع بيومواد و روش‌هاي ساخت از جمله پرينت سه بعدي، براي ساخت داربست‌هاي زيست فعال خاص با ساختار‌هاي كنترل شده براي ترميم عيوب استخواني در پيكربندي‌هاي پيچيده معرفي شده‌اند. امروزه استفاده از روش‌هاي پرينت سه بعدي جهت توليد داربست‌هاي مهندسي بافت طراحي شده به وسيله‌ي رايانه با قابليت تكرار‌پذيري و كنترل مناسب ساختار در حال گسترش مي‌باشد. فناوري چاپ سه بعدي به عنوان ابزاري اميدوار‌كننده براي ساخت داربست‌ها با دقت بالا شناخته شده ‌است و ساختارهاي سه بعدي با جزئيات پيچيده را ايجاد مي‌كند. بنابراين در اين مطالعه داربست‌هاي پلي‌كاپرولاكتون حاوي مقادير مختلف (0، 20، 35، 50 و 65 درصد وزني) از نانوذرات ديوپسيد به روش پرينت سه بعدي روبوكستينگ تهيه شد. به منظور بررسي ريزساختار، آناليز عنصري، فاز‌شناسي و نيز بررسي گروه‌هاي عاملي به ترتيب از ميكروسكوپ الكتروني روبشي، طيف‌سنجي پراش انرژي پرتو ايكس، پراش پرتو ايكس و طيف سنجي مادون قرمز با تبديل فوريه استفاده شد. نانوذرات ديوپسيد با خلوص بالا به روش سل-ژل سنتز گرديد. بر اساس نتايج با افزايش مقادير ديوپسيد در داربست‌هاي نانو‌كامپوزيتي پرينت شده، زبري سطح افزايش يافت. از طرفي زاويه تماس قطره‌ي آب از 1/59± 91/81 براي پلي‌كاپرولاكتون به 2/86 ± 47/25 براي داربست پلي‌كاپرولاكتون- 65 درصد وزني ديوپسيد كاهش و درصد تخلخل از 1/63 ± 60/73 درصد براي پلي‌كاپرولاكتون به 3/76 ± 71/96 درصد براي پلي‌كاپرولاكتون- 65 درصد وزني ديوپسيد افزايش يافت. همچنين طبق آزمون خواص مكانيكي، افزودن 50 درصد وزني از نانوذرات ديوپسيد به داربست پلي‌كاپرولاكتون موجب افزايش استحكام فشاري (از 0/14±1 به 0/54±3/27 مگاپاسكال) و مدول الاستيك (از 2/21±11/04 به 3/41±34/45 مگاپاسكال) شد و داربست پرينت شده‌ي پلي‌كاپرولاكتون -50 درصد وزني ديوپسيد به عنوان نمونه‌ي بهينه انتخاب گرديد. ميزان تخريب‌پذيري داربست‌هاي كامپوزيتي در محلول بافر- فسفات سالين براي مدت 28 روز ارزيابي شد و ثابت شد كه با افزايش مقادير نانوذرات ديوپسيد، نرخ تخريب‌پذيري در اين مدت افزايش يافت. تشكيل لايه‌ي آپاتيت سطحي در محلول شبيه‌ سازي شده‌‌ي بدن براي داربست‌ها در مدت 28 روز غوطه وري تاييد و نشان داده شد كه رسوبات آپاتيتي با افزايش مقادير ديوپسيد در نانو‌كامپوزيت، با تراكم بيشتري روي سطح ظاهر شدند. آزمون MTT عدم سميت داربست‌هاي پرينت شده را تاييد و چسبندگي سلولي MG63به ميزان بيشتري بر روي سطح داربست پرينت شده‌ي حاوي 50 در صد وزني ديوپسيد نسبت به پلي‌كاپرولاكتون اتفاق افتاد. بر اساس نتايج بدست آمده در اين مطالعه استفاده از داربست نانو‌كامپوزيتي پلي‌كاپرولاكتون-50 درصد وزني ديوپسيد ساخته شده به روش پرينت سه بعدي روبوكستينگ جهت كاربرد در مهندسي بافت استخوان پيشنهاد مي‌شود.

214367

مهندسي پزشكي (بيومواد)

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان

علي پورسمر

مهدي احمديان، نرگس جوهري

رحمت الله عمادي