توصيفگر ها :
داربست كامپوزيتي , پليكاپرولاكتون , شيشه زيستفعال , چاپ سهبعدي , مهندسي بافت استخوان , اصلاح سطح پلاسما
چكيده فارسي :
استخوان از بافتهايي در بدن است كه قابليت بازسازي بالايي را نشان ميدهد، بااينحال گاهي آسيبهاي استخواني بسيار وسيع هستند بهگونهاي كه امكان ترميم خودبهخودي نيست. ميزان بالاي آسيبپذيري بافتهاي استخواني در سوانح مختلف، موجب شده است تا تحقيقات گستردهاي در زمينه مهندسي بافت، متوجه بافتهاي استخواني گردد كه اساس آن مبتني بر بهكارگيري داربستها بهمنظور شكلگيري سهبعدي بافتهاي استخوان است. هدف از اين پژوهش تهيه و مشخصهيابي داربست زيستفعال و زيستتخريبپذير كامپوزيت پليكاپرولاكتون/شيشه زيستفعال همراه با نقره به كمك اصلاح سطحي پلاسما است. پودرهاي بيوسراميك شيشه زيست فعال با 1، 2 و3 درصد نقره به روش سل-ژل سنتز شد. عدم سميت سلولي كامپوزيت 1 درصد نقره با استفاده از آزمونMTT بررسي شد. همچنين براي هر دو باكتري (S. aureus و E. coli)، هيچ كلوني در لولههاي حاوي نمونه كامپوزيت 1 درصد نقره مشاهده نشد.در اين تحقيق داربست كامپوزيتي پليكاپرولاكتون/شيشه زيستفعال حاوي نقره توسط چاپگر سهبعدي ذوبي ساخته شد. داربستهاي موردمطالعه با 0 ،10 ،20 و30 درصد وزني از بيوسراميك شيشه زيستفعال توليد شد. از تكنيك پراش پرتو ايكس (XRD) استفاده شد. از ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM) و طيفسنجي فروسرخ با تبديل فوريه (FTIR)استفاده شد. آزمون فشار نيز به عنوان شاخصي از خواص مكانيكي داربستهاي ساخته شده، ارزيابي شد. براي بررسي ميزان آبدوستي داربستها از دستگاه اندازهگيري زاويه تماس با آب استفاده شد. تخخلسنجي داربستها نيز به روش ارشميدوس انجام شد. با توجه به خواص مكانيكي، آب دوستي، تخلخلسنجي و قابليت پرينتپذيري داربستها تركيب 20 درصد شيشه زيستفعال به عنوان تركيب بهينه انتخاب شد. به منظور بهبود خواص سطحي داربست 20 درصد اصلاح سطح پلاسما صورت گرفت. بهمنظور بررسي خواص زيستفعالي، داربستها به مدت 1 ، 2 و 3 هفته در محلول شبيهسازيشده بدن (SBF)غوطهور شدند. جوانهزني و رشد هيدروكسي آپاتيت بر سطح داربستها از طريق ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي شد. براي بررسي ساختارهاي شيميايي و گروههاي عاملي موجود در داربستها از طيفسنجي فروسرخ با تبديل فوريه (FTIR)استفاده شد و تغييرات pH محلول نيز مورد ارزيابي قرار گرفت. آزمون جذب براي داربست 20 درصد اصلاح شده و اصلاح نشده انجام شد. بهمنظور بررسي خواص زيستتخريبپذيري، داربستها در محلول فسفات بافر سالين (PBS) به مدت1 و2 ماه غوطهور و تغييرات وزن اندازهگيري شد. غوطهوري داربستها در محلول PBS نشان داد كه با وجود اصلاح سطح پلاسما در داربستهاي تهيه شده، تخريبپذيري داربستها به 10 درصد افزايش پيدا ميكند. چسبندگي سلولي نيز با استفاده از تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي موردمطالعه قرار گرفت. شكلگيري هيدروكسي آپاتيت بر سطح داربستها، زيستفعالي كامپوزيت ساخته شده را تأييد كرد و نتايج نشان داد كه با گذشت زمان، هيدروكسي آپاتيتهاي شكلگرفته، تكثير و رشد پيدا كردند. نتايج آزمون MTT مربوط به كشت سلولهاي استئوبلاست MG-63 بر روي داربستها، افزايش زندهماني سلولي گروههاي اصلاح سطح شده را تاييد ميكند. نتايج اين پژوهش نشان داد كه داربستهاي كامپوزيتي زيستتخريبپذير و زيستفعال پليكاپرولاكتون/شيشه زيستفعال، ميتوانند كانديد خوبي براي استفاده در مهندسي بافت استخوان براي بازسازي استخوان و كاربردهاي ارتوپدي باشند.
چكيده انگليسي :
Bone is one of the tissues in the body that shows high regeneration capacity, however, sometimes bone injuries are so extensive that spontaneous repair is not possible. The high vulnerability of bone tissues in various accidents has led to extensive research in the field of tissue engineering, focusing on bone tissues, which is based on the use of scaffolds to form three-dimensional bone tissues. The aim of this research is to prepare and characterize a bioactive and biodegradable scaffold of polycaprolactone/bioactive glass composite with silver using plasma surface modification. Bioactive glass bioceramic powders with 1, 2, and 3% silver were synthesized by sol-gel method. The non-cytotoxicity of the 1% silver composite was investigated using the MTT test. Also, for both bacteria (S. aureus and E. coli), no colonies were observed in the tubes containing the 1% silver composite sample. In this study, a polycaprolactone/bioactive glass composite scaffold containing silver was fabricated by a melt-blown 3D printer. The scaffolds under study were produced with 0, 10, 20, and 30% by weight of bioactive glass bioceramic. X-ray diffraction (XRD) technique was used. Scanning electron microscopy (SEM) and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) were used. Compression test was also evaluated as an indicator of the mechanical properties of the fabricated scaffolds. A water contact angle measuring device was used to examine the hydrophilicity of the scaffolds. Porosity of the scaffolds was also performed by the Archimedes method. Considering the mechanical properties, hydrophilicity, porosimetry, and printability of the scaffolds, the composition of 20% bioactive glass was selected as the optimal composition. In order to improve the surface properties of the scaffold, 20% plasma surface modification was performed. In order to investigate the bioactive properties, the scaffolds were immersed in simulated body fluid (SBF) solution for 1, 2 and 3 weeks. The germination and growth of hydroxyapatite on the surface of the scaffolds were examined by scanning electron microscopy. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) was used to investigate the chemical structures and functional groups present in the scaffolds, and changes in the pH of the solution were also evaluated. The adsorption test was performed for the 20% modified and unmodified scaffolds. In order to investigate the biodegradability properties, the scaffolds were immersed in phosphate buffered saline (PBS) solution for 1 and 2 months and the weight changes were measured. Immersion of the scaffolds in PBS solution showed that despite the plasma surface modification in the prepared scaffolds, the degradability of the scaffolds increased by 10%. Cell adhesion was also studied using scanning electron microscopy images. The formation of hydroxyapatite on the surface of the scaffolds confirmed the bioactivity of the fabricated composite, and the results showed that over time, the formed hydroxyapatites proliferated and grew. The results of the MTT test related to the culture of MG-63 osteoblast cells on the scaffolds confirmed the increased cell viability of the surface-modified groups. The results of this study showed that biodegradable and bioactive polycaprolactone/bioactive glass composite scaffolds could be good candidates for use in bone tissue engineering for bone regeneration and orthopedic applications.