شماره راهنما :
1128 دكتري
پديد آورنده :
خليلي، شهلا
عنوان :
طراحي، ساخت و مشخصهيابي داربست نانوالياف الكتروريسي شده تركيب ژلاتين / سلولزاستات / الاستين براي كاربرد مهندسي بافت پوست
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مهندسي شيمي
صفحه شمار :
پانزده، ۱۷۰ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
سعيد نوري خراساني
استاد مشاور :
محمد رضوي، بتول هاشمي بني
توصيفگر ها :
ساختار پوست , داربست هاي نانو ليفي , سلولز استات , ژلاتين
استاد داور :
صديقه برهاني، طيبه بهزاد، محمد رفيعي نيا
تاريخ ورود اطلاعات :
1396/11/24
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
كد ايرانداك :
ID1128 دكتري
چكيده فارسي :
چكيده هدف از پژوهش حاضر طراحي ساخت و مشخصهيابي داربست نانوالياف ازآلياژ سهتايي ژالتين سلولز استات االستين با استفاده از روش الكتروريسي است در اين پژوهش ابتدا تاثير عوامل مختلف فرآيند الكتروريسي شامل ولتاژ اعمالي و فاصله ميان نازل و جمعكننده و عوامل مربوط به محلول شامل غلظت محلول پليمري تركيب درصد پليمرها در آلياژ و تركيب درصد مخلوط حالل بر ويژگيهاي محلول شامل pH هدايت الكتريكي و گرانروي محلول و مورفولوژي و قطر الياف حاصل از الكتروريسي بررسي و مدل شد پس از تعيين بهترين شرايط براي دستيابي به نانوالياف با كمترين قطر و بهترين مورفولوژي تاثير دو عامل فرآيندي ديگر شامل سرعت تغذيه محلول و نوع جمعكننده بر مورفولوژي داربست ژالتين سلولزاستات مورد مطالعه قرار گرفت در ادامه به منظور مطالعه اثر حضور االستين در تركيب و تعيين درصد مناسب آن داربستهاي ژالتين سلولزاستات حاوي 3 درصد مختلف 0 5 و 01 درصد از االستين تهيه شد و مورفولوژي داربستها و خواص فيزيكي شيميايي زيستي و مكانيكي آنها مطالعه شد همچنين عملكرد داربست در تماس با سلولهاي فيبروبالست لثهاي انسان 1 HGF از نظر ايجاد سميت چسبندگي و رشد سلولي مورد بررسي قرار گرفت با توجه به اينكه اندازه منافذ داربست تاثير بسزايي بر عملكرد داربست سلول دارد داربست ژالتين سلولزاستات االستين در بهترين شرايط بر روي الگويي مشبك الكتروريسي شد تا اثر استفاده از اين نوع جمعكننده بر افزايش اندازه منافذ داربست و بر خواص فيزيكي زيستي و مكانيكي داربست نيز بررسي شود در پايان نيز سلولهاي فيبروبالست بر روي داربست تهيه شده كشت داده شد و عملكرد سلولها بر روي داربست مطالعه شد نتايج اين پژوهش نشان داد كه افزايش درصد وزني ژالتين در آلياژ پليمري ژالتين سلولزاستات از 06 تا 09 درصد وزني و افزايش غلظت محلول پليمري از 41 تا 02 درصد وزني حجمي pH محلول را افزايش ميدهد افزايش درصد اسيد استيك از 57 تا 59 درصد حجمي منجر به كاهش هدايت الكتريكي محلول از 816 تا 761 ميكروزيمنس و افزايش گرانروي محلول از 441 تا 492 ميلي پاسكال ثانيه شد كه هردو قطر الياف را افزايش و امكان تشكيل بيد را كاهش ميدهند افزايش درصد ژالتين از 06 تا 09 درصد وزني هدايت الكتريكي محلول را از 713 تا 254 ميكروزيمنس افزايش داده و باعث كاهش گرانروي محلول از 652 تا 961 ميلي پاسكال ثانيه ميشود غلظت محلول نيز به صورت توان دو با نقطه ماكزيممي در 71 درصد وزني حجمي بر هدايت الكتريكي محلول تاثير دارد با افزايش غلظت محلول از 41 تا 02 درصد وزني حجمي گرانروي محلول افزايش يافته قطر الياف از 212 تا 447 نانومتر افزايش يافت تركيب درصد مخلوط حاللها و غلظت محلول بيشترين تاثير را بر قطر و مورفولوژي الياف ژالتين سلولزاستات داشتند انطباق بسيار خوبي بين نتايج تجربي و مقادير پيشبيني شده توسط نرمافزار Statgraphics مشاهده شد شرايط مناسب براي دستيابي به نانوالياف با كمترين قطر و بهترين مورفولوژي ولتاژ 16 9 kV فاصله 77 5 15 3 cm درصد وزني ژالتين 9 88 درصد حجمي اسيد استيك و غلظت 02 درصد وزني حجمي تعيين شد افزايش سرعت تغذيه محلول از 5 0 به 1 ميليليتر بر ساعت تاثير معناداري بر قطر الياف و اندازه منافذ داربست نداشت استفاده از جمعكنندههاي از نوع استوانه دوار و الكترودهاي موازي اليافي با آرايش تقريبا يكسويه ايجاد نمود ولي تاثير معناداري بر قطر الياف و اندازه منافذ داربست نداشت حضور االستين باعث تغيير مورفولوژي الياف از حالت صاف به نواري شكل شد افزايش درصد االستين در تركيب از 0 تا 5 درصد وزني قطر الياف را از 022 تا 505 نانومتر افزايش داد و اندازه منافذ داربست را دو برابر نمود حضور االستين زاويه تماس آب درصد تورم و سرعت تخريب داربست در محلول PBS را كاهش داد حضور االستين در تركيب مدول كششي داربست را كاهش داد ولي تاثير چشمگيري بر افزايش ازدياد طول در نقطه شكست داشت بيشترين ازدياد طول در نقطه شكست به ميزان 021 درصد در داربست حاوي 5 درصد وزني االستين مشاهده شد حضور االستين در تركيب داربست نه تنها سميتي براي سلولهاي فيبروبالست ايجاد نكرد بلكه به رشد سلولي نيز كمك نمود افزايش مقدار االستين از 5 تا 01 درصد وزني تاثير معناداري بر خواص داربست نداشت بنابراين با افزودن تنها 5 درصد وزني االستين به تركيب ژالتين و سلولزاستات آلياژي با تركيب شيميايي و خواص فيزيكي مكانيكي شبيه بافت پوست تهيه شد به منظور تعيين دانسيته اتصاالت عرضي از مدلهاي فلوري رهنر و موني رولين استفاده شد استفاده از صفحه مشبك به عنوان جمعكننده در الكتروريسي تركيب حاوي 5 درصد وزني االستين اندازه منافذ داربست را حداقل تا 6 برابر و به 2 3 ميكرومتر افزايش داد ميزان تورم و سرعت تخريب داربست جمعشده بر روي صفحه مشبك باالتر از داربست متداول بود منافذ بزرگتر دار
