شماره راهنما :
337 گلپايگان
پديد آورنده :
محمدشريفي، هادي
عنوان :
پرينت سه بعدي داربست پلي لاكتيك اسيد- ولاستنيت ( PLA-Wollastonite) براي مهندسي بافت استخوان
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب مواد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
79ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
داربست نانو كامپوزيتي , پلي لاكتيك اسيد , بيوسراميك ولاستنيت , چاپ سه بعدي , مهندسي بافت استخوان
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/02/02
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد و متالورژي
دانشكده :
فني مهندسي گلپايگان
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/02/02
چكيده فارسي :
چكيده:
هدف از اين مطالعه، تهيه و مشخصهيابي داربست زيستفعال و زيستتخريبپذير كامپوزيتي پلي لاكتيك اسيد/ولاستنيت (PLA-W) است. نانو بيوسراميك ولاستنيت به روش سل-ژل سنتز شد. داربستهاي موردمطالعه با 0، 10، 20 و 30 درصد وزني ولاستنيت توسط چاپگر سهبعدي ذوبي چاپ سه بعدي شدند. از تكنيك پراش پرتو ايكس (XRD) بهمنظور تأييد حضور فازهاي مطلوب در تركيب پودر و داربستها استفاده شد. بهمنظور بررسي شكل و توزيع تخلخل در داربستها از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) استفاده شد. از آزمون فشار نيز براي ارزيابي خواص مكانيكي داربستهاي ساخته شده، استفاده شد. براي بررسي ميزان آبدوستي داربستها از دستگاه اندازهگيري زاويه تماس با آب استفاده شد. بهمنظور بررسي خواص زيستفعالي، داربستها به مدت 1 و 4 هفته در محلول شبيهسازيشده بدن (SBF)، غوطهور شدند. جوانهزني و رشد هيدروكسي آپاتيت بر سطح داربستها توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي بررسي شد. بهمنظور بررسي خواص زيستتخريبپذيري، داربستها در محلول فسفات بافر سالين (PBS)، مدت 1، 2، 3 و 4هفته غوطهور و تغييرات وزن اندازهگيري شد. عدم سميت سلولي داربستها با استفاده از آزمون MTT بررسي شد. براي برسي ميزان زنده ماني سلولها از ازمون رنگ اميزي دپي استفاده شد و با استفاده از تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي مورد مطالعه قرار گرفت. استحكام فشاري داربستها با افزودن ولاستنيت به پليلاكتيك اسيد از MPa 2/3 ± 3/27 به MPa 4/4 ± 1/68 افزايش پيدا كرد. زاويه تماس با آب از o110 در داربست پليلاكتيك اسيد خالص به o83در داربست حاوي 30 درصد وزني ولاستنيت كاهش يافت. شكلگيري هيدروكسي آپاتيت بر سطح داربستها، زيستفعالي نانوكامپوزيت ساخته شده را تأييد كرد و نتايج نشان داد كه با گذشت زمان، هيدروكسي آپاتيتهاي شكلگرفته، تكثير و رشد پيدا كردند. غوطهوري داربستها در محلول PBS نشان داد كه با افزايش درصد بيوسراميك ولاستنيت در داربستهاي تهيه شده، تخريبپذيري داربستها افزايش پيدا ميكند و اين ميزان تخريب بعد از 28 روز غوطه وري، در نمونه خالص 57/1 درصد و در نمونه حاوي 30 درصد ولاستنيت 87/2 درصد گزارش شد. نتايج آزمون MTT مربوط به كشت سلولهاي استئوبلاست MG-63 بر روي داربستها، عدم سميت سلولي را تأييد كرد. لازم بذكر است كه مقادير بالاتر ولاستنيت، امكان پرينت پذيري داربستها و نرخ تخلخل را كاهش داده است بطوري كه اين ميزان تخلخل در نمونه خالص از 44 درصد به40 درصد در نمونه كامپوزيتي حاوي 30 درصد ولاستنيت كاهش يافت.نتايج آزمونهاي انجام شده، داربست نانوكامپوزيتي زيستتخريبپذير و زيستفعال پلي لاكتيك اسيد/ولاستنيت با 30 درصد وزني ولاستنيت را بهعنوان تركيب بهينه معرفي كرد. نتايج اين پژوهش نشان داد كه داربستهاي نانوكامپوزيتي زيستتخريبپذير و زيستفعال پليلاكتيكاسيد/ولاستنيت، ميتوانند گزينه مناسبي براي استفاده در مهندسي بافت استخوان باشند.
چكيده انگليسي :
Abstract:
The aim of this study is to prepare and characterize a bioactive and biodegradable composite scaffold of polylactic acid/wollastonite (PLA-W). Wollastonite nanobioceramic was synthesized by sol-gel method. The studied scaffolds were 3D printed with 0, 10, 20 and 30 wt% wollastonite by melt-blown 3D printer. X-ray diffraction (XRD) technique was used to confirm the presence of desired phases in the powder composition and scaffolds. Scanning electron microscope (SEM) was used to examine the shape and distribution of porosity in the scaffolds. Compression test was also used to evaluate the mechanical properties of the fabricated scaffolds. Water contact angle measuring device was used to examine the hydrophilicity of the scaffolds. In order to investigate the bioactive properties, the scaffolds were immersed in simulated body fluid (SBF) for 1 and 4 weeks. The germination and growth of hydroxyapatite on the surface of the scaffolds were examined by scanning electron microscopy. In order to investigate the biodegradability properties, the scaffolds were immersed in phosphate buffered saline (PBS) for 1, 2, 3 and 4 weeks and the weight changes were measured. The non-cytotoxicity of the scaffolds was investigated using the MTT assay. The cell viability was investigated by the Depi staining assay and studied using scanning electron microscopy images. The compressive strength of the scaffolds increased from 27.3 ± 2.3 MPa to 68.4 ± 4.1 MPa by adding laustenite to polylactic acid. The water contact angle decreased from o110 in the pure polylactic acid scaffold to o83 in the scaffold containing 30% w/w austenite. The formation of hydroxyapatite on the surface of the scaffolds confirmed the bioactivity of the fabricated nanocomposite, and the results showed that over time, the formed hydroxyapatites multiplied and grew. Immersion of the scaffolds in PBS solution showed that with increasing the percentage of bioceramic w/w austenite in the prepared scaffolds, the degradability of the scaffolds increased, and this degradation rate after 28 days of immersion was reported to be 1.57% in the pure sample and 2.87% in the sample containing 30% w/w austenite. The results of the MTT test related to the cultivation of MG-63 osteoblast cells on the scaffolds confirmed the lack of cell toxicity. It should be noted that higher amounts of wollastonite reduced the printability of the scaffolds and the porosity rate, such that this porosity rate decreased from 44% in the pure sample to 40% in the composite sample containing 30% wollastonite. The results of the tests conducted introduced the biodegradable and bioactive polylactic acid/wollastonite nanocomposite scaffold with 30% wollastonite as the optimal composition. The results of this study showed that biodegradable and bioactive polylactic acid/wollastonite nanocomposite scaffolds can be a suitable option for use in bone tissue engineering.
استاد راهنما :
محمد خدائي , حامد جعفري
استاد داور :
مهدي رفيعائي , رحمت اله عمادي