شماره مدرك :
19181
شماره راهنما :
16620
پديد آورنده :
سرتيپ، الهه
عنوان :

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

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
فراورش
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1402
صفحه شمار :
چهارده، 89ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
آگاروز , پلي (اتيلن گلايكول دي اكريلات) , نانو هيدروكسي آپاتيت , شبكه Semi-IPN , طراحي آزمون تاگوچي , كشت سلول , چاپ سه بعدي , داربست غضروفي
تاريخ ورود اطلاعات :
1402/11/06
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي پليمر
دانشكده :
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1402/11/07
كد ايرانداك :
23007959
چكيده فارسي :
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.
چكيده انگليسي :
Due to the limited capacity of cartilage in its regeneration and repair, there is a need for suitable alternative systems to imitate the natural function of the tissue in terms of physical, mechanical and histological aspects. One of these methods is the tissue engineering strategy, the main goal of which is to develop biological substitutes in order to restore, preserve or restore damaged tissue and improve the function of the natural organ. In recent decades, hydrogels have been used in cartilage tissue engineering due to their biological properties and the ability to imitate the extracellular matrix. Recently, IPN and Semi-IPN hydrogels have received much attention in the construction of tissue engineering scaffolds due to their favorable biological properties and improved mechanical performance. It has been shown that IPN hydrogel networks have higher mechanical performance than single component hydrogels. In this research, two biocompatible materials, agarose and (PEGDA), were combined to create an IPN hydrogel with enhanced properties, in the construction of cartilage tissue engineering scaffolds, by extrusion 3D printing method and the effect of different concentrations of nanohydroxyapatite on its physical, mechanical and structural properties was investigated and studied. The concentration of agarose for 3D printing of cartilage scaffold was optimized using Taguchi test design and the best concentration of nanohydroxyapatite for combination with agarose/ (PEGDA) hydrogel by comparing printability, mechanical properties and microstructure. Nanocomposite scaffolds containing 0.4, 0.8, and 1.2 (%w/v) of nanohydroxyapatite were obtained. Investigating the properties resulting from mixing nanohydroxyapatite with hydrogel in this research was done through mechanical properties tests, rheometry test, Fourier transform spectroscopy test, field emission scanning electron microscope test, and X-ray diffraction test. Also, in order to eva‎luate the swelling behavior and stability of the samples, in vitro swelling and degradability tests were performed on the samples with and without nanoparticles. The compression and tension test results of the hydrogel scaffolds showed that by adding 0.8 (%w/v) of nanohydroxyapatite to the hydrogel network, the compressive strength increased from 131 to 246 kPa and the tensile strength increased from 418 to 936 kPa. Also, the results of the rheometric test confirmed the shear-thinning behavior in both samples with and without nanoparticles, and the pre-gel viscosity increased from 3010 to 54100 kPa/s due to the addition of 0.8 (%w/v) of nanohydroxyapatite to the hydrogel network. The results of the Fourier transform spectroscopy test also confirmed the formation of the IPN network between agarose and (PEGDA) and the effect of the addition of nanohydroxyapatite on the microstructure of the hydrogel network was also investigated through field emission scanning electron microscopy. showed that the addition of 0.8 (%w/v) of nanohydroxyapatite to the IPN hydrogel network caused the formation of a regular and interconnected microstructure in the network structure. Also, the results of the in vitro swelling and degradability test showed a reduction in swelling and degradation of hydrogel samples from 291% to 176% after 24 hours and from 66% to 60% after 14 days, due to the addition of 0.8 (%w/v) showed of nanohydroxyapatite to the IPN hydrogel network. The results of L929 cell culture on hydrogel scaffolds showed the non-toxicity and biocompatibility of agarose/ (PEGDA) 3D printed scaffolds to the extent of 90.5% after 5 days of cultivation. which increased to 95.6% for nanocomposite hydrogel. According to the results obtained from this thesis, it can be said that Agarose/ (PEGDA)/ nanohydroxyapatite nanocomposite scaffold made by extrusion 3D printing method is considered a desirable and efficient structure in cartilage tissue engineering.
استاد راهنما :
طيبه بهزاد , مهشيد خرازيهاي اصفهاني
استاد مشاور :
محمد رفيعي نيا
استاد داور :
سعيد نوري خراساني , فرزانه علي حسيني
لينک به اين مدرک :

بازگشت