توصيفگر ها :
هيدروژل تزريق پذير , ژلما , آلژينات , نانوذرات ابر پارامغناطيس , اكسيد آهن
چكيده فارسي :
ژلاتين متاكريلوئيل (ژلما) و آلژينات از پركاربرد ترين زيست مواد جهت كاربرد در مهندسي بافت غضروف و به عنوان جوهر در چاپ سه بعدي هستند. آلژينات يك زيست پليمر طبيعي است و داراي توانايي ژل شدن سريع، زيست سازگاري بالا و خاصيت نازك برشي است اما داراي معايبي مانند نرخ تخريب كند، پايداري مكانيكي پايين و چسبندگي سلولي ضعيفي نيز مي‌باشد. ژلاتين متاكريلوئيل يا ژلما پليمري نيمه سنتزي و محصول اصلاح زنجيره هاي ژلاتين توسط متاكريليك انيدريد است كه توانايي تشكيل اتصالات عرضي و ژل شدن در معرض تابش نور را دارد و داراي چسبندگي سلولي مطلوبي است ولي خواص مكانيكي پاييني دارد. جهت تعديل محدويت هاي بيان شده ساخت هيدروژل تزريق پذير، در اين پژوهش از تركيب ژلاتين متاكريلوئيل وآلژينات به صورت ساختار شبكه هاي دوگانه در هم نفوذ كرده (IPN) و تقويت شده با نانو ذرات ابرپارامغناطيسي اكسيدآهن (Fe3O4) با پوشش پلي وينيل پيروليدون (PVP) انجام شد. نانوذرات اكسيدآهن داراي ويژگي هاي قابل توجهي در كاربرد هاي مهندسي بافت خصوصاً مهندسي بافت غضروف به دليل ايجاد امكان تصويربرداري غير تهاجمي رزونانس مغناطيسي هسته (MRI) به عنوان عامل ايجاد تضاد، برچسب گذاري سلولي ، خاصيت ضد باكتريايي، گرما افزايي مغناطيسي و قابليت توسعه روش هاي نوين فيزيوتراپي مانند مغناطيس درماني مي‌باشد. در اين پژوهش اثر افزودن درصد هاي مختلف نانوذرات (5/0و75/0و1) بر خواص هيدروژل ژلما/آلژينات بررسي شد. افزودن% 75/0 نانوذرات ابر پارامغناطيسي اكسيد آهن سبب بهبود استحكام فشاري، چقرمگي و مدول فشاري شد. نرخ تخريب و تورم هيدروژل ها پس از 14 روز به علت كاهش قطر منافذ در اثر افزودن نانو ذرات كاهش يافت. هيدروژل هاي حاوي نانو ذرات اكسيدآهن خاصيت نازك برشي نشان دادند و زنده ماني سلول هاي فيبروبلاست در هيدروژل نانو كامپوزيتي ژلما-آلژينات حاوي% 75/0 وزني نانوذرات اكسيدآهن به مدت 3 روز %3/92 گزارش شد، حضور نانوذرات در بستر هيدروژل بر زنده ماني سلولي اثر قابل توجهي نداشت، با اين حال نتايج آزمون رشد و چسبندگي سلولي كه در آن نمونه هيدروژل نانوكامپوزيت تحت اثر ميدان مغناطيسي قرار گرفته بود، بهبود رشد و چسبندگي سلول هاي فيبروبلاست را در نمونه هيدروژل نانوكامپوزيت نسبت به نمونه فاقد نانوذرات نشان داد. نمونه ژلما-آلژينات حاوي% 75/0 وزني نانوذرات اكسيدآهن تزريق و توسط چاپگر سه بعدي چاپ شد و نتايج بدست آمده نشان داد كه هيدروژل نانو كامپوزيتي ژلما/ آلژينات/ Fe3O4 مي تواندگزينه مناسبي جهت كاربرد به عنوان جوهر در فناوري چاپ سه بعدي جهت كاربرد در مهندسي بافت غضروف باشد.
چكيده انگليسي :
Methacryloyl gelatin (GelMA) and alginate are among the most widely used biomaterials for use in cartilage tissue engineering and as ink in 3D printing. Alginate is a natural biopolymer and has the ability of fast gelation, high biocompatibility and shear thining property, but it also has disadvantages such as slow degradation rate, low mechanical stability and weak cell adhesion. Methacryloyl gelatin or GelMA is a semi-synthetic polymer and the product of modification of gelatin chains by methacrylic anhydride, which has the ability to form cross-links and gel under exposure to light, and has good cell adhesion, but has low mechanical properties. In order to adjust the stated limitations of injectable hydrogel, in this research, the combination of methacryloyl gelatin and alginate in the form of double interpenetrated networks (IPN) and reinforced with superparamagnetic iron oxide nanoparticles (Fe3O4) coated with polyvinyl pyrrolidone (PVP) Done. Iron oxide nanoparticles have significant features in tissue engineering applications, especially cartilage tissue engineering, due to the possibility of non-invasive nuclear magnetic resonance imaging (MRI) as a contrast agent, cell labeling, antibacterial properties, magnetic heat enhancement, and the ability to develop the method. New physiotherapy is like magnetic therapy. In this research, the effect of adding different percentages of nanoparticles (0.5, 0.75, 1) on the properties of GelMA/alginate hydrogel was investigated. The addition of 0.75% superparamagnetic iron oxide nanoparticles improved the compressive strength, toughness and compressive modulus. The rate of destruction and swelling of hydrogels decreased after 14 days due to the reduction of pore diameter due to the addition of nanoparticles. Hydrogels containing iron oxide nanoparticles showed thin shear properties and the viability of fibroblast cells in GelMA-alginate nanocomposite hydrogel containing 0.75% by weight of iron oxide nanoparticles for 3 days was reported to be 92.3%, the presence of nanoparticles in the hydrogel substrate was Cell growth did not have a significant effect, however, the results of the cell growth and adhesion test, in which the nanocomposite hydrogel sample was subjected to the effect of a magnetic field, showed an improvement in the growth and adhesion of fibroblast cells in the nanocomposite hydrogel sample compared to the sample without nanoparticles. The GelMA-alginate sample containing 0.75% by weight of iron oxide nanoparticles was injected and printed by a 3D printer, and the results showed that GelMA/alginate/Fe3O4 nanocomposite hydrogel can be a suitable option for use as an ink in 3D printing technology in tissue engineering.
