چاپ سه بعدي و ارزيابي داربست پلي لاكتيك اسيد- آكرمانيت حاوي روي براي بازسازي بافت استخوان

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مواد

كارشناسي ارشد

چكيده هدف از اين مطالعه، تهيه و مشخصه‌يابي داربست زيست‌فعال و زيست‌تخريب‌پذير كامپوزيتي پلي لاكتيك اسيد/آكرمانيت حاوي روي (PLA-AKZn) است. نانو بيوسراميك آكرمانيت و آكرمانيت حاوي روي به روش سل-ژل سنتز شد. داربست‌هاي موردمطالعه با 0، 10، 20 و 30 درصد وزني آكرمانيت و آكرمانيت حاوي روي توسط چاپگر سه‌بعدي ذوبي چاپ سه بعدي شدند. از تكنيك پراش پرتو ايكس (XRD) به‌منظور تأييد حضور فازهاي مطلوب در تركيب پودر و داربست‌ها استفاده شد. به‌منظور بررسي شكل و توزيع تخلخل در داربست‌ها از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) استفاده شد. از آزمون‌ فشار نيز براي ارزيابي خواص مكانيكي داربستهاي ساخته شده، استفاده شد. براي بررسي ميزان آب‌دوستي داربست‌ها از دستگاه اندازه‌گيري زاويه تماس با آب استفاده شد. به‌منظور بررسي خواص زيست‌فعالي، داربست‌ها به مدت 1 و 4 هفته در محلول شبيه‌سازي‌شده بدن (SBF)، غوطه‌ور شدند. جوانه‌زني و رشد هيدروكسي آپاتيت بر سطح داربست‌ها توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي شد. به‌منظور بررسي خواص زيست‌تخريب‌پذيري، داربست‌ها در محلول فسفات بافر سالين (PBS)، مدت 1، 2، 3 و 4هفته غوطه‌ور و تغييرات وزن اندازه‌گيري شد. عدم سميت سلولي داربستها با استفاده از آزمون MTT بررسي شد. براي برسي ميزان زنده ماني سلولها از آزمون رنگ آميزي دپي استفاده شد و با استفاده از تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج پراش پرتو ايكس نشان داد كه سنتز آكرمانيت با روي موفقيت‌آميز بوده و پيك‌هاي مشخصه فاز آكرمانيت با شدت بالا مشاهده شد، در حالي كه فازهاي اوليه مواد خام حذف شده‌اند. در نانوكامپوزيت‌هاي PLA حاوي آكرمانيت و Zn-آكرمانيت، حضور ذرات سراميكي موجب افزايش بلورينگي PLA و تثبيت ساختار كريستالي ذرات شد. تصاوير ميكروسكوپي داربست‌ها نشان‌دهنده حفرات باز، منظم و پيوسته مناسب براي نفوذ سلولي است و با افزايش درصد ذرات، قطر الياف و اندازه حفرات تغيير مي‌كند. طيف FTIR نشان داد كه پيوندهاي Si–O، Mg–O و گروه‌هاي هيدروكسيل سطحي در نمونه‌ها حفظ شده‌اند و افزودن Zn-آكرمانيت باعث افزايش تعاملات سطحي و اختلال جزئي در نظم زنجيره‌هاي پليمري شد. خواص مكانيكي داربست‌ها با افزودن ذرات تقويت‌كننده افزايش يافت و نمونه حاوي 20 درصد Zn-آكرمانيت بيشترين استحكام و انعطاف‌پذيري را نشان داد. تحليل EDS توزيع يكنواخت عناصر Ca، Mg، Si و Zn را تأييد كرد و فعاليت زيستي داربست‌ها با رسوب هيدروكسي‌آپاتيت روي سطح نشان داده شد. به‌طور كلي، درصد 20 درصد Zn-آكرمانيت تعادل بهينه‌اي بين خواص مكانيكي، كريستالينيتي و زيست‌فعالي داربست‌ها ايجاد كرد. نتايج حاصل از آزمايش MTT نشان داد كه نانوكامپوزيت‌هاي PLA حاوي آكرمانيت و Zn-آكرمانيت سميت سلولي پاييني دارند و با گذشت زمان سلول‌ها به خوبي روي سطح داربست رشد مي‌كنند. با افزايش درصد ذرات تا 20٪، زيست‌سازگاري داربست‌ها بهبود يافته و بيشترين نرخ تكثير سلولي مشاهده شد، كه نشان‌دهنده محيط مناسب براي رشد سلولي و فعاليت بيولوژيكي مطلوب است. اين نتايج با تصاوير ميكروسكوپي همخواني دارد، چرا كه حفرات باز و پيوسته داربست، نفوذ سلولي و تبادل مواد مغذي را تسهيل مي‌كند. به طور كلي، آزمايش MTT تأييد مي‌كند كه افزودن Zn-آكرمانيت نه تنها خواص مكانيكي و كريستالينيتي داربست را بهبود مي‌بخشد، بلكه زيست‌سازگاري بالايي نيز ايجاد مي‌كند، و درصد 20٪ Zn-آكرمانيت بهترين عملكرد سلولي را نشان مي‌دهد.

236850

سناسايي و انتخاب مواد

فني مهندسي گلپايگان

دانشگاه صنعتي اصفهان