توسعه داربست كامپوزيتي پلي كاپرولاكتون-شيشه زيست‌فعال آلاييده شده با نقره توسط چاپگر سه‌بعدي و بررسي اصلاح سطح پلاسماي آن براي كاربرد در مهندسي بافت استخوان

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد و متالوژي

كارشناسي ارشد

استخوان از بافت‌هايي در بدن است كه قابليت بازسازي بالايي را نشان مي‌دهد، بااين‌حال گاهي آسيب‌هاي استخواني بسيار وسيع هستند به‌گونه‌اي كه امكان ترميم خودبه‌خودي نيست. ميزان بالاي آسيب‌پذيري بافت‌هاي استخواني در سوانح مختلف، موجب شده است تا تحقيقات گسترده‌اي در زمينه مهندسي بافت، متوجه بافت‌هاي استخواني گردد كه اساس آن مبتني بر به‌كارگيري داربست‌ها به‌منظور شكل‌گيري سه‌بعدي بافت‌هاي استخوان است. هدف از اين پژوهش تهيه و مشخصه‌يابي داربست زيست‌فعال و زيست‌تخريب‌پذير كامپوزيت پلي‌كاپرولاكتون/شيشه زيست‌فعال همراه با نقره به كمك اصلاح سطحي پلاسما است. پودرهاي بيوسراميك شيشه زيست فعال با 1، 2 و3 درصد نقره به روش سل-ژل سنتز شد. عدم سميت سلولي كامپوزيت 1 درصد نقره با استفاده از آزمونMTT بررسي شد. همچنين براي هر دو باكتري (S. aureus و E. coli)، هيچ كلوني در لوله‌هاي حاوي نمونه كامپوزيت 1 درصد نقره مشاهده نشد.در اين تحقيق داربست كامپوزيتي پليكاپرولاكتون/شيشه زيست‌فعال حاوي نقره توسط چاپگر سه‌بعدي ذوبي ساخته شد. داربست‌هاي موردمطالعه با 0 ،10 ،20 و30 درصد وزني از بيوسراميك شيشه زيست‌فعال توليد شد. از تكنيك پراش پرتو ايكس (XRD) استفاده شد. از ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM) و طيف‌سنجي فروسرخ با تبديل فوريه (FTIR)استفاده شد. آزمون فشار نيز به عنوان شاخصي از خواص مكانيكي داربست‌هاي ساخته شده، ارزيابي شد. براي بررسي ميزان آب‌دوستي داربست‌ها از دستگاه اندازه‌گيري زاويه تماس با آب استفاده شد. تخخل‌سنجي داربست‌ها نيز به روش ارشميدوس انجام شد. با توجه به خواص مكانيكي، آب دوستي، تخلخل‌سنجي و قابليت پرينت‌پذيري داربست‌ها تركيب 20 درصد شيشه زيست‌فعال به عنوان تركيب بهينه انتخاب شد. به منظور بهبود خواص سطحي داربست 20 درصد اصلاح سطح پلاسما صورت گرفت. به‌منظور بررسي خواص زيست‌فعالي، داربست‌ها به مدت 1 ، 2 و 3 هفته در محلول شبيه‌سازي‌شده بدن (SBF)غوطه‌ور شدند. جوانه‌زني و رشد هيدروكسي آپاتيت بر سطح داربست‌ها از طريق ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي شد. براي بررسي ساختارهاي شيميايي و گروه‌هاي عاملي موجود در داربست‌ها از طيف‌سنجي فروسرخ با تبديل فوريه (FTIR)استفاده شد و تغييرات pH محلول نيز مورد ارزيابي قرار گرفت. آزمون جذب براي داربست 20 درصد اصلاح شده و اصلاح نشده انجام شد. به‌منظور بررسي خواص زيست‌تخريب‌پذيري، داربست‌ها در محلول فسفات بافر سالين (PBS) به مدت1 و2 ماه غوطه‌ور و تغييرات وزن اندازه‌گيري شد. غوطه‌وري داربست‌ها در محلول PBS نشان داد كه با وجود اصلاح سطح پلاسما در داربست‌هاي تهيه شده، تخريب‌پذيري داربست‌ها به 10 درصد افزايش پيدا مي‌كند. چسبندگي سلولي نيز با استفاده از تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي موردمطالعه قرار گرفت. شكل‌گيري هيدروكسي آپاتيت بر سطح داربست‌ها، زيست‌فعالي كامپوزيت ساخته شده را تأييد كرد و نتايج نشان داد كه با گذشت زمان، هيدروكسي آپاتيت‌هاي شكل‌گرفته، تكثير و رشد پيدا كردند. نتايج آزمون MTT مربوط به كشت سلول‌هاي استئوبلاست MG-63 بر روي داربست‌ها، افزايش زنده‌ماني سلولي گروه‌هاي اصلاح سطح شده را تاييد مي‌كند. نتايج اين پژوهش نشان داد كه داربست‌هاي كامپوزيتي زيست‌تخريب‌پذير و زيست‌فعال پلي‌كاپرولاكتون/شيشه زيست‌فعال، مي‌توانند كانديد خوبي براي استفاده در مهندسي بافت استخوان براي بازسازي استخوان و كاربردهاي ارتوپدي باشند.

232806

شناسايي و انتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان