ساخت و مشخصه يابي هيدروژل نانوكامپوزيتي آگاروز/ پلي (اتيلن گلايكول دي اكريلات)/ نانوهيدروكسي آپاتيت به روش چاپ سه بعدي براي مهندسي بافت غضروف

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي پليمر

كارشناسي ارشد

آسيب به غضروف مفصلي و بافت¬هاي استئوكندرال مي¬تواند در اثر استئوآرتريت، ورزش، سرطان¬هاي تهاجمي، استرس و التهاب بافت ايجاد شود. با توجه به ظرفيت محدود غضروف در بازسازي و ترميم خود، نياز به سيستم¬هاي مناسب جايگزين است تا بتوانند عملكرد طبيعي بافت را از لحاظ فيزيكي، مكانيكي و بافت¬شناسي تقليد كنند. يكي از اين روش¬ها، استراتژي مهندسي بافت است كه هدف اصلي آن توسعه جايگزين¬هاي زيستي به¬منظور بازسازي، حفظ و يا ترميم بافت آسيب¬ديده و بهبود عملكرد اندام طبيعي مي¬باشد. در دهه¬هاي اخير، هيدروژل¬ها بدليل دارا بودن خواص زيستي و توانايي تقليد از ماتريس خارج سلولي، در مهندسي بافت غضروف مورد استفاده قرار گرفته-اند. اخيرا هيدروژل¬هاي IPN و Semi-IPN به دليل خواص زيستي مطلوب و عملكرد مكانيكي بهبوديافته، در ساخت داربست¬هاي مهندسي بافت مورد توجه بسياري قرار گرفته¬اند. نشان داده شده است كه شبكه¬هاي هيدروژلي IPN عملكرد مكانيكي بالاتري نسبت به هيدروژل¬هاي تك جزئي دارند. در اين پژوهش دو ماده زيست¬سازگار آگاروز و پلي (اتيلن گلايكول دي¬اكريلات)، براي ايجاد يك هيدروژل IPN، با خواص تقويت¬ شده، در ساخت داربست¬هاي مهندسي بافت غضروف، با روش چاپ سه¬بعدي اكستروژن، تركيب شدند و تاثير غلظت¬هاي مختلف نانوهيدروكسي آپاتيت بر خواص فيزيكي، مكانيكي و ساختاري آن مورد بررسي و مطالعه قرار گرفت. غلظت آگاروز براي چاپ سه¬بعدي داربست غضروفي، با استفاده از طراحي آزمون تاگوچي بهينه¬يابي شد و بهترين غلظت نانوهيدروكسي آپاتيت براي تركيب با هيدروژل آگاروز/ پلي (اتيلن گلايكول دي¬اكريلات) از طريق مقايسه چاپ¬پذيري، خواص مكانيكي و ريزساختار داربست-هاي نانوكامپوزيتي حاوي 0/4، 0/8 و1/2 درصد وزني/ حجمي نانوهيدروكسي آپاتيت بدست آمد. بررسي خواص حاصل از اختلاط نانوهيدروكسي آپاتيت با هيدروژل اين پژوهش، از طريق آزمون¬هاي خواص مكانيكي، آزمون رئومتري، آزمون طيف سنجي تبديل فوريه، آزمون ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني، آزمون پراش اشعه ايكس انجام شد. همچنين به¬منظور ارزيابي رفتار تورمي و پايداري نمونه¬ها، آزمون¬هاي تورم و تخريب¬پذيري برون¬تني از نمونه¬هاي با نانوذره و بدون نانوذره انجام شد. نتايج آزمون فشرده¬سازي و كشش داربست¬هاي هيدروژلي نشان داد كه در اثر افزودن 8/0 درصد وزني/ حجمي نانوهيدروكسي آپاتيت به شبكه هيدروژل، استحكام فشاري از 131 به 246 كيلوپاسكال و استحكام كششي از 418 به 936 كيلوپاسكال افزايش يافت. همچنين نتايج آزمون رئومتري، رفتار نازك¬ برشي در هر دو نمونه با نانوذره و بدون نانوذره را تاييد كرد و افزايش ويسكوزيته پيش¬ژل، از 3010 به 54100 كيلوپاسكال برثانيه در اثر افزودن 0/8 درصد وزني/ حجمي نانوهيدروكسي آپاتيت به شبكه هيدروژل را نشان داد. نتايج آزمون طيف سنجي تبديل فوريه نيز تشكيل شبكه IPN ميان آگاروز و پلي (اتيلن گلايكول دي¬اكريلات) را تاييد كرد و تاثير افزودن نانوهيدروكسي آپاتيت بر ريزساختار شبكه هيدروژل نيز از طريق آزمون ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني مورد بررسي قرار گرفت كه نتايج بررسي¬ها نشان داد، افزودن 8/0 درصد وزني/ حجمي نانوهيدروكسي آپاتيت به شبكه هيدروژل IPN، سبب ايجاد ريزساختار منظم و بهم پيوسته در ساختار شبكه شد. همچنين نتايج آزمون تورم و تخريب¬پذيري برون¬تني، كاهش ميزان تورم و تخريب نمونه¬هاي هيدروژلي از 291 درصد به 176 درصد پس از 24 ساعت و از 66 درصد به 60 درصد پس از 14 روز، در اثر افزودن 0/8 درصد وزني/ حجمي نانوهيدروكسي آپاتيت به شبكه هيدروژل IPN را نشان داد. نتايج كشت سلول¬هاي L929 بر روي داربست¬هاي هيدروژلي، عدم سميت و زيست¬سازگار ي داربست¬هاي چاپ سه¬بعدي آگاروز/ پلي (اتيلن گلايكول دي¬اكريلات) به ميزان 90/5 درصد پس از 5 روز كشت را نشان داد كه براي هيدروژل نانوكامپوزيتي به 95/6 درصد افزايش يافت. با توجه به نتايج بدست آمده از اين پايان نامه، مي¬توان گفت كه داربست نانوكامپوزيتي آگاروز/ پلي (اتيلن گلايكول دي-اكريلات)/ نانوهيدروكسي آپاتيت ساخته شده به روش چاپ سه¬بعدي اكستروژن، يك سازه مطلوب و كارآمد در مهندسي بافت غضروف تلقي مي¬شود.

225347

فراورش

مهندسي شيمي

دانشگاه صنعتي اصفهان