توصيفگر ها :
هيدروژل تزريق‌پذير , ژلاتين , گرافن اكسايد , دوپامين , مهندسي بافت
چكيده فارسي :
جراحي بازسازي يا پيوند اعضا، يكي از روش‌هاي درمان عضوي از بدن است كه به شدت آسيب ديده يا دچار مشكل شده است. با پيشرفت مهندسي بافت و موفقيت‌هاي زياد داربست‌ها در ترميم و بازسازي انواع بافت‌ها، باز هم اين فرايندها تهاجمي هستند. استفاده از هيدروژل‌هاي تزريق‌پذيربه عنوان يك داربست شبيه با زمينه خارج سلولي، بهترين گزينه براي جايگزين كردن عمل‌هاي جراحي تهاجمي مي‌باشد. هدف از پژوهش حاضر، ساخت هيدروژل تزريق‌پذير با خواص رئولوژيكي، مكانيكي و ساختاري مناسب جهت استفاده در كاربردهاي مهندسي بافت از جمله جوهرهاي زيستي است. در اين راستا، پس از ساخت و مشخصه‌يابي ژلاتين متاكريلات، نانوذرات گرافن اكسايد به وسيله دوپامين اصلاح سطحي و مشخصه‌يابي شد. سپس نانوكامپوزيت ژلاتين متاكريلات/گرافن اكسايد با مقادير مختلف گرافن اكسايد اصلاح‌شده (0/25، 0/5، 0/75 و 1 درصد وزني) با دوپامين ساخته شد و تاثير حضور نانوذرات بر خواص رئولوژيكي، مكانيكي، ساختاري، تخريب‌پذيري و زيستي داربست نانوكامپوزيتي ارزيابي شد. نتايج نشان داد كه پوشش‌دهي گرافن اكسايد با دوپامين، ضمن اصلاح گرافن اكسايد باعث تشكيل لايه‌اي از پلي دوپامين در سطح نانوذرات شد كه نتيجه آن بهبود برهمكنش گرافن اكسايد با زنجيره‌هاي پليمري ژلاتين متاكريلات و در نتيجه بهبود خواص فيزيكي، رئولوژيكي، مكانيكي و زيستي هيدروژل ژلاتين متاكريلات شد. افزودن نانوذرات گرافن اكسايد اصلاح‌شده با دوپامين به ژلاتين متاكريلات تا 1 درصد وزني باعث كاهش حجم آب تعادلي ( 0/3 برابر) و نرخ تخريب (0/2 برابر) شد. همچنين، افزودن 0/5 درصد وزني گرافن اكسايد اصلاح‌شده با دوپامين به ژلاتين متاكريلات باعث بهبود خواص نازك برشي آن به ميزان 3 واحد لگاريتمي شد. افزودن 0/5 درصد وزني گرافن اكسايد اصلاح‌شده به ژلاتين متاكريلات، به دليل ايجاد پيوندهاي هيدروژني بين نانوذرات با زنجيره‌هاي ژلاتين، سبب افزايش استحكام فشاري ( 7/5 برابر) و مدول فشاري ( 7 برابر) در مقايسه با هيدروژل ژلاتين متاكريلات شد. همچنين، نتايج آزمون سميت شناسي نشان داد كه افزودن نانوذرات گرافن اكسايد اصلاح‌شده به ژلاتين متاكريلات باعث بهبود زندماني سلولي ( 1/1 برابر) پس از 72 ساعت كشت سلول شد. علاوه براين، قابليت چاپ سه بعدي هيدروژل نانوكامپوزيتي ژلاتين متاكريلات حاوي 5/0 درصد گرافن اكسايد اصلاح‌شده با دوپامين بررسي شد و رفتار مناسب پيش‌پليمر در حين تزريق و پايداري آن تا لحظه اتصال عرضي شيميايي در طي فرايند چاپ سه بعدي هيدروژل توسط دستگاه چاپگر سه بعدي تاييد شد. براين اساس، هيدروژل نانوكامپوزيتي تزريق‌پذير ژلاتين متاكريلات/ گرافن اكسايد اصلاح‌شده با دوپامين، مي‌تواند گزينه مناسبي جهت استفاده در مهندسي بافت باشد.
چكيده انگليسي :
Reconstruction or transplant surgery is one of the methods of treatment of an organ of the body that is severely damaged or has a problem. With the advancement of tissue engineering and the great success of scaffolding in the repair and reconstruction of various tissues, these processes are aggressive. Using injectable hydrogels as a scaffold similar to an extracellular matrix is the best option to replace invasive surgery. The aim of the present study is to fabricate injectable hydrogels with rheological, mechanical and structural properties suitable for use in tissue engineering applications including bio-inks. In this regard, after fabrication and characterization of gelatin methacrylate, graphene oxide nanoparticles were surface modified and characterized by dopamine. Then gelatin methacrylate / graphene oxide nanocomposite with different amounts of modified graphene oxide (0.25, 0.5, 0.75 and 1 wt%) with dopamine and the effect of nanoparticles on rheological, mechanical, structural, degradability and biological properties of scaffolds Nanocomposites were evaluated. The results showed that the coating of graphene oxide with dopamine, while modifying graphene oxide, formed a layer of polydopamine on the surface of nanoparticles, which resulted in improved interaction of graphene oxide with polymer chains of gelatin methacrylate and thus improved its physical, rheological, mechanical and biological properties.The addition of dopamine-modified graphene oxide nanoparticles to gelatin methacrylate up to 1 wt% reduced the equilibrium water volume (0.3 times) and its degradation rate (0.2 times). Also, the addition of 0.5% by weight of dopamine-modified graphene oxide to gelatin methacrylate improved its thin shear properties by 3 logarithmic units. Addition of 0.5 wt% of modified graphene oxide to gelatin methacrylate, due to the formation of hydrogen bonds between nanoparticles and gelatin chains, increased the compressive strength (7.5 times) and compressive modulus (7 times) compared to methacrylate gelatin hydrogel. Also, the results of toxicology test showed that the addition of modified graphene oxide nanoparticles to gelatin methacrylate improved cell life (1.1 times) after 72 hours of cell culture. In addition, the 3D printing capability of gelatin methacrylate nanocomposite hydrogel containing 0.5% dopamine-modified graphene oxide was investigated and the proper behavior of the prepolymer during injection and its stability up to the moment of chemical cross-linking during 3D printing process of hydrogel by 3D printer Confirmed. Accordingly, dopamine-modified injectable gelatin methacrylate / graphene oxide nanocomposite hydrogels could be a suitable option for use in tissue engineering.
