شماره راهنما :
2102 دكتري
پديد آورنده :
حافظي، مهشيد
عنوان :
سنتز و مشخصه يابي هيدروژل خود ترميم شونده بر پايه شبكه در هم نفوذ كرده نانو كامپوزيتي )ژلما / آلژينات /
نانورس( جهت كاربرد در مهندسي بافت غضروف
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
نه، 131، مصور، جدول، نموئار
توصيفگر ها :
مهندسي بافت , هيدروژل خود ترميم شونده , ژلما , آلژينات , نانورس , شبكه هاي در هم نفوذكرده پليمري , نانوكامپوزيت
تاريخ ورود اطلاعات :
1402/06/27
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1402/06/27
چكيده فارسي :
هدف اصلي مهندسي بافت و پزشكي بازساختي ساخت جايگزينهاي احياكننده براي بافتهاي آسيبديده يا ازدسترفته است
كه نزديك ترين خواص را به بافت مورد نظر داشتته باشتد ، بنابراين داشتن توانايي خود ترميم شوندگي به عنوان يك عملكرد
حياتي براي آن شناخته ميشود. از آنجا كه هيدروژلهاي تك ماده هنوز نتوانستهاند بطور كامل تمام خواص مورد نياز يك بافت
را برآورده كنند، استتفاد ه از هيدورژلهاي پيشترفته شتامل شتبكه هاي در هم نفوذ كرده، نانو كامپوزيتها، چند مادهها و سوپرا
مولكوليها موردتوجه قرار گرفته استتت. در اين پژوهش بهمنظور ستتاخت يك هيدروژل با خواص مناستتتب از تلفيق خواص
شبكههاي درهم نفوذكرده و نانو كامپوزيتها استفاده شد. در اين راستا هيدروژل ژلاتين متاكريلات)ژلما(/آلژينات به صورت
ستاخته شتد و خواص اين هيدروژل به كمك نانوذرات رس بهبود داده شد. در اين پژوهش )IPN( شتبكه هاي در همنفوذكرده
2 و 3 درصد وزني/ وزني( از نانورس بر خواص فيزيكي، شيميايي، زيستي و مكانيكي ،1 ، تأثير افزودن درصدهاي مختلفي ) 1
هيدروژلهاي ژلما/آلژينات بررستي شتد. نتايج آزمون رزونانس مغناطيس هستته هيدروژن نشتان دهنده تشتكيل ژلما و نتايج
نانو كامپوزيتي بود. حضور نانورس باعث تغيير تخلخل IPN طيفستنجي مادون قرمز با تبديل فوريه نشان دهنده تشكيل شبكه
و اندازه حفرات و منافذ هيدورژل حاوي نانورس و تغيير مورفولوژي در رشتد ستلولي هيدروژل ژلما / آلژينات شد ولي به دليل
افزايش چگالي اتصتالات عرضي تاثير منفي بر مدول فشاري وكششي هيدروژل نداشت. حضور نانورس اگرچه به دليل طبيعت
آن، ميزان آبدوستتتي هيدروژل را افزايش ميدهد ولي به دليل افزايش اتصتتالات عرضتتي، نرخ تورم و تخريب هيدروژلها را
طي 14 روز قرارگيري در آب مقطر نسبت به هيدوژل عاري از نانوذرات كاهش داد. همچنين هيدروژل حاصل خواص نازك
برشتي مناستبي نشتان داد . افزودن نانورس، باعث افزايش استتحكام فشتاري و كشتشي هيدروژلهاي ژلما/آلژينات، به ترتيب تا
171/1±3/5 و استحكام kPa حدود 3 برابر و 2 برابر نسبت به هيدروژل بدون نانورس شد. بيشترين استحكام فشاري به ميزان
44/6± و ازدياد طول در نقطه شتتكستتت به ميزان حدود 121 درصتتد در هيدروژل حاوي 2 درصتتد وزني 4/2 kPa كشتتشتتي
نانورس مشاهده شد. همچنين زندهماني سلولهاي فيبروبلاست و كندروسيت بر روي هيدروژلهاي نانوكامپوزيتي ژلما/آلژينات
% حاوي 2 درصتد وزني نانورس طي 7 روز بيش از 11 % مشاهده شد. درنهايت هيدروژل نانوكامپوزيتي ژلما/آلژينات/نانورس 2
بهمنظور بررسي خاصيت خود ترميم شوندگي اين هيدروژل، توسط آزمونهاي ماكرومولكولي و ميكرومولكولي مورد بررسي
قرار گرفت و خاصتتيت خود ترميم شتتوندگي در هيدروژل مذكور تائيد شتتد. آزمون رئولوژيكي جاروب كرنش نشتتان داد
نمونه حاوي نانورس همچون نمونههاي هيدروژل بدون نانورس داراي رفتار الاستتتيك و بازگشتتت پذيري مناستتب تا
كرنش 11 % هستتتند. آزمون فشتتاري بارگذاري- باربرداري چرخهاي نشتتان داد با افزايش 2% نانورس، مدول الاستتتيك
نمونه هيدورژل ژلما/آلژينات حدود 21 % افزايش پيدا كرد و نمونه حاوي نانورس چرخه هستيترزيس بزرگتري نشان
داد. آزمون استتحكام كشش ي برروي نمونههاي ترميم يافته نشان داد نمونه هيدروژل حاوي 2 درصد وزني نانورس مدول
