توصيفگر ها :
واكنش باليس- هيلمن , پلييورتان , مهندسي بافت قلب , ژلاتين تيوله شده , واكنش تيول- ان , بازسازي ميوكارد
چكيده فارسي :
توسعه بسترهاي زيستمقلد با قابليت بازسازي بافت ميوكارد پس از سكته قلبي، يكي از چالشهاي بنيادين در حوزه مهندسي بافت قلب بهشمار ميرود. پلييورتان بهواسطه خواص مكانيكي مطلوب، انعطافپذيري ساختاري و زيستسازگاري مناسب، بهعنوان يكي از پليمرهاي پايه در طراحي اين نوع سامانهها مطرح است. در اين پژوهش، به منظور ايجاد امكان اصلاح شيميايي در مرحله پس از پليمريزاسيون، از يك زنجيرافزاي چندمنظوره حاوي گروههاي غيراشباع استفاده شد كه با استفاده از واكنش Baylis-Hillman سنتز گرديد. اين ساختار زمينه را براي انجام واكنشهاي اصلاحي كارآمد فراهم ساخت. جهت اعمال اصلاحات پسپليمريزاسيون، واكنش تيول– ان بهكار گرفته شد كه به دليل سرعت بالا، بازدهي مطلوب و عدم توليد محصولات جانبي، انتخاب مناسبي براي اين منظور محسوب ميشود. در اين راستا، ژلاتين اصلاحشده با تيوبوتيرولاكتون بهعنوان منبع گروههاي تيول به بخش سخت پلييورتان متصل گرديد. اصلاح بخشهاي سخت پلييورتان با ژلاتين، بهواسطه تعاملات زيستي و ساختاري، پتانسيل ايجاد اثرات همافزايي را داراست و ميتواند بستر مناسبي براي توسعه داربستهاي پيشرفته با قابليت ترميم مؤثر بافت ميوكارد فراهم آورد. تاييد سنتز موفق زنجيرافزا و تشكيل ساختار بخش سخت پلييورتان با استفاده از روشهاي طيفسنجي مادون قرمز بازتاب كلي ضعيفشده (ATR-FTIR) و رزونانس مغناطيسي هسته (1H NMR) صورت گرفت. ارزيابيهاي مكانيكي نشان داد كه فيلمهاي بهينه داراي مدول يانگ در محدوده 2/0 تا 45/0 مگاپاسكال هستند. نتايج حاصل از تحليل مكانيكي- ديناميكي (DMTA) نيز بيانگر رفتار الاستومري مطلوب، انعطافپذيري بالا و دماي انتقال شيشهاي منفي در نمونهها بود. مطالعه تخريب برونتني نشان داد كه نمونههاي حاوي 70 درصد وزني بخش سخت، پس از گذشت يك ماه، كاهش وزني معادل 15 درصد را تجربه كردند. آزمون زاويه تماس نيز نشان داد كه با اضافه شدن ژلاتين( 3% و 6%)، زاويه تماس سطحي از 86 درجه (در نمونه خالص پلييورتان) به ترتيب به 83 و 61 درجه كاهش يافت، كه بيانگر افزايش آبدوستي سطح است. نتايج حاصل از آزمون زندهماني سلولي نشان داد كه فيلمهاي تهيهشده فاقد هرگونه سميت سلولي بوده و زيستسازگاري مناسبي از خود نشان دادند. ارزيابي بيان ژنهاي اختصاصي قلب از طريق آزمونهاي qPCR و ايمونوسيتوشيمي انجام گرفت. نتايج حاكي از آن بود كه بيان ماركرهاي اختصاصي قلبي نظير GATA4، Troponin T، α-SMAو Connexin43 در تمامي نمونهها بالاتر از گروه كنترل بود. مجموعه اين يافتهها مؤيد آن است كه بستر طراحيشده، بهواسطه خواص مكانيكي، تخريبي و زيستي مناسب، از پتانسيل بالايي براي كاربرد در مهندسي بافت قلب برخوردار است.
چكيده انگليسي :
Myocardial tissue regeneration following a heart attack remains one of the fundamental challenges in the field of cardiac tissue engineering. The development of bioinspired platform that can closely mimic the native extracellular matrix (ECM) is crucial for promoting effective tissue repair. Polyurethane, due to its favorable mechanical properties, flexibility, and biocompatibility, is widely regarded as a promising base polymer for such systems. In this study, a multifunctional chain extender containing unsaturated groups was synthesized via the Baylis–Hillman reaction to enable post-polymerization chemical modifications. This structure provided a suitable platform for efficient post-polymerization reactions. For this purpose, the thiol–ene click reaction, known for its rapid kinetics, high yield, and lack of side products, was employed. Gelatin modified with thiobutyrolactone was used as the thiol-containing compound and was covalently attached to the hard segments of the polyurethane. The incorporation of gelatin into the hard domains of polyurethane introduces synergistic effects through bioactive and structural interactions, thereby enhancing the potential of the scaffold as a functional platform for myocardial tissue repair. The successful synthesis of the chain extender and formation of the polyurethane hard segment were confirmed by attenuated total reflectance–Fourier transform infrared (ATR-FTIR) spectroscopy and proton nuclear magnetic resonance (1H NMR) spectroscopy. Mechanical analysis of the optimized films showed a Young’s modulus in the range of 0.2 to 0.45 MPa. Dynamic mechanical thermal analysis (DMTA) further confirmed elastomeric behavior, high flexibility, and a negative glass transition temperature. In vitro degradation studies revealed that samples containing 70 wt.% hard segment content experienced a 15% weight loss after one month, indicating a controlled degradation rate. Contact angle measurements demonstrated that increasing the gelatin content to 3 wt.% and 6 wt.% reduced the surface contact angle from 86° (pure polyurethane) to 83° and 61°, respectively, indicating enhanced surface hydrophilicity. Cell viability assessed via the MTT assay confirmed the absence of cytotoxic effects and highlighted good biocompatibility of the developed films. Cardiac-specific gene expression including GATA4, TroponinT, α-SMA, and Connexin43 was evaluated through quantitative PCR (qPCR) and immunocytochemistry. Results showed significantly higher expression levels in all samples compared to the control group. Collectively, these findings suggest that the developed platform, owing to its favorable mechanical, degradative, and biological properties, holds strong potential for applications in cardiac tissue engineering.