شماره مدرك
21294
شماره راهنما
2530 دكتري
پديد آورنده
كريمي، نسرين
عنوان
ساخت و مشخصه يابي پوشش¬هاي نانوكامپوزيتي سراميك-پليمري حاوي نانوذرات اكسيد روي و داروي دوكسوروبيسين بر داربست Ti6Al4V ساخته شده به روش ساخت افزايشي براي كاربردهاي سرطان استخوان
مقطع تحصيلي
دكتري
گرايش تحصيلي
مهندسي مواد و متالوژي
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
دوازده، 79ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
سرطان استخوان , Ti6Al4V , ساخت افزايشي , پوشش دولايه , كلسيم-فسفات , كيتوسان , دوكسوروبيسين
تاريخ ورود اطلاعات
1405/07/15
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي مواد و متالوژي
دانشكده
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/07/15
كد ايرانداك
23250214
چكيده فارسي
ايمپلنتهاي حاوي دارو ميتوانند نقش مهمي در درمان هدفمند سرطان استخوان، بهويژه هنگام برداشت تومورهاي بدخيم، ايفا كنند. هدف از اين پژوهش، ساخت و مشخصهيابي پوشش دولايه كلسيم-فسفاتي حاوي نانوذرات اكسيد روي/دوكسوروبيسين در زمينه پليمري كيتوسان، بهمنظور دارورساني هدفمند و كاهش عوارض جانبي با تداوم انتشار موضعي دارو در مجاورت تومور است. در اين راستا، ابتدا پوشش كلسيم-فسفاتي حاوي نانوذرات اكسيد روي به روش اكسيداسيون الكتروليتي پلاسمايي (PEO) بر داربست متخلخل Ti6Al4V ساختهشده به روش ساخت افزايشي، در دو سطح تخلخل مختلف اعمال شد. پوششها با استفاده از الگوي پراش پرتو ايكس، ميكروسكوپ الكتروني روبشي، زاويه تماس، آزمون پلاريزاسيون پتانسيوديناميك و طيفسنجي امپدانس الكتروشيميايي مشخصهيابي شدند. همچنين زيستفعالي و برهمكنش سلولهاي MG-63 با پوشش مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه ضخامت پوشش در نمونه با تخلخل كوچك¬تر، تقريباً 8/1 برابر ضخامت پوشش ايجاد شده روي نمونه با تخلخل بزرگتر بود. نانوذرات اكسيد روي در پوشش به طور يكنواخت پراكنده شده و منجر به كاهش رفتار آبدوستي پوششها شد. علاوه بر اين، هر دو نوع نمونه، با تقويت لايه مانع، رفتار خوردگي طولانيمدت زيرلايه را با تأثير برجستهتري بر روي نمونههاي با تخلخل كوچكتر، بهبود بخشيدند. به علاوه، پس از 14 روز غوطهوري در محلول شبيهسازيشده بدن، هيچگونه تخريبي در پوشش مشاهده نشد و رسوبات گلكلميشكل هيدروكسيآپاتيت در سراسر سطح پخش شدند. سلولهاي MG-63 در نمونه با تخلخل كوچكتر گستردگي و مورفولوژي بهتري نشان دادند و ميزان زندهماني آنها از 1/4 ± 3/83 (درصد كنترل) در نمونه بدون پوشش به 1/1 ± 9/94 (درصد كنترل) افزايش يافت. در مرحله بعد، پوشش پليمري كيتوسان حاوي دوكسوروبيسين به روش غوطهوري اعمال و با استفاده از آناليزهاي مشابه و طيفسنجي فروسرخ ارزيابي شد. نتايج نشان داد كه اين لايه بهخوبي بر پوشش زيرين نشسته و در فرورفتگيهاي سطح متمركز شده است و باعث بهبود آبدوستي سطح گرديده است. بررسي رهايش دارو، نشان داد كه، مقدار كل داروي بارگذاري شده در نمونه با تخلخل كوچكتر به علت وجود سطح ويژه بيشتر، مقداري بيشتر از نمونه ديگر و به طور تقريبي 13/0 ميلي¬گرم مي¬باشد. همچنين داروي رهاشده پس از 6 روز در pH خنثي، برابر % 67 مي¬باشد كه اين ميزان با افزايش سايز تخلخل و كاهش pH، افزايش مي¬يابد. زنده ماندن سلول¬هاي MG-63 براي اين نمونه، به 1/1 ± 9/26 (درصد كنترل) كاهش يافت كه نشاندهنده اثربخشي بالاي دوكسوروبيسين در القاي پيري و مرگ سلولهاي سرطاني است. بنابراين، طبق مشخصه¬يابي¬هاي انجام گرفته، نمونه با تخلخل كوچكتر يك نمونهي بهينه براي كاربردهاي ارتوپدي پس از برداشتن تومور استخوان است.
چكيده انگليسي
Drug-loaded implants can play an important role in the targeted treatment of bone cancer, especially when removing malignant tumors. The aim of this study was to fabricate and characterize a bilayer calcium-phosphate coating containing zinc oxide/doxorubicin nanoparticles in a chitosan polymer matrix for targeted drug delivery and reduced side effects by maintaining local drug release in the vicinity of the tumor. In this regard, first, a calcium-phosphate coating containing zinc oxide nanoparticles was applied to a porous Ti6Al4V scaffold fabricated by additive manufacturing method at two different porosity levels by plasma electrolytic oxidation (PEO). The coatings were characterized using X-ray diffraction pattern, scanning electron microscopy, contact angle, potentiodynamic polarization test, and electrochemical impedance spectroscopy. Also, the bioactivity and interaction of MG-63 cells with the coating were evaluated. The results showed that the coating thickness on the smaller porosity sample was approximately 1.8 times that on the larger porosity sample. The zinc oxide nanoparticles were uniformly dispersed in the coating, leading to a decrease in the hydrophilic behavior of the coatings. In addition, both types of samples, by strengthening the barrier layer, improved the long-term corrosion behavior of the substrate, with a more prominent effect on the smaller porosity samples. In addition, after 14 days of immersion in the simulated body solution, no degradation of the coating was observed, and cauliflower-shaped hydroxyapatite precipitates were distributed throughout the surface. MG-63 cells on the smaller porosity sample showed better proliferation and morphology, and their viability increased from 83.3 ± 1.4 (% control) in the uncoated sample to 94.9 ± 1.1 (% control). In the next step, the chitosan polymer coating containing doxorubicin was applied by immersion method and evaluated using similar analyses and infrared spectroscopy. The results showed that this layer sat well on the underlying coating and concentrated in the surface depressions, improving the hydrophilicity of the surface. Drug release study showed that the total amount of drug loaded in the sample with smaller porosity was higher than the other sample due to the presence of a larger specific surface area, approximately 0.13 mg. Also, the drug released after 6 days at neutral pH was 67%, which increased with increasing pore size and decreasing pH. The viability of MG-63 cells for this sample decreased to 26.9 ± 1.1 (% control), indicating the high effectiveness of doxorubicin in inducing senescence and death of cancer cells. Therefore, according to the characterizations performed, the sample with smaller porosity is an optimal sample for orthopedic applications after bone tumor removal.
استاد راهنما
مسعود عطاپور , ابوذر طاهري زاده
استاد مشاور
فاطمه داور , عبدالله صبوري , مريم رحمتي
استاد داور
رحمت اله عمادي , شيدا لباف , انوشه زرگر خرازي