كشتتشتتي تا 74 % بازيابي شتتد. اين نتايج نشتتان ميدهد كه هيدروژل نانوكامپوزيتي ژلما/آلژينات- نانورس، ميتواند كانديد
مناسبي براي استفاده جهت كاربرد در مهندسي بافت غضروف باشد.
چكيده انگليسي :
In this research, in order to make a hydrogel with suitable properties, the combination of the properties of
interpenetrating polymer networks and nanocomposites was used. In this regard, gelatin methacrylate/alginate hydrogel was made in the form of interpenetrating polymeric networks (IPN) and the
properties of this hydrogel were improved with the clay nanoparticles. In this research, the effect of adding
different percentages (0, 1, 2 and 3% by weight) of nanoclay on the physical, chemical, biological and
mechanical properties of GelMA/alginate hydrogels was investigated and cell viability, adhesion and
growth were evaluated. 1HNMR and FTIR approved showed GelMA formation and FTIR results showed
the formation of nanocomposite IPN network. The presence of nanoclay caused a change in the porosity
and pore size of hydrogel containing nanoclay and a change in morphology in the cell growth of
GelMA/alginate hydrogel. Due to the increase in the physical connections, positive effect on the
compressive and tensile modulus of the hydrogel was observed. Owing to the increase in cross-links, it
reduced the rate of swelling and destruction of hydrogels during 14 days of exposure in dionized water
compared to the hydrogel without nanoparticles. A very good agreement between the experimental results
of the properties and the values predicted by different theoretical models was shown. Also, the obtained
hydrogel showed suitable thin shear properties. The results of this research showed that the addition of
nanoclay increased the compressive and tensile strength of GelMA/alginate hydrogels by about 3 times and 2 times, respectively, compared to the hydrogel without nanoclay. The highest compressive strength was 170.0±3.5 kPa, tensile strength was 44.6±4.2 kPa, and the elongation at the break point was about 120% in the hydrogel containing 2% by weight of nanoclay. Also, the survival of fibroblast and chondrocyte cells on GelMA/alginate nanocomposite hydrogels containing 2% by weight of nanoclay was observed to be more than 98% within 7 days. Finally, in order to investigate the self-healing property of this hydrogel, the GelMA/alginate nanocomposite hydrogel containing 2% nanoclay was examined by macromolecular and micromolecular tests, and the self-healing property of the hydrogel was confirmed. The strain sweep
rheological test showed that the sample containing nanoclay have elastic behavior and suitable returnability up to 80% strain. Cyclic loading-unloading compression test showed that with the increase of 2% nanoclay,
the elastic modulus of GelMA/alginate hydrogel sample increased by about 20%, and the sample containing nanoclay showed a larger hysteresis cycle. The tensile strength test on the repaired samples showed that the hydrogel sample containing 2% by weight of nanoclay, the tensile modulus was recovered up to 74%. These results show that GelMA/alginate-nanores nanocomposite hydrogel can be a suitable candidate for use in cartilage tissue engineering.
استاد راهنما :
سعيد نوري خراساني
استاد مشاور :
رسول اسمعيلي نيسياني , شهلا خليلي
استاد داور :
مهشيد خرازيهاي اصفهاني , افسانه فخار , مهران حياتي