چكيده انگليسي :
Design Fabrication and Characterization of Electrospun Nanofibers of Gelatin Cellulose Acetate Elastin Scaffold for Skin Tissue Engineering Shahla Khalili Shahla khalili@ce iut ac ir Department of Chemical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Supervisor Dr Saied Nouri Khorasani saied@cc iut ac ir Abstract The aim of this study was design fabrication and characterization of electrospun gelatin cellulose acetate elastin nanofibrous scaffold To achieve this goal the effect of electrospinningparameters such as applied voltage and gap distance and solution parameters including solutionconcentration polymer composition and solvent composition on pH electrical conductivity EC and viscosity of solutions and diameter and quality of fibers were investigated Afterdetermination of the optimum conditions for fabricating qualified nanofibers with minimumdiameter the effect of solution flow rate and the collector type on morphology of the gelatin cellulose acetate scaffold were studied Then the effect of adding elastin on the Morphology physical chemical mechanical and biological properties of the ternary blend scaffold wasanalyzed This research also studies the effect of using a grid like pattern as a collector onincreasing the pore size of the electrospun gelatin cellulose acetate elastin scaffolds The resultsshowed that increasing the gelatin percent from 60 to 90 wt and solution concentration from14 to 20 wt vol increase solution pH Increasing the acetic acid content from 75 to 95 vol decreased the EC from 618 to 167 S and increased the solution viscosity from 144 to 294 mPa swhich both increases the fiber diameter As the gelatin content increased from 60 to 90 wt EC was increased from 317 to 452 S and viscosity was decreased from 256 to 169 mPa s Solution concentration has a quadratic effect on solution conductivity with a maximum at 17 wt vol Increasing the solution concentration from 14 to 20 wt vol increased the solutionviscosity and fiber diameter from 212 to 744 nm The acid content and the solutionconcentration showed the highest effects on the fiber diameter and morphology Results show agood correlation between the experimental and theoretical values from Statgrphics software The optimum condition for fabricating qualified nanofibers with minimum diameter was 16 9kV 15 3 cm 77 5 wt of gelatin 88 9 vol of acetic acid and solution concentration of 20wt vol Increasing the solution flow rate had no significant effect on fiber diameter andscaffold pore size Electrospinning on rotating drum and parallel electrodes resulted in parallelfibers without any effect on fiber diameter and pore size The presence of elastin in thecomposition changed the fiber morphology from straight to ribbon like structure Increasing theelastin content from 0 to 5 wt increased the fiber diameter from 220 to 505 nm and duplicatedthe scaffold pore size Adding elastin to the blend decreased the contact angle swelling ratioand degradation rate of the scaffold in PBS solution Increasing the amount of elastin incomposition from 0 to 5 decreased the tensile modulus and increased the elongation at breakof the scaffolds significantly The highest value of elongation was observed for the scaffoldcontaining 5 elastin as much as 120 In vitro experiments show that elastin containedscaffolds support attachment and proliferation of fibroblast cells Further increasing the elastincontent from 5 to 10 had no significant effect on the scaffold properties Overall our resultssuggest the ternary blend of gelatin cellulose acetate and 5 wt elastin as a good candidate forinducing skin regeneration Using the pattern in electrospinning of the ternary blend enlargedthe scaffold pore size 6 folds to 3 2 m Crosslink density of samples was determined usingFlory Rehner and Mooney Rivlin models The crosslink density decreased with increasing theelastin content from 0 to 10 wt Using the pattern increased the swelling ratio and degradationrate of the scaffold In
استاد راهنما :
سعيد نوري خراساني
استاد مشاور :
محمد رضوي، بتول هاشمي بني
استاد داور :
صديقه برهاني، طيبه بهزاد، محمد رفيعي نيا
