شماره مدرك :
20550
شماره راهنما :
17676
پديد آورنده :
احسان زاده، وحيد
عنوان :

سنتز و مشخصه‌يابي نانوذرات تيتانيت (CaTiSiO5) به منظور كاربرد در داربست‌هاي استخواني كامپوزيتي زمينه پلي‌لاكتيك اسيد ساخته‌شده با روش ساخت افزايشي

مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب مواد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1404
صفحه شمار :
نه، 72 ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
مهندسي بافت استخوان , بيوكامپوزيت , زيست‌فعالي , داربست , ساخت افزايشي
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/07/21
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
دانشكده :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/07/26
كد ايرانداك :
23171463
چكيده فارسي :
تقاضاي باليني براي مواد جايگزين استخوان جهت ترميم نقص‌هاي ناشي از تروما، بيماري يا جراحي، همواره در حال افزايش است. مهندسي بافت استخوان، راهكاري نوين براي پاسخ به اين نياز ارائه مي‌دهد كه در آن داربست‌هاي سه‌بعدي نقشي كليدي ايفا مي‌كنند. در اين پژوهش، يك داربست كامپوزيتي زيست‌فعال نوين بر پايه پلي‌لاكتيك اسيد (PLA) و نانوذرات تيتانيت (CaTiSiO₅) با هدف بهبود خواص بيولوژيكي و مكانيكي PLA طراحي و ساخته شد. ابتدا نانوذرات تيتانيت با روش مكانوشيميايي سنتز و مشخصه‌يابي گرديدند. سپس، داربست‌هاي كامپوزيتي حاوي 0، 10، 20 و 30 درصد وزني تيتانيت با استفاده از فناوري چاپ سه‌بعدي به روش مدل‌سازي رسوب ذوبي (FDM) ساخته شدند. مشخصه‌يابي‌هاي فيزيكي، مكانيكي و زيستي بر روي داربست‌ها انجام گرفت. نتايج نشان داد كه افزودن تيتانيت، آب‌دوستي سطح را به طور قابل توجهي افزايش داده و زاويه تماس آب با سطح ماده از 7/89 درجه براي PLA خالص به 9/68 درجه براي نمونه حاوي 30 درصد وزني تيتانيت كاهش يافت. همچنين مشخص شد كه افزودن تيتانيت منجر به تشكيل يك لايه آپاتيت كربناته شبه استخوان در محلول شبيه‌سازي شده بدن (SBF) مي‌شود كه نشان‌دهنده زيست‌فعالي بالاي كامپوزيت‌ها است. همچنين، حضور تيتانيت نرخ تخريب PLA را تسريع كرده و اثر بافري مهمي در خنثي‌سازي محصولات اسيدي ناشي از تخريب ايفا نمود. از نظر مكانيكي، داربست حاوي 10 درصد وزني تيتانيت (PLA10)، با مدول فشاري 3/449 مگاپاسكال و استحكام فشاري 45/65 مگاپاسكال بهترين عملكرد را نشان داد كه با خواص استخوان اسفنجي مطابقت دارد. آزمون‌هاي سلولي در شرايط آزمايشگاهي (in vitro) با استفاده از رده سلولي MG-63، عدم سميت سلولي و بهبود چشمگير چسبندگي، گسترش و تكثير سلول‌ها را بر روي داربست‌هاي كامپوزيتي، به ويژه نمونه PLA20، در مقايسه با PLA خالص تأييد كرد. در مجموع، داربست كامپوزيتي PLA/20% Titanite به دليل تلفيق بهينه خواص مكانيكي، زيست‌فعالي، نرخ تخريب كنترل‌شده و زيست‌سازگاري عالي، يك كانديداي بسيار اميدواركننده براي كاربردهاي مهندسي بافت استخوان محسوب مي‌شود.
چكيده انگليسي :
The clinical deman‎d fo‎r bone substitute materials to repair defects arising from trauma, disease, o‎r surgery is continuously increasing. Bone tissue engineering presents a novel solution to address this need, wherein three-dimensional scaffolds play a pivotal role. In this research, a new bioactive composite scaffold based on polylactic acid (PLA) an‎d titanite (CaTiSiO₅) nanoparticles was designed an‎d fabricated to enhance the biological an‎d mechanical properties of PLA. Initially, titanite nanoparticles were synthesized using a mechanochemical method an‎d subsequently characterized. Composite scaffolds containing 0, 10, 20, an‎d 30 wt% titanite were then fabricated via Fused Deposition Modeling (FDM), a 3D printing technology. A series of physical, mechanical, an‎d biological characterizations were perfo‎rmed on the scaffolds. The results demonstrated that the addition of titanite significantly increased surface hydro‎philicity, decreasing the water contact angle from 89.7° fo‎r pure PLA to 68.9° fo‎r the sample with 30 wt% titanite. The inco‎rpo‎ration of titanite was also found to induce the fo‎rmation of a bone-like carbonated apatite layer in Simulated Body Fluid (SBF), indicating the high bioactivity of the composites. Furthermo‎re, the presence of titanite accelerated the degradation rate of PLA an‎d exerted a significant buffering effect, neutralizing the acidic byproducts of degradation. From a mechanical stan‎dpoint, the scaffold containing 10 wt% titanite (PLA10) showed optimal perfo‎rmance, with a compressive modulus of 449.3 MPa an‎d a compressive strength of 65.45 MPa, values that are comparable to those of cancellous bone. In vitro cellular assays using the MG-63 cell line confirmed the non-cytotoxicity of the scaffolds an‎d revealed a marked improvement in cell adhesion, spreading, an‎d proliferation on the composite scaffolds, especially the PLA20 sample, compared to pure PLA. In conclusion, the PLA/20% Titanite composite scaffold is regarded as a highly promising can‎didate fo‎r bone tissue engineering applications owing to its optimal integration of mechanical properties, bioactivity, controlled degradation rate, an‎d excellent biocompatibility.
استاد راهنما :
رحمت اله عمادي
استاد مشاور :
محمد خدائي
استاد داور :
عباس بهرامي , تقي اصفهاني
لينک به اين مدرک :

بازگشت