طراحي، ساخت و مشخصه يابي تجهيز پوشيدني دولايه حاوي حسگر گلوكز جهت كاربرد در زخم هاي ديابتي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

دكتري

پوست به‌عنوان خارجي‌ترين لايه بدن، نخستين سد دفاعي در برابر عوامل آسيب‌زا محسوب مي‌شود؛ از اين رو، ترميم زخم‌هاي پوستي يكي از چالش‌هاي مهم پزشكي در عصر حاضر به شمار مي‌رود. در اين ميان، زخم‌هاي ديابتي به‌عنوان شايع‌ترين نوع زخم‌هاي مزمن، به دليل كاهش ترشح يا عملكرد ناكارآمد انسولين در بدن، فرآيند طبيعي ترميم زخم را مختل مي‌كنند. پانسمان‌هاي هوشمند دسته‌اي از پوشش‌هاي درماني هستند كه علاوه بر تسريع روند ترميم، امكان پايش شرايط زخم را براي پزشك يا بيمار فراهم مي‌سازند. يكي از شاخص‌هاي كليدي قابل ارزيابي در طول ترميم زخم، غلظت گلوكز است كه تغييرات آن مي‌تواند اطلاعات مهمي در خصوص وضعيت زخم ارائه دهد. هدف از اين پژوهش، طراحي و ساخت پانسمان هوشمند دولايه با قابليت تسريع ترميم و پايش هم‌زمان شرايط سطحي زخم در طول زمان است. در اين راستا، لايه اول پانسمان شامل حسگر الكتروشيميايي غيرآنزيمي براي تشخيص غلظت گلوكز سطح زخم و لايه دوم شامل بستري هيدروژلي جهت تسهيل ترميم زخم‌هاي ديابتي طراحي شد. به منظور ساخت حسگر، ابتدا زيرلايه گرافني به روش رسوب شيميايي فاز بخار سنتز گرديد. سپس ساختار پليمر قالب مولكولي مبتني بر پلي‌دوپامين با استفاده از پليمره شدن الكتروشيميايي مونومر دوپامين هيدروكلريد در حضور گلوكز و حذف گلوكز با محلول اسيد سولفوريك، بر سطح گرافن شكل گرفت. ويژگي‌هاي ساختاري و عملكردي الكترود ساخته‌شده با آزمون‌هاي طيف‌سنجي امپدانس الكتروشيميايي، رامان، طيف¬سنجي زير قرمز و آناليزهاي ميكروسكوپي مورد بررسي قرار گرفت. ارزيابي عملكرد حسگري نشان داد كه اين حسگر قادر به تشخيص گلوكز در محدوده غلظت گلوكز10 نانومولار تا 2 ميكرومولار با حد تشخيص 2 نانومولار است. همچنين، انتخاب‌پذيري بالاي حسگر نسبت به گلوكز در مقايسه با مولكول‌هاي مداخله‌گر مانند آلبومين سرم گاوي، فروكتوز، ساكارز و گالاكتوز، تاييد شد. اين حسگر همچنين توانايي تشخيص گلوكز در محدوده فيزيولوژيكي 1 تا 6 ميلي‌مولار در بافر فسفات و نيز در نمونه‌هاي واقعي سرم را با بازيابي بالا نشان داد. در بخش دوم پژوهش، بستر هيدروژلي بر پايه ژلاتين-آگارز-صمغ عربي با غلظت‌هاي مختلف آگارز (0 تا 4 درصد وزني) طراحي و مورد بررسي قرار گرفت. اثر تغييرات غلظت آگارز بر ويژگي‌هاي ريخت‌شناسي، مكانيكي، تخريب‌پذيري، تورم، زيست‌سازگاري سلولي و خاصيت آنتي‌اكسيداني مورد ارزيابي واقع شد. نمونه حاوي 3 درصد وزني آگارز به‌عنوان تركيب بهينه با اندازه ميانگين تخلخل8/79/25 ميكرومتر، مدول كشساني 01 /  18/0 مگاپاسكال، كرنش شكست 13 5/109 درصد و استحكام كششي 01 / 017/0 مگاپاسكال شناخته شد. اين نمونه پس از 14 روز تنها 6 درصد تخريب در محلول بافر فسفات داشت و توانايي جذب آب بالايي برابر با 2/3 3/281 درصد از خود نشان داد. همچنين، بيشترين زنده‌ماني سلولي (5/5 4/108درصد پس از 5 روز) و بالاترين فعاليت آنتي‌اكسيداني (5/1± 2/95درصد طي 48 ساعت) را از خود بروز داد. بررسي رفتار تورم هيدروژل¬ها در برابر تغييرات دما و pH نيز بيانگر حساسيت بالا و قابليت رهايش كنترل‌شده دارو در محل زخم بود. اين هيدروژل در دماي بحراني 37 درجه سانتي‌گراد، بيشترين ميزان رهايش دارو (7/3 6/42 درصد) را نشان داد كه مي‌تواند منجر به بهبود و تسريع فرآيند ترميم زخم‌هاي ديابتي شود. يافته‌هاي اين پژوهش نشان داد كه هر يك از اجزاي طراحي‌شده—حسگر غيرآنزيمي گلوكز و بستر هيدروژلي زيست‌سازگار—داراي عملكرد مطلوب و ويژگي‌هاي مناسبي براي كاربرد در پانسمان‌هاي هوشمند هستند. اين نتايج مي‌توانند مبنايي براي توسعه سامانه‌هاي يكپارچه پايش و ترميم زخم در مراحل بعدي تحقيق باشند.

233383

مهندسي مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان