ساخت و مشخصه يابي داربست Poly(L-Lactide-co-Caprolactone) از طريق چاپگر سه بعدي و اصلاح آن توسط ژلاتين براي كاربرد در مهندسي بافت

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي پليمر

كارشناسي ارشد

امروزه با توجه به پژوهش هاي بسياري كه در جهت ترميم بافت هاي آسيب ديده انجام شده است داربست هاي مهندسي بافت توانايي خود را در جهت رفع اين مشكل نشان داده اند. ساختار و خواص مكانيكي اين داربست ها زمينه اي مناسب در جهت رشد و تكثير سلول ها فراهم مي كند. از آن جهت كه داربست هاي مهندسي بافت از مواد زيستي ساخته مي شوند بنابراين اين داربست ها داراي ويژگي هايي مانند آبدوستي، زيست سازگاري، معماري متخلخل و خواص مكانيكي مطلوبي هستند. پليمرهاي سنتزي همچون پلي كاپرولاكتون و پلي(لاكتيك اسيد) از جمله پليمرهاي پركاربرد در زمينه ساخت داربست هاي مهندسي بافت مي باشند. همچنين كنار هم قرار گرفتن اين دو پليمر، خواص مكانيكي مطلوبي را در جهت ساخت داربست فراهم مي كند. اما از جمله مشكلات اين دسته از مواد پليمري سنتزي، آبدوستي كم آن ها است كه براي رشد سلول مناسب نمي باشد. بنابراين استفاده از يك پليمر طبيعي مانند ژلاتين مي تواند اين ضعف را برطرف نمايد. در اين پروژه به منظور دستيابي به چاپ پذيري و خواص مكانيكي مناسب، به سنتز كوپليمر پلي(اِل لاكتيد كو كاپرولاكتون)(PLCL) پرداخته شد. فرايند كوپليمريزاسيون حلقه گشا در دماي ℃ 140 با نسبت مولي (50/50) از مونومرهاي لاكتيد/كاپرولاكتون براي مدت 24h انجام شد. به منظور مشخصه يابي از آزمون هاي FTIR، HNMR، GPC، DSC، DTG و TGA استفاده شد. آزمون طيف سنجي FTIR ارتعاشات كششي كربونيل (C=O) را در cm-1 1727 (به دليل بخش پلي (لاكتيك اسيد)) و cm-1 1691 (به دليل بخش پلي كاپرولاكتون) نشان مي دهد. همچنين وجود پيوند لاكتيد-كاپرولاكتون در آزمون HNMR توسط پيك‌هاي 2/3، 4/05 و 5/34 ppm تأييد شد. تغيير دماي انتقال شيشه اي از ℃ 20- در PCL به ℃ 12 درPLCL يكي ديگر از نشانه هاي روند صحيح سنتز مي باشد. دماي ذوب و تخريب اندازه گيري شده PLCL به ترتيب در حدود ℃58 و ℃352 مي باشد. رفتار ويسكوالاستيك نازك شدن برشي در آزمون رئومتري در PLCL مشاهده شد. همچنين به منظور طراحي داربست هاي مهندسي بافت، چاپ سه بعدي كوپليمر مورد نظر با روش تاگوچي انجام شد. دماي ℃ 130، فشار bar 0/9 و سرعت mm⁄min 70 به عنوان بهترين شرايط چاپ انتخاب شد. اصلاح سطحي محبوس سازي فيزيكي ژلاتين انجام شد كه در آن نسبت حجمي آب/استون 50/50 انتخاب شده و نمونه ها در دو بازه ي زماني min 10 و min90 مورد بررسي قرار گرفتند. به منظور مشخصه يابي اصلاح سطح از آزمون هاي FTIR، زاويه تماس، آزمون كشش و SEM استفاده شد. پيك هايي كه در ناحيه هاي cm-1 1646و 1549 در آزمون FTIR در طيف هاي مربوط به PLCL متورم شده در min10 و PLCL متورم شده در min90 مشاهده مي شود، نشان دهنده گروه هاي عاملي ژلاتين مي باشند. همچنين زاويه تماس با افزايش زمان تورم در محلول ژلاتين كاهش داشته و از 95/8⁰ در كوپليمر خالص به69/1⁰ در تورم min90 در ژلاتين كاهش يافت. خواص مكانيكي نمونه هاي اصلاح شده با ژلاتين افزايش قابل توجهي داشت. استحكام كششي نمونه هاي خالص MPa 5/03±1/05 بوده كه با اصلاح سطحي با ژلاتين در زمان min90 به MPa 7±0/86 افزايش يافته است. اندازه تخلخل داربست هاي PLCL معادل µm 16/38±5/34 بود. تصاويرSEM در تورم min90 ، ميزان نفوذ ژلاتين بيش تري در سطح خود نشان داد. در پايان كار، درصد زنده ماني سلولي PLCL خالص در روزهاي 1، 3 و 5 به ترتيب 2/67±96/88، 15/86±99/21 و 5/35±97/10 درصد و در PLCL90 به ترتيب 1/72±103/08، 4/65±111/26 و 7±110/22 درصد مي باشد. همچنين توانايي رشد سلول ها در روزهاي اول و پنجم در دو نمونه خالص و اصلاح شده در تصاوير مربوط به SEM نشان داده شد. تراكم سلول ها در نمونه هاي اصلاح شده بيشتر از نمونه هاي خالص مي باشد.

225342

فراورش

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان