شماره راهنما :
1987 دكتري
پديد آورنده :
پهلوان زاده، فرنوش
عنوان :
ساخت و ارزيابي داربست‌هاي كيتوسان/منيزيم فسفات آمورف حاوي گرافن اكسيد با روش چاپگر سه‌بعدي به منظوركاربرد مهندسي بافت استخوان
گرايش تحصيلي :
مهندسي پزشكي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 135ص.: مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد مشاور :
مهشيد خرازيها، علي پورسمر
توصيفگر ها :
چاپگر سه‌بعدي , كيتوسان , منيزيم فسفات آمورف , گرافن اكسيد , مهندسي بافت استخوان
استاد داور :
مهدي احمديان، غلامعلي كوهمره، محمد خدايي
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/09/14
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/09/14
چكيده فارسي :
در حاليكه تاكنون تلاش¬هاي زيادي براي ترميم نقايص استخوان با بكارگيري مهندسي بافت صورت گرفته است، هنوز داربستي كه بتواند با تقليد رفتار طبيعي استخوان در ترميم عيوب استخواني موفق باشد حاصل نگرديده است. در اين راستا، ابتدا نانوذرات منيزيم فسفات آمورف و سپس، منيزيم فسفات آمورف حاوي 05/0، 25/0، 5/0 و 1 درصد وزني گرافن اكسيد به عنوان يك پركننده استخواني با قابليت ارتقاء خواص مكانيكي و ضد ميكروبي با استفاده از فرآيند درجا در محيط اتانول و آمونياك با pH در محدوده 3/10 سنتز شد. منيزيم فسفات آمورف حاوي 5/0 درصد وزني گرافن اكسيد با از بين بردن 100 درصد كلني باكتري¬هاي اشريشيا كلاي و استافيلوكوكوس اورئوس و بقاء %5/11±4/184 سلول¬هاي MG63 (روز هفتم كشت) به عنوان نمونه بهينه جهت ساخت داربست مناسب براي ترميم استخوان به جوهر كيتوسان (10 درصد وزني) افزوده شد. داربست‌هاي سه‌بعدي كيتوسان خالص و داراي 10، 20 و 30 درصد پودر منيزيم فسفات آمورف حاوي 5/0 درصد وزني گرافن اكسيد با بيش از 80 درصد تخلخل به روش چاپگر سه‌بعدي توليد شدند. داربست¬هاي هيبريدي حاوي 20 درصد وزني منيزيم فسفات آمورف حاوي 5/0 درصد گرافن اكسيد با قطر هاله عدم رشد mm 12 و 10 براي اشريشياكلاي و استافيلوكوكوس اورئوس، استحكام فشاري MPa 6/5±0/4 و حمايت %7/8±2/242 و %3/7±6/166 از بقاء هر دو رده سلولي MG63 و MSC به عنوان داربست بهينه انتخاب شدند. همچنين فعاليت آلكالين فسفاتاز و رنگ¬آميزي آليزارين رد پتانسيل مطلوب داربست¬هاي هيبريدي پايه كيتوسان براي ترميم استخوان را تاييد كرد. علاوه بر اين، ميزان بيان ژن¬هاي اختصاصي استخوان براي اين داربست¬ها ، ارزيابي شد و نتايج حاكي از افزايش 8/9، 5/6 و 1/22 برابري بيان ژن¬هاي ALP، COL1 و Runx2 براي داربست¬هاي كيتوسان داراي 20% منيزيم فسفات آمورف حاوي گرافن اكسيد نسبت به كيتوسان خالص بود. همچنين نتايج رنگ آميزي هماتوكسيلين-ائوزين و آليزارين رد گوياي تشكيل ظاهر استخواني و معدني شدن ماتريكس خارج سلولي براي سلول¬هاي بنيادي مزانشيمي بود، كه تمايز موفقيت آميز سلول¬هاي بنيادي به بافت استخواني را ثابت كرد.
چكيده انگليسي :
Although many efforts have been performed to repair bone defects using tissue engineering, a scaffold that can simulate the natural bone behavior has not been successfully developed. In this regard, Amorphous magnesium phosphate (AMP) nanoparticles and AMP containing 0.05, 0.25, 0.5 and 1wt% graphene oxide were synthesized as a bon filler with enhancing mechanical and antimicrobial properties ability using in situ reaction in the Ethanol and ammonia medium with pH in the range of 10.3.Amorphous magnesium phosphate containing 0.5 wt% graphene oxide by disrupting 100% of Escherichia coli and Staphylococcus aureus bacteria colonies and 184.46±11.54% MG63 cells viability (at 7day of culture) was incorporated to chitosan ink (10 wt%) as a optimized specimen in order to fabricate favorable scaffolds for bone regeneration. 3-Dimensional pure chitosan scaffolds and containing 10, 20 and 30 wt% AMP powders containing 0.5 wt% GO with more than 80% porosity were made by 3D printing method. Hybrid scaffolds containing 20 wt% AMP/0.5%GO with inhibitation growth zone of 12 and 10 mm for Escherichia coli and Staphylococcus aureus (respectively), mechanical strength of 4.56±0.06 MPa and viability of 242.2±8.7 and 166.67±7.3 for MG63 and MSC cells were identified as optimal scaffold. Morever, alkaline phosphatase activity and alizarin red staining confirmed the potential of chitosan-based hybrid scaffolds for bone regeneration. In addition, the expression level of bone-specific genes for all pure and hybrid scaffolds were evaluated. Hybrid chitosan-based scaffolds containing 20 wt% AMP/0.5GO indicated an increase of ALP, COL1, and Runx2 gene expression 9.8, 6.5, and 22.13 times more than pure chitosan. Also, hematoxylin-eosin and alizarin red staining showed the formation of bony phenotype and mineralization of extracellular matrix for mesenchymal stem cells, which confirmed the successful osteogenic differentiation of stem cells. According to the results, it seems that chitosan/amorphous magnesium phosphate containing graphene oxide can be used as a promising biological material for bone tissue engineering and personalized bone defect repair.
استاد راهنما :
رحمت اله عمادي , محسن ستايشمهر
استاد مشاور :
مهشيد خرازيها، علي پورسمر
استاد داور :
مهدي احمديان، غلامعلي كوهمره، محمد خدايي
