سنتز هيدروژل زيست¬چسبنده كوآسروات بر پايه كيتوسان و نانوذرات هيدروكسي آپاتيت مزومتخلخل دوپ شده با گاليم و روي جهت كاربرد در كنترل خونريزي و عفونت بعد از استرنوتومي مياني در عمل جراحي قلب باز

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مواد

دكتري

جراحي استرنوتومي مياني يكي از پركاريردترين روش¬هاي دسترسي در جراحي قلب و قفسه سينه است. ترميم زخم ناشي از استرنوتومي ممكن است با عفونت زخم استرنوم، استئوميليت يا مدياستينيت همراه باشد. با وجود اينكه در حال حاضر براي كنترل خونريزي از لبه¬هاي استرنوم پس از استرنوتومي، چسب استخواني مناسبي وجود ندارد. به دنبال الهام گرفتن از موجودات دريايي درون آب مانند صدف دريايي و كرم ماسه¬اي، هدف از پژوهش حاضر، توسعه چسب زيست¬تقليدي بر پايه كيتوسان حاوي نانوذرات مزومتخلخل هيدروكسي¬آپاتيت جانشاني¬شده با روي و گاليم (Zn-Ga:HAp) حاوي داروي ملاتونين است. نانوپودرهاي هيدروكسي¬آپاتيت جانشاني¬شده با روي و گاليم با مورفولوژي كروي و اندازه همگن با استفاده از روش سل-ژل ساده سنتز شدند. در ادامه نانوذرات مزومتخلخل با استفاده از سورفكتانت ستريمونيوم بروميد به عنوان قالب ساخته شدند. جانشاني يوني به¬طور قابل توجهي آزاد شدن يون‌هاي فعال زيستيCa2+، PO43-، Zn2+ و Ga3+ را تعديل كرد. همچنين، رهايش همزمان يون‌هاي Zn2+و Ga3+ در ساختار نانوذرات هيدروكسي¬آپاتيت جانشاني¬شده با روي و گاليم ((1/0XZn=) و (4/0XGa=))، فعاليت ضدباكتريايي بيش از 6±68 درصد و 8± 84 درصد را به ترتيب در برابر باكتري استافيلوكوكوس¬اورئوس و اشريشياكلي در غلظت µg/ml500 نشان داد. علاوه بر اين، نانوذرات حاصل هيچ¬گونه سميت سلولي نسبت به سلول¬هاي بنيادي مزانشيمي استخراجي از بافت چربي انساني(hMSCs) نشان ندادند. در ادامه، نانوذرات مزومتخلخل با اندازه منافذ حدود 65/10 نانومتر جهت بهبود ظرفيت جذب داروي ملاتونين و تثبيت آزادسازي آن به كار برده شدند. نتايج نشان داد كه بازده بارگيري ملاتونين از 03/0±27 درصد در نانوذرات متراكم به 65/0± 9/58 درصد در نانوذرات مزومتخلخل افزايش يافت. نانوذرات مزومتخلخل، 50 درصد از دارو را در طول 20 ساعت اول رها كردند و انتشار طولاني مدت آن تا 50 ساعت ثبت شد. نتايج بيان كمي ژن-هاي استخواني آلكالين¬فســفاتاز، استئوكلسين، كــلاژن Iو RUNX2 حاصل از تمايز سلول¬هـاي مزانشـيمي در مجـاورت نانومزومتخلخل هيدروكسي¬آپاتيت جانشاني¬شده با روي و گاليم حاوي ملاتونين در روزهاي سه، هفت و 14 نسبت به ساير نمونه¬ها افزايش قابل توجهي را نشان داد. به منظور بررسي قابليت استخوان¬سازي نانوذرات مزومتخلخل هيدروكسي¬آپاتيت جانشاني¬شده با روي و گاليم ((1/0XZn=) و (4/0XGa=)) آزمون حيواني با ايجاد چهار نقص استخواني درون جمجمه خرگوش انجام شد؛ كه بيشترين نتيجه در بازسازي استخوان در نقص استخواني شامل نانوذرات بهينه شده حامل داروي ملاتونين گزارش شد. در ادامه، چسب كوآسروات برپايه كيتوسان و شامل شبكه پليمري در هم نفوذي سلولز- كوپليمر پلي فسفودوپاميد با اتصال دهنده عرضي كمپلكس〖"EDTA/FeCl" 〗_"3" ، سنتز شد. سپس چسب كوآسروات با نانوذرات مزومتخلخل هيدروكسي¬آپاتيت جانشاني¬شده با روي و گاليم ((1/0XZn=) و (4/0XGa=)) كامپوزيت شد. مشخصه¬يابي فازي و شيميايي چسب مورد نظر با آزمون پراش اشعه ايكس، طيف¬سنجي مادون قرمز با تبديل فوريه و طيف سنج نشر اتمي پلاسما جفت القايي صورت گرفت و نتايج نشان¬دهنده موفقيت-آميز بودن فرايند ساخت چسب بود و تمامي اجزاي تشكيل¬دهنده چسب شناسايي شد. به منظور ارزيابي چسبندگي چسب سنتز شده، استحكام چسبندگي با آزمون استحكام چسبندگي ASTM F2255-05 صورت گرفت.در نتايج استحكام چسبندگي روي زيرلايه شيشه با افزودن 2 درصد وزني نانوذرات به چسب (C2) استحكام برشي 38±4/900 كيلوپاسكال حاصل شد. استحكام برشي روي زيرلايه استخوان استرنوم گوسفند و پوست گاو براي اين چسب به ترتيب 19±9/647 كيلوپاسكال و 2±8/27 كيلوپاسكال مشاهده شد كه توانايي بالاي اين چسب را در چسبندگي به زيرلايه هاي مختلف نشان داد. همچنين جهت ارزيابي مقاومت چسبندگي در محيط مرطوب، چسب C2 استحكام برشي 12±1/144 كيلوپاسكال را روي زيرلايه استخواني در شرايط مرطوب نشان داد و براي زيرلايه پوست مقدار 2±1/18 كيلوپاسكال حاصل شد.

222041

بيومواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان