ساخت و مشخصه‌يابي داربست‌هاي نانوكامپوزيتي پلي‌كاپرولاكتون/ديوپسيد-آهن/ گرافن كوانتوم دات-كلر به‌منظوركاربرد همزمان مهندسي بافت استخوان و گرمادرماني

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي نانوفناوري

دكتري

نقايص استخواني ناشي از برداشت جراحي تومور، دو چالش باليني اساسي را به‌همراه دارند: احتمال باقي‌ماندن سلول‌هاي سرطاني ميكروسكوپي و اختلال در فرآيند بازسازي طبيعي استخوان. براي رفع اين چالش‌ها، داربست‌هاي نانوكامپوزيتي چندمنظوره بر پايه پلي‌كاپرولاكتون/ديوپسيد–آهن/گرافن كوانتوم‌دات–كلر (PCL/Fe-DIO/Cl-GQD) با هدف كاربرد همزمان در مهندسي بافت استخوان و گرمادرماني فوتوترمال طراحي و ساخته شدند. نانوپودرهاي ديوپسيد و ديوپسيد دوپ‌شده با آهن (Fe05/0 ،Fe15/0و Fe25/0مول درصد) به روش سل–ژل سنتز شدند. آناليز XRD تشكيل فاز خالص ديوپسيد را تأييد كرد و اندازه كريستاليت با افزايش درصد آهن از 24/1nm در DIO خالص به 18/4nm كاهش يافت كه نشان‌دهنده جانشيني كنترل‌شده در شبكه بلوري است. تركيب 0.15ّFe-DIO بهترين عملكرد كلي را نشان داد؛ با مغناطش اشباع 1/92emu/g و توان اتلاف ويژه (SAR) برابر 55/8W/g كه آن را به كانديد اصلي براي هايپرترمياي مغناطيسي تبديل مي‌كند. زيست‌پذيري سلولي پس از 96 ساعت در محدوده 82–85% باقي ماند كه زيست‌سازگاري قابل‌قبول اين تركيب را تأييد مي‌كند. داربست‌هاي سه‌بعدي حاوي 20، 40 و 60 درصد وزني پودر سراميكي در زمينه PCL به روش چاپ سه‌بعدي روبوكستينگ ساخته شدند. تركيب (0.15ّFe-DIO) %40- P به‌عنوان تركيب بهينه انتخاب شد؛ اين داربست استحكام فشاري تقريبا 90MPa بيش از 200% بالاتر از PCL خالص ، مدول يانگ حدود MPa 105، تخلخل به‌هم‌پيوسته 70%، و اندازه منافذ 580 تا µm 680 را نشان داد كه در محدوده بهينه براي نفوذ سلولي و رگ‌زايي قرار دارد. نقاط كوانتوم‌دات گرافن–كلر (Cl-GQD) با اندازه ميانگين nm 7/53 ± 2/77سنتز و پس از اصلاح سطحي (آمينوليز و هيدروليز قليايي) بر سطح داربست‌ها تثبيت شدند، زاويه تماس را به °1 ± 38 رساندند و رفتار تخريب را از حالت توده‌اي به تخريب تدريجي سطحي تبديل كردند. ارزيابي زيست‌فعالي در محلول SBF توان بالاي تشكيل لايه آپاتيتي در داربست نهايي را تأييد كرد و رهايش كنترل‌شده يون‌هاي Si و Fe به‌ترتيب در حدود mg/L 8/3± 0.3 وmg/L 0/38 ± 0/05 حفظ شد. تحت تابش ليزر NIR با طول موج nm 808 ، دماي داربست در مدت 300 ثانيه به بيش از °C 52 رسيد. درمان فوتوترمال زنده‌ماني سلول‌هاي استئوساركوما 63 MG-را به كمتر از 8/42% كاهش داد، در مقايسه با 71/3% در غياب تابش، و تصاوير ميكروسكوپ كانفوكال غلبه سلول‌هاي مرده را در گروه تحت تابش تأييد كرد. داربست P-40%(0.15Fe-DIO)/AM/HD/Cl-GQD با تركيب يكپارچگي مكانيكي، زيست‌فعالي قوي، تخريب‌پذيري كنترل‌شده، و پاسخ فوتوترمال مؤثر به‌عنوان يك سامانه چندمنظوره براي بازسازي نقص استخواني و حذف موضعي سلول‌هاي سرطاني باقيمانده پس از جراحي برداشت تومور پيشنهاد مي‌شود.

238299

نانومواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان