توصيفگر ها :
پلي¬كاپرولاكتون , بغداديت , كامپوزيت , مهندسي بافت استخوان
چكيده فارسي :
چكيده
در مهندسي بافت استخوان مبتني بر داربست، داربست با كارايي بالا زيربناي موفقيت يك استراتژي مهندسي بافت استخوان است و يك جهت اصلي در اين زمينه توليد داربست مهندسي بافت استخوان با شكل مطلوب، ويژگي¬هاي ساختاري، فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي براي بازسازي بافت¬هاي پيچيده استخواني است و تكنولوژي پرينت سه¬بعدي مي¬تواند داربست¬هاي سفارشي سازي شده را توليد كند. داربست متخلخل سه¬بعدي، نقش اساسي را بعنوان الگوهايي براي هدايت تشكيل بافت جديد ايفا مي¬كنند.
هدف از اين پژوهش ساخت و ارزيابي داربست نانوكامپوزيتي پلي¬كاپرولاكتون-بغداديت(PCL/BAG) به روش لايه¬نشاني مذاب(FDM) توسط پرينتر سه¬بعدي است. بغداديت(Ca3ZrSi2O9) با خواص زيست¬فعالي و زيست¬سازگاري بالا، اما داراي خاصيتي ترد و شكننده و تجزيه¬پذيري بالا مي¬باشد. در اين مطالعه داربست پلي¬كاپرولاكتوني توسط بغداديت تقويت شده تا محدوديت¬هاي پلي كاپرولاكتون تعديل يابد. ابتدا سراميك زيست¬فعال بغداديت به روش فعال¬سازي مكانيكي، سنتز و خواص آن با آزمون پراش پرتو ايكس(XRD) و ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني(FESEM) بررسي شد. نتايج آزمون پراكندگي نور ديناميكي(DLS) نشان داد كه بغداديت داراي ساختار نانو و ميانگين اندازه ذرات در محدوده 49 نانومتر قرار دارد. تصوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي از نانو¬ذرات بغداديت نشان داد كه ذرات بصورت آگلومره و اندازه ذرات در ابعاد نانو حدودا كروي مي¬باشد. داربست¬هاي كامپوزيتي با ساختار شبكه¬اي متخلخل با درصدهاي وزني 0، 15 و 30 به روش پرينت سه بعدي (لايه¬نشاني مذابFDM) ساخته شدند. خواص مكانيكي و بيولوژيكي با استفاده از آزمون فشار و غوطه¬وري در مايع شبيه¬سازي¬ شده بدن(SBF) مورد بررسي قرار گرفت. پس از غوطه¬وري در مايع شبيه¬سازي شده بدن مشخص شد كه با افزايش مقدار نانوذرات بغداديت در داربست قابليت رسوب هيدروكسي¬آپاتيت در سطح افزايش يافت. نمونه¬ها با استفاده از ميكروسكوپ الكترون روبشي(SEM) و براي ارزيابي مورفولوژي و فاز نمونه¬هاي ساخته شده از آزمون پراش پرتو ¬ايكس(XRD) استفاده گرديد. پس از غوطه¬وري در محلول بافرفسفات(PBS) به مدت 4 هفته پلي¬كاپرولاكتون خالص با 3/12% كمترين و داربست 30 درصد وزني بغداديت با 5/21% بيشترين تخريب را داشته است. تصاوير ميكروسكوپ فلورسنت نشان مي¬دهد كه با افزودن نانوذره در كامپوزيت تعداد سلول¬هاي زنده بيشتري در سطح قابل مشاهده هستند و همچنين آزمون MTS، غيرسمي بودن داربست پرينت شده را تاييد كرد. در نهايت اين تحقيق نشان مي¬دهد كه داربست پلي¬كاپرولاكتون با غلظت بهينه 30 درصد وزني بغداديت كاربرد بالقوه اي در مهندسي بافت استخوان مي تواند داشته باشد.
چكيده انگليسي :
Abstract
Scaffold-based bone tissue engineering, high-performance scaffolds are the basis for the success of a bone tissue engineering strategy, and a major direction in this field is the production of bone tissue engineering scaffolds with desirable shape, structural, physical, chemical, and biological properties for complex tissue regeneration. It is bone and 3D printing technology can produce customized scaffolds. 3D porous scaffolds play an essential role as templates to guide the formation of new tissue. The purpose of this research is to fabricate and evaluate polycaprolactone-baghdadite nanocomposite scaffold (PCL/BAG) by melt deposition method (FDM) by 3D printer. Baghdadite (Ca3ZrSi2O9) has high bioactive properties and biocompatibility, but it has brittle and brittle properties and high degradability. In this study, the polycaprolactone scaffold was strengthened by Baghdadite to adjust the limitations of polycaprolactone. First, Baghdadite bioactive ceramic was investigated by mechanical activation method, its synthesis and properties were investigated by X-ray diffraction (XRD) and field emission scanning electron microscope (FESEM). The results of the dynamic light scattering (DLS) test showed that Baghdadite has a nano structure and the average particle size is in the range of 49 nm. The scanning electron microscope image of Baghdadite nanoparticles showed that the particles are agglomerated and the size of the particles in nano dimensions is approximately spherical. Composite scaffolds with a porous network structure with weight percentages of 0, 15 and 30 were made by 3D printing (melt deposition FDM). Mechanical and biological properties were investigated using pressure test and immersion in simulated body fluid (SBF). After immersion in the simulated body fluid, it was found that with the increase in the amount of Baghdadite nanoparticles in the scaffold, the possibility of hydroxyapatite deposition on the surface increased. The samples were analyzed using a scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD) was used to evaluate the morphology and phase of the samples. After immersion in phosphate buffer solution (PBS) for 4 weeks, pure polycaprolactone with 12.3% had the lowest degradation and Baghdadite scaffold with 30% by weight had the highest degradation with 21.5%. Fluorescent microscope images show that with the addition of nanoparticles in the composite, more living cells can be seen on the surface, and the MTS test confirmed the non-toxicity of the printed scaffold. Finally, this research shows that the poly-caprolactone scaffold with an optimal concentration of 30% by weight of Baghdadite can have a potential application in bone tissue engineering.