ساخت و مشخصه‌يابي داربست پليمري بر پايه پلي‌كاپرولاكتون/مكسين به روش پرينت سه‌بعدي جهت به‌كارگيري در درمان سرطان استخوان

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

سرطان استخوان‌ يكي از شايع‌ترين سرطان‌ها محسوب مي‌‌شود كه تاكنون درمان قطعي نداشته است. لذا تحقيقات وسيعي در اين زمينه در حال انجام است. به دليل محدوديت‌هاي موجود در درمان‌هاي مرسوم سرطان استخوان كه شامل جراحي، شيمي‌درماني و پرتودرماني مي‌باشد، اخيرا روش‌هاي جديد‌تر و موثرتري كه درمان موضعي بافت سرطاني را فراهم مي‌كند پيشنهاد شده است. در شرايطي كه تومور استخواني شديد باشد‌، ناحيه بايد سريعا تخليه شود و اين براي بيمار ضايعه استخواني ايجاد مي‌كند. بنابراين توليد داربست‌هاي سه‌بعدي مناسب كه در قسمت آسيب‌ديده قرار گيرند و درمان تركيبي را ايجاد نمايند پيشنهاد مي‌شود. در اين راستا مي‌توان از داربست به عنوان چارچوبي جهت هدايت استخوان‌سازي و رگ‌زايي بهره برد. امروزه، ساخت و تهيه داربست‌هاي زيست‌سازگار و زيست‌تخريب‌پذير براي جايگزيني و بهبود بافت‌هاي آسيب‌ديده، توجه پژوهشگران را به خود جلب كرده است. از ميان روش‌هاي موجود جهت ساخت داربست، چاپ سه‌بعدي به دليل قابليت توليد اشكال هندسي متفاوت توجه بيش‌تري را به خود اختصاص داده است. روش چاپ سه‌بعدي به دليل هزينه كم، دقت بالا و تكرارپذيري بالا نسبت به ساير روش‌ها برتري دارد. هدف اصلي در اين پژوهش ساخت و مشخصه‌يابي داربست پليمري بر پايه پلي‌كاپرولاكتون (PCL) به همراه مكسين‌ به عنوان عامل فوتوترمال مناسب، به روش پرينت سه‌بعدي جهت به كارگيري در درمان سرطان استخوان است. بر اين اساس، ابتدا نانوصفحات مكسين با موفقيت به روش اچ انتخابي آلومينيوم در محلول حاوي هيدروكلريك اسيد و ليتيوم فلوريد توليد شده و سپس داربست‌هاي پلي‌كاپرولاكتون-مكسين با درصدهاي مختلف مكسين (0، 1، 2، 3 و 4 درصد وزني) به روش چاپ سه‌بعدي مدل‌سازي رسوب مذاب (FDM) تهيه شدند. مشخصه‌يابي نانوصفحات مكسين با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني (FESEM) و پراش پرتوايكس (XRD) انجام شد. به منظور تاييد حضور نانوصفحات مكسين در تركيب داربست‌هاي مورد مطالعه و تجزيه و تحليل كيفي ساختار و پيوندهاي شيميايي، به ترتيب از آزمون پراش پرتوايكس و طيف‌سنجي فروسرخ تبديل فوريه و جهت بررسي مورفولوژي داربست‌ها از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) استفاده شد. براي بررسي ميزان آب‌دوستي داربست‌ها از دستگاه اندازه‌گيري زاويه تماس آب استفاده شد. خواص مكانيكي داربست‌ها توسط آزمون فشار تك محوره و ميزان زيست‌تخريب‌پذيري با غوطه‌ور كردن داربست‌ها به مدت 28 روز در محلول سالين بافر فسفات انجام شد. زنده‌ماني و عدم سميت داربست‌هاي تهيه شده نيز با انجام آزمون MTT تشخيص داده شد. نتايج ارزيابي مورفولوژي داربست‌ها، حضور تخلخل‌هاي متعامد و به هم پيوسته داربست‌ها با اندازه حفرات 665-523 ميكرومتر را تاييد كرد. پس از افزودن به ترتيب 2 و 3 درصد وزني مكسين، درصد تخلخل داربست از 4/1 ± 8/49 به 5/0 ± 6/59 درصد افزايش و زاويه تماس از 7/4 ± 7/93 به 3/1 ± 9/67 درجه كاهش پيدا كرد. نتايج آزمون مكانيكي فشاري نيز افزايش مدول يانگ در داربست حاوي 3 درصد وزني از 08/0 ± 81/0 به 15/0 ± 18/1 مگاپاسكال را نشان داد و توليد داربست‌هايي با استحكام بالاتر را تاييد كرد. نتايج حاصل از آزمون‌هاي زيست‌تخريب‌پذيري و سميت سلولي نيز به ترتيب افزايش نرخ تخريب و عدم سميت داربست‌ها را به دليل حضور نانوصفحات مكسين در ساختار نشان دادند. با توجه به نتايج حاصل از آزمون‌هاي مكانيكي، زاويه تماس و زيست‌تخريب‌پذيري، داربست حاوي 3 درصد وزني مكسين به عنوان نمونه بهينه انتخاب شد. سپس جهت بررسي خاصيت فوتوترمال نانوصفحات مكسين و تاثير داربست‌ها در درمان سرطان استخوان، داربست‌هاي حاوي 0، 2 و 3 درصد وزني به مدت 10 دقيقه تحت تابش ليزر مادون‌قرمز نزديك قرار گرفتند و نتايج افزايش دماي داربست‌ها به ترتيب تا 35، 3/43 و 3/48 درجه سانتي‌گراد را نشان داد. با توجه به اينكه دماي مورد نياز در درمان تومورهاي استخواني نزديك به 50 درجه سانتي‌گراد مي‌باشد، مي‌توان نتيجه‌گيري كرد كه داربست‌‌‌ حاوي 3 درصد وزني مكسين، قابليت از بين بردن سلول‌هاي سرطاني را دارد.

233289

شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان