تهيه هيدروژل هيالورونيك اسيد تيوله شده با استفاده از شيمي كليك و مشخصه يابي خواص مكانيكي و زيستي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي پليمر

كارشناسي ارشد

چكيده هيدروژل‌ها به‌عنوان شبكه‌هاي پليمري سه‌بعدي با قابليت بالاي جذب آب، به‌دليل ويژگي‌هاي منحصربه‌فردي همچون زيست‌سازگاري، زيست‌تخريب‌پذيري و شباهت به شبكه‌خارج‌سلولي (ECM )، جايگاه ويژه‌اي در حوزه‌هاي زيست‌پزشكي از جمله مهندسي بافت و سامانه‌هاي دارورساني يافته‌اند.در اين پايان‌نامه، با هدف توسعه‌ي هيدروژل‌هاي زيست‌سازگار بر پايه‌ي هيالورونيك اسيد (HA) تيوله‌شده براي ترميم بافت نرم و سامانه‌هاي دارورساني، هيالورونيك اسيد به‌عنوان پليمر پايه انتخاب و از طريق فرايند تيوله‌كردن اصلاح شيميايي شد.شناسايي گروه‌هاي عاملي با استفاده از طيف‌سنجي FT-IR انجام گرفت كه حضور پيك مشخص مربوط به گروه تيول (–SH) تأييدكننده موفقيت واكنش اصلاح بود. سپس، آزمون طيف‌سنجي رزونانس مغناطيسي هسته‌اي ( HNMR) درجه‌ي جايگزيني گروه‌هاي تيول را حدود 20% نشان داد.در مرحله‌ي بعد، براي تشكيل شبكه‌ي سه‌بعدي، از پلي‌اتيلن‌گليكول هشت‌بازو ماليميد (PEG-8-Mal) به‌عنوان عامل اتصال عرضي استفاده شد. واكنش افزايشي شيمي كليك مايكل بين گروه‌هاي تيول هيالورونيك اسيد و گروه‌هاي الكتروفيلي مالئيميد بر پايه‌ي نيوكليوفيلي بودن گروه تيول انجام گرفت. اين واكنش به‌دليل سرعت بالا، انتخاب‌پذيري و انجام در شرايط ملايم (دماي فيزيولوژيكي و محيط آبي بدون نياز به كاتاليزور) انتخاب شد. زمان ژل‌شدن در شرايط فيزيولوژيكي حدود 30 ثانيه اندازه‌گيري شد كه بيانگر قابليت ژل‌شدن سريع و مناسب براي كاربردهاي تزريقي است.بررسي ويژگي‌هاي مكانيكي با آزمون تنش-كرنش (Stress–Strain) نشان داد مدول فشاري هيدروژل kPa 13/0 ± 1 است. در حدود 80% كرنش، نمونه‌ها تخريب ساختاري نشان دادند كه با رفتار مكانيكي هيدروژل‌هاي نرم و زيست‌تقليدگر هم‌خواني دارد.نتايج آزمون رئومتري نوساني بيانگر برتري مدول ذخيره‌سازي (′G) بر مدول اتلاف (″G) در تمامي بازه‌هاي فركانسي بود كه نشان‌دهنده‌ي رفتار شبه‌جامد و غلبه‌ي مؤلفه‌ي الاستيك بر ويسكوز است. ميزان تورم هيدروژل‌ها حدود 114% اندازه‌گيري شد كه نشان‌دهنده‌ي توانايي آن‌ها در تقليد از شبكه‌خارج‌سلولي(ECM) و تحمل تنش‌هاي مكانيكي محيط‌هاي زيستي است.آزمون زيست‌سازگاري (MTS) بر روي سلول‌هاي فيبروبلاست رده‌ي NIH3T3 نشان داد كه بقاي سلولي در روز اول برابر با 1/5%±85/7، در روز سوم 4/5%±91/6 و در روز پنجم 0/68%±126/4 بود كه بيانگر تكثير و سازگاري مطلوب سلول‌ها در بستر هيدروژلي است. همچنين، ارزيابي پايداري در محيط فيزيولوژيكي نشان داد كه هيدروژل‌ها تا 30 روز بدون تخريب قابل‌توجه باقي مي‌مانند.در مجموع، هيدروژل‌هاي هيالورونيك اسيد تيوله‌شده حاصل از واكنش افزايشي مايكل، به‌دليل قابليت تزريق‌پذيري، ژل‌شدن سريع در محل، پايداري مكانيكي بالا، و زيست‌سازگاري مطلوب، گزينه‌اي مناسب براي كاربردهايي نظير داربست‌هاي سلولي در مهندسي بافت و سامانه‌هاي دارورساني كنترل‌شده محسوب مي‌شوند

236478

فراورش

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان