ساخت و مشخصه يابي داربست پرينت سه بعدي نانوكامپوزيتي پلي لاكتيك اسيد/هاردستونيت-گرافن اكسايد پوشش داده شده با پكتين حاوي سيمواستاتين جهت كاربرد در مهندسي بافت استخوان

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

دكتري

استخوان بافتي ديناميك است كه قادر به خود ترميمي مي باشد، اما در موارد آسيب با ابعاد بيش از سايز بحراني، استخوان به طور خود به خودي قادر به ترميم نيست و نيازمند روش هاي درماني مانند پيوند استخواني است. در سال هاي اخير علم مهندسي بافت با هدف غلبه بر مشكلات و محدوديت هاي روش هاي درماني سنتي پديد آمده است. اخيرا استفاده از تكنيك هاي پرينت سه بعدي جهت ساخت داربست هاي مهندسي بافت به علت كنترل بالا بر ساختار و معماري و تقليد زيستي مورد توجه بسياري از محققين قرار گرفته است. مطالعه ي حاضر شامل دو فاز مختلف است كه در فاز اول داربست پرينت سه بعدي مدل سازي رسوب ذوب شده (FDM) پلي لاكتيك اسيد/هاردستونيت-گرافن اكسايد (PLA/HTGO) با درصدهاي مختلف (0، 10، 20 و 30 wt. %) از نانوذرات كامپوزيتي HT-GO تهيه شد. داربست هاي تهيه شده توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM)، آناليز طيف سنجي مادون قرمز تبديل فوريه (FTIR) و كالريمتري اسكن تفاضلي (DSC) مشخصه يابي شد و نشان داده شد كه با افزايش مقادير نانوذرات HT-GO در داربست هاي نانوكامپوزيتي، ترشوندگي سطحي افزايش يافت. بر اساس آزمون تخريب پذيري در محلول فسفات بافر سالين (PBS)، ميزان كاهش وزن داربست PLA با اضافه شدن نانوذرات HT-GO تا 30%، از 3/7 به 03/16 % رسيد. مشخص شد كه وجود 20 % از نانوذرات HT-GO در داربست PLA موجب افزايش قابل توجه استحكام فشاري (از 86/0 ± 65/7 به 01/1 ± 66/14 مگاپاسكال) و مدول الاستيك (از 03/18 ± 46/94 به 87/10 ± 15/189 مگاپاسكال) شد. تشكيل رسوبات آپاتيتي بر روي سطح داربست هاي نانوكامپوزيتي در مايع شبيه سازي بدن (SBF) در مدت 28 روز زيست فعالي عالي اين داربست ها را تاييد كرد. آزمون هاي سلولي برون تن نيز افزايش تكثير و چسبندگي سلول هايMG63 و بهبود تمايز استئوژنيك سلول هاي مزانشيمي مغز استخوان موش (rMSCs) بر روي داربست هاي نانوكامپوزيتي را نشان داد و داربست PLA حاوي 20% از نانوذرات HT-GO به عنوان داربست بهينه در فاز اول انتخاب شد. در فاز دوم به منظور ارتقاء داربست پرينت سه بعدي PLA حاوي 20 % از نانوذرات نانوكامپوزيتي HT-GO به يك داربست به شدت متخلخل، درون كانال هاي آن با محلول پلي الكتروليت پكتين-كيتوسان چهارتايي شده (Pec-QCs) حاوي 0 يا mg/mL 20 از سيمواستاتين (Sim) پر شد و سپس فريز دراي شد و به ترتيب داربست هاي FD و FD-Sim تهيه شدند. همچنين جهت مقايسه بهتر، اين داربست به صورت غوطه وري با Pec-QCs حاوي 0 يا mg/mL 20 از Sim پوشش دهي و داربست هاي DC و DC-Sim تهيه شدند. رهايش Sim از داربست هاي DC-Sim و FD-Sim پس از 28 روز به ترتيب برابر با 25/5 ± 40/77 و 63/3 ± 02/86 % اندازه گيري شد. آزمون هاي سلولي نشان داد كه سلول هاي MG-63 بيشترين زنده ماني و تراكم و پهن شدگي را بر روي داربست هاي حاوي Sim به ويژه FD-Sim داشتند. مطالعات درون تن بر روي يك مدل نقص جمجمه اي موش صحرائي نشان داد كه در گروه تحت درمان با داربست FD-Sim، پس از 8 هفته يك بازسازي كامل اتفاق افتاد و نقص با استخوان جديد تشكيل شده پر شد و بنابراين داربست FD-Sim به عنوان يك داربست شايسته جهت كاربرد در مهندسي بافت استخوان معرفي گرديد.

226258

مهندسي پزشكي-بيومتريال

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان