توصيفگر ها :
نانوالياف , الكتروريسي , پليكاپرولاكتون , ژلاتين , سفيده تخممرغ , پلياورتان , چرم مصنوعي , كشت سلولي
چكيده فارسي :
در اين پژوهش، ابتدا يك سازه نانوليفي مقرونبهصرفه و قابلدسترس متشكل از نانوالياف پليكاپرولاكتون/ژلاتين/سفيده تخممرغ براي كشت سلولهاي پوستي فيبروبلاست طراحي شد. اين نانوالياف در ميان لايههاي اليافي پلياورتان قرار گرفتند تا ساختاري چندلايه بهعنوان جايگزين چرم طبيعي ايجاد شود. در فاز اول پژوهش، پارامترهاي مؤثر در فرآيند الكتروريسي، از جمله ولتاژ اعمالي (kV)، فاصله نازل تا جمعكننده (cm)، غلظت محلول پليمري (%w/v) و تركيب درصد پليمرها، مورد بررسي قرار گرفتند. شرايط بهينه براي توليد نانوالياف پليكاپرولاكتون/ژلاتين (در رويكرد سلولي) و سلولز استات/ژلاتين (در رويكرد غيرسلولي) تعيين شد. سپس، تأثير سفيده تخممرغ در تركيب نانوالياف با درصدهاي 0%، 5%، 10% و 15% وزني ارزيابي گرديد. نتايج نشان داد كه ميانگين قطر نانوالياف حاوي 0%، 5%، 10% و 15% سفيده تخممرغ بهترتيب 231.7 ± 50.5 نانومتر، 276.2 ± 67.9 نانومتر و 434.11 ± 8.4 نانومتر بود. آزمون FT-IR تأييد كرد كه بين پليكاپرولاكتون، ژلاتين و سفيده تخممرغ سازگاري شيميايي وجود دارد و الكتروريسي اين تركيب، ساختار شيميايي جديدي ايجاد نميكند. همچنين، آزمون زاويه تماس نشان داد كه افزودن سفيده تخممرغ موجب كاهش آبدوستي نانوالياف ميشود و اين اثر با افزايش درصد سفيده تخممرغ تشديد ميگردد. مطالعات سلولي بر روي نانوالياف حاوي سفيده تخممرغ انجام شد و نتايج حاكي از آن بود كه نمونه حاوي 10% سفيده تخممرغ بهترين عملكرد را در چسبندگي، رشد و تكثير سلولهاي فيبروبلاست دارد. در بخش دوم پژوهش، لايهسازي با بيبافتهاي پلياورتان در چهار مرحله انجام شد: ابتدا توليد نانوالياف سلولز استات/ژلاتين با نسبتهاي (0:100)، (15:85)، (30:70) و (45:55) تحت شرايط بهينه الكتروريسي انجام شد. سپس بيبافت پلياورتان متخلخل با استفاده از پرس حرارتي تهيه شد. در مرحله بعد نانوالياف سلولز استات/ژلاتين بين لايههاي پلياورتان قرار گرفت. و در نهايت ساختار نهايي با افزايش تعداد لايهها از طريق پرس حرارتي تشكيل شد. آزمونهاي نفوذپذيري هوا، بخار آب و مديريت رطوبت نشان داد كه نمونه دولايه بهدليل وجود منافذ بزرگ، قابليت عبور قطرات آب را دارد و براي كاربرد نهايي مناسب نيست. نمونه هشتلايه فاقد منافذ كافي براي عبور بخار آب و هوا بود. نمونههاي چهارلايه و ششلايه از نظر انسجام ساختاري و ابعاد منافذ در محدوده بهينه قرار داشتند و براي ادامه پژوهش انتخاب شدند. همچنين، نتايج آزمونهاي برداشت آب، ثبات ژلاتين و انتقال بخار آب نشان داد كه نانوالياف سلولز استات/ژلاتين با نسبت 70:30 بهترين عملكرد را دارد و از نظر فرآيند توليد نيز سهولت بيشتري دارد. در نهايت، مقايسه سازه چندلايه توليدشده با چرم طبيعي و مصنوعي نشان داد كه ويژگيهاي مرتبط با راحتي و عملكرد را ميتوان از طريق تغيير تعداد لايههاي پلياورتان و ساختار اليافي كنترل نمود. اين پژوهش راهكارهايي براي طراحي جايگزينهاي چرمي با خواص قابلتنظيم ارائه ميدهد.
چكيده انگليسي :
In this research, a cost-effective and accessible nanofibrous scaffold made of polycaprolactone/gelatin/egg white was first investigated for the cultivation of dermal fibroblast cells, which was placed between polyurethane fibrous layers. The design of these polyurethane fibrous layers was carried out in such a way that, in addition to breathability, they would provide adequate strength for the multilayer structure intended to replace natural leather. Initially, factors influencing the electrospinning process, such as applied voltage, nozzle-to-collector distance, polymer solution concentration, polymer composition ratios, and fiber morphology, were examined, and optimal conditions for producing polycaprolactone/gelatin nanofibers for the cellular approach and cellulose acetate/gelatin nanofibers for the non-cellular approach were determined. Then, to investigate the effect of egg white in the nanofiber composition and determine its optimal percentage, polycaprolactone/gelatin nanofibers containing 0, 5, 10, and 15% by weight of egg white were produced, and their morphological, physical, chemical, mechanical, and biological properties were tested. The average diameter of polycaprolactone/gelatin nanofibers with different percentages of egg white was measured as 231.7 ± 50.5, 276.2 ± 67.9, and 434.11 ± 8.4 nanometers, respectively. FT-IR test results showed compatibility between polycaprolactone, gelatin, and egg white, and electrospinning these three materials did not lead to the formation of a new chemical structure. Additionally, the contact angle test revealed that adding egg white to polycaprolactone/gelatin nanofibers significantly reduced their hydrophilicity, with this reduction intensifying as the percentage of egg white increased. Cellular studies were also conducted to evaluate the toxicity, adhesion, and growth of fibroblast cells on the nanofibrous scaffolds. Based on the cell culture results, polycaprolactone nanofibers containing 10% egg white demonstrated the most suitable performance for fibroblast cell cultivation.
