توصيفگر ها :
مهندسي بافت استخوان , داربست بيوكامپوزيتي , نانوالياف منقطع , الكتروريسي , خشكايش انجمادي
چكيده فارسي :
استخوان به¬عنوان قسمت اصلي سيستم اسكلت انسان، نقش مهمي در پشتيباني از حركت، محافظت از اندام¬ها و توليد سلول¬هاي خوني برعهده دارد. در مهندسي بافت استخوان، اساس ترميم و بازسازي، داربست¬ مي¬باشد و يك داربست ايده¬آل بايستي زيست تخريب¬پذير، زيست سازگار، زيست فعال و استخوان ساز باشد. در اين پژوهش به منظور دستيابي به داربست مناسب در ابتدا از روش الكتروريسي براي توليد الياف پلي¬كاپرولاكتون با شيشه زيست فعال و بدون آن استفاده شد و سپس با روش هيدروليز، منقطع شد. پس از آن داربست¬هاي ژلاتين آلژينات حاوي شيشه زيست فعال و نانوالياف منقطع شده، در چهار گروه كنترل، حاوي شيشه زيست فعال، الياف منقطع در كنار شيشه زيست فعال و حضور الياف به تنهايي با روش خشك¬كن انجمادي توليد و مشخصه يابي گرديد. حضور الياف منقطع در كنار شيشه زيست فعال باعث كاهش اندازه تخلخل از 460 به 303 ميكرومتر و توزيع بهتر آن شد؛ ضمن اينكه سبب كنترل نرخ تخريب داربست گرديد، به گونه¬اي كه در روز 28 حدود 20 درصد تخريب صورت گرفته در حالي اين مقدار براي داربست كنترل، حدود 60 درصد بود. نتايج تست فشار روي داربست¬هاي طراحي شده نيز نشان داد كه در حالت خشك و تر، داربست حاوي الياف منقطع و شيشه زيست فعال، بيشترين مقدار استحكام فشاري را دارد كه مقدار آن در حالت خشك برابر با 510 كيلوپاسكال بود. اين مقدار در حدود دوبرابر نمونه¬هاي كنترل بود كه 260 كيلو پاسكال به¬دست آمد. نتايج زيست فعالي چهار گروه داربست در روز 14ام نشان از تشكيل آپاتيت روي داربست¬هاي حاوي شيشه زيست فعال دارد و در روز 28 نيز در همه گروه¬ها تشكيل آپاتيت مشاهده شد. بررسي¬هاي سلولي با استفاده از سلول MG-63 براي زيست سازگاري و سلول بنيادين بافت چربي براي تمايز استخواني انجام شد. از نتايج آزمون MTT و ALP براي بررسي كمي و از رنگ¬آميزي كريستال ويولت و آليزارين رد براي بررسي كيفي نتايج استفاده شد. نتايج نشان داد داربست حاوي الياف منقطع نسبت به نمونه بدون الياف از رفتار سلولي مناسب¬تري برخوردار است؛ به طوريكه پس از گذشت 5 روز، زنده¬ماني سلول¬ها براي داربست حاوي الياف منقطع و شيشه زيست فعال حدود 120 درصد و براي داربست كنترل 110 درصد بود. همچنين نتايج آزمون ALP نشان داد، فعاليت الكالين فسفاتاز در داربست حاوي الياف منقطع و شيشه زيست فعال در حدود 80 واحد بر ليتر به دست آمد كه اين عدد براي داربست كنترل در حدود 60 واحد بر ليتر است كه نشان مي¬دهد داربست طراحي شده از تمايز سلول¬هاي بنيادي به سلول¬هاي استخواني حمايت مي¬كند. با توجه به نتايج به¬دست آمده، داربست بهينه در اين پژوهش را مي¬توان به¬عنوان يك كانديد مناسب براي مهندسي بافت استخوان درنظر گرفت.
چكيده انگليسي :
Bone plays a crucial role in supporting movement, protecting organs, and producing blood cells as a primary component of the human skeletal system. In tissue engineering, scaffolding is essential for bone repair and regeneration, and an ideal scaffold should be biodegradable, biocompatible, bioactive, and osteoconductive. In this study, electrospinning was initially employed to produce polycaprolactone fibers with bioactive glass, followed by hydrolysis. Gelatin-alginate scaffolds containing bioactive glass and fragmented nanofibers were then produced in four groups: control, bioactive glass-containing, fibers alongside bioactive glass, and fibers alone using freeze-drying. The presence of discontinuous fibers alongside bioactive glass resulted in a reduction in pore size from 460 to 303 micrometers and improved its distribution. Moreover, it controlled the rate of scaffold degradation, with approximately 20% degradation occurring on day 28 compared to approximately 60% for the control scaffold. The compressive strength test results showed that the scaffold containing fragmented fibers and bioactive glass exhibited the highest strength in both dry and wet states, with a dry strength of 510 kilopascals. This value was approximately twice that of the control samples, which yielded 260 kilopascals. Bioactivity evaluations on the four scaffold groups on day 14 indicated apatite formation on the bioactive glass-containing scaffolds, and apatite formation was observed in all groups on day 28. Cellular investigations using MG-63 cells for biocompatibility and mesenchymal stem cells for osteogenic differentiation were conducted. The results showed that the scaffold containing fragmented nanofibers had better biocompatibility compared to the fiber-free sample. Based on the obtained results, the optimized scaffold in this study can be considered as a suitable candidate for bone tissue engineering.
