توصيفگر ها :
نانوالياف , دئوكسي ريبونوكلئيك اسيد , ژلاتين , الكتروريسي , لايه نشاني بخار شيميايي با آغازگر
چكيده فارسي :
زيست‌پليمرها به دليل ماهيت طبيعي‌شان همواره يكي از مهمترين گزينه‌ها براي مقاصد درماني در نظر گرفته شده‌اند. اين مواد در قالب‌هاي مختلفي همچون فيلم، هيدروژل و سازه‌هاي ليفي در خدمت كابردهايي نظير سيستم‌هاي رهايش دارو، زخم‌پوش‌ها و داربست‌هاي كشت سلول بوده‌اند. در اين ميان اما نوكلئيك‌اسيدهايي مانند DNA به دليل وجود برخي محدوديت‌ها كمتر مورد توجه قرار گرفته‌اند. از اين رو در مطالعه‌ي حاضر تلاش‌هايي در رابطه با توليد نانوالياف DNA صورت گرفت. در رابطه با تهيه‌ي DNA دو رويكرد متفاوت اتخاذ گرديد: استخراج آن از گياه و خريد به صورت آماده. ابتدا استخراج DNA از سه گياه برگ انار، برگ انگور و برگ توتون صورت پذيرفت. اگرچه استخراج DNA از همه‌ي آن‌ها موفقيت آميز بود اما به دليل بيشتر بودن بازده‌ي استخراج از برگ توتون، اين گياه براي ادامه‌ي پروژه انتخاب گرديد. در ابتدا تلاش‌هايي براي الكتروريسي DNA استخراج شده به تنهايي صورت گرفت. آب ديونيزه، بافر TE، اتانول، استونيتريل و DMSO حلال‌هايي بودند كه براي تهيه‌ي محلو‌ل از DNA مورد استفاده قرار گرفت. با اينحال در هيچ غلظت و تركيب حلالي نانواليافي تشكيل نشد. در ادامه به محلول‌هاي DNA بصورت جداگانه و در نسبت‌هاي مختلف پلي وينيل الكل و پلي اتيلن اكسايد به عنوان پليمر كمكي اضافه گرديد كه نانوالياف حاصله به دليل داشتن بيدهاي فراوان قابل قبول نبودند. در رابطه با DNA خريداري شده نتايج ديگري رقم خورد و نانوالياف DNA/ژلاتين تا نسبت 10:90 بوسيله‌ي سيستم حلال آب/استيك اسيد با موفقيت توليد شد.
با اينحال هميشه استفاده از زيست‌پليمرهايي همچون DNA يا ژلاتين بدون مشكل نيست. عمده مشكل اين مواد حساسيت بسيار بالاي آن‌ها به محيط‌هاي آبي بوده، به طوري كه برخي از كاربردهاي مهم بالقوه‌ي آن‌ها را محدود كرده است. اگرچه تاكنون روش‌هاي متعددي در اين رابطه پيشنهاد شده، اما همچنان جاي خالي يك روش موثر حس مي‌شود. در اين مطالعه با تمركز بر نانوالياف ژلاتين، به عنوان يك سازه‌ي بسيار حساس به محيط‌هاي آبي، اثرگذاري روش لايه‌نشاني بخار شيميايي (iCVD) مورد ارزيابي قرار گرفت. در اينجا از مونومر اتيلن گلايكول دي‌متاكريلات EGDMA استفاده شد. بررسي‌هاي مورفولوژيكي و شيميايي نشان مي‌دهد اين روش سبب ايجاد تشكيل يك لايه‌ي فوق نازك دور نانوالياف مي‌شود كه با گروه‌هاي عاملي ژلاتين پيوند كووالانسي برقرار كرده است. اين لايه نقش بسزايي در پايداري نانوالياف ژلاتين بازي مي‌كند بطوريكه نانواليافي كه قبل از iCVD در همان ثانيه‌هاي اول –در يك محيط آبي– دچار فروپاشي و تخريب ساختاري مي‌شوند مي‌توانند تا مدت زمان 31 روز هم انسجام ساختاري خود را حفظ كنند. با وجود اين مسئله همچنين آزمون زيست سازگاري MTS كه روي اين نمونه‌هاي لايه نشاني شده انجام گرفت نشان داد لايه‌ي مذكور سميتي براي سلول پوست انساني ندارد. تصاوير FE-SEM از سلول‌هاي كشت شده نيز نشان داد با وجود آب‌گريز بودن لايه‌ي EGDMA، سلول‌ها چسبندگي قابل قبولي با داربست خود دارند.
چكيده انگليسي :
Owing to their natural origin, biopolymers have been one of the well-known options for medical applications. These applications include drug delivery systems, wound dressing, and cell culture scaffolds where biopolymers may be in different forms; for instance, film, hydrogel, fibrous structures, etc. However, the nucleic acid family –most specifically DNA– has been of less interest amongst others since there are some serious limitations concerning them. In the first step of this study, different attempts were performed in order to fabricate a nanofibrous DNA structure. To this end, two approaches were employed: one is based on using DNA extracted from herbs by our group, and the other is using DNA that is purchased and ready to use. Although our group managed to extract DNA from different herbs, the DNA extracted from tobacco was chosen for the next steps due to the higher yield of extraction. For the extracted DNA from tobacco, distilled water, TE buffer, ethanol, acetonitrile, and DMSO were employed –separately or in the combination of each other– as different solvent systems for preparing DNA solutions. Nevertheless, all attempts were failed regarding the fabrication of them via electrospinning, whatever the concentration of the solutions. Then poly(vinyl alcohol) and poly(ethylene oxide) were separately added to obtain blended solutions, yet the results were not of interest, for the bead-on-string morphology of the fabricated nanofibers. Regarding the DNA purchased ready-to-use, the results are satisfying on account of the fact that blended Gelatin/DNA nanofibers were successfully fabricated to the ratio of 90:10 in favor of DNA.
However, using biopolymers has not been an ideal option and without difficulty. Their fast dissolution and rapid degradation in aqueous media has been a real challenge for years. Although there are numerous protocols to overcome such an obstacle, there is still room for a better and more efficient procedure. In the present work, we propose an efficient procedure to improve the durability of the GNFs. The electrospun GNFs were coated with poly(ethylene glycol dimethacrylate) (pEGDMA) using initiated chemical vapor deposition (iCVD) as a completely dry polymerization method. Morphological and chemical analysis revealed that an ultrathin layer formed around nanofibers (iCVD-GNFs) which has covalently bonded to gelatin chains. Against the instant dissolution of GNFs, the in vitro biodegradability test showed the iCVD-GNFs, to a large extent, preserve their morphology after 14 days of immersion and did not lose its integrity even after 31 days. In vitro cell culture studies, also, revealed cytocompatibility of the iCVD-GNFs for human fibroblast cells, as well as higher cell proliferation on the iCVD-GNFs compared to control made from tissue culture plate. Furthermore, contact angle measurements indicated that the hydrophilic GNFs became hydrophobic after the iCVD, yet FE-SEM images of cell-seeded iCVD-GNFs showed satisfactory cell adhesion. Taken together, the proposed method paves a promising way for the production of water-resistant GNFs utilized in biomedical applications; for instance, tissue engineering scaffolds and wound dressings.
