توصيفگر ها :
بيماري هاي پريودنتال , هيدروژل هاي تزريقي , پليمر هاي قالب مولكولي , ژلاتين متاكريلات , داكسي سايكلين
چكيده فارسي :
بيماريهاي پريودنتال در اثر فعلوانفعالات پيچيده، بين سيستم ايمني ميزبان و ميكروارگانيسم پلاك ايجاد ميشود و تحليل استخوان آلوئولار
و از دست دادن دندان، نتيجه اين بيماريها محسوب ميشود. استفاده از هيدروژلهاي تزريقي به دليل جريان پذيري آسان در پاكت
پريودنتال،يكي از بهترين گزينهها براي بهبود بيماريهاي پريودنتال هست. وجود عوامل دارويي مثل داكسي سايكلين به دليل خاصيت
ضدباكتريايي ميتواند عملكرد هيدروژلها را در برابر بيماريهاي پريودنتال تقويت كند. استفاده از هيدروژلها بهتنهايي جهت كنترل نرخ
رهايش دارو مفيد نخواهد بود كه در اين راستا ميتوان از پليمرهاي قالب مولكولي استفاده كرد. هدف از پژوهش حاضر، ساخت و
مشخصهيابي هيدروژل قابل تزريق ژلما حاوي مقادير مختلف ميكروكرههاي شيشه زيست فعال قالب مولكولي ( 5 ،2و 7درصد وزني)
بارگذاري شده با داروي داكسي سايكلين جهت درمان بيماريهاي پريودنتال است. در اين راستا ابتدا ذرات شيشه زيست فعال با مورفولوژي
كروي با استفاده از روش سل-ژل سنتز و سپس با استفاده از كيتوسان اصلاح شدند. ميكروكرههاي شيشه زيست فعال قالب مولكولي با روش
قالب مولكولي سطحي و داروي داكسي سايكلين بهعنوان الگو، ساخته شدند. همچنين ژلاتين بهطور جداگانه با گروههاي متاكريلات اصلاح
شد. پس از مشخصهيابي ذرات و پيشساز ژلاتين متاكريلات، در انتها ميكروكرههاي شيشه زيست فعال قالب مولكولي با غلظتهاي ذكرشده
به بستر هيدروژل ژلما افزوده و مشخصهيابي گرديد. نتايج نشان داد كه اصلاح ميكروكرههاي شيشه زيست فعال با كيتوسان و روش قالب
مولكولي سطحي منجر به ايجاد گروههاي عاملي جديد و تغيير در اندازه ذرات از 370± 12نانومتر به 566± 30نانومتر شد. همچنين بار
سطحي اندازهگيري شده از -50 ±1/87ميلي ولت به -60 ± 1/46ميلي ولت تغيير پيدا كرد. حساسيت به دما و pHظرفيت جذب تعادلي
ميكروكرههاي شيشه زيست فعال قالب مولكولي نشان داد كه بيشترين ظرفيت جذب تعادلي در دماي 35درجه سانتيگراد ( 96 ± 2ميليگرم
برگرم) و 122 ± 2) pH =9ميليگرم برگرم) قابلمشاهده است. گزينش پذيري نسبت به الگوي داكسي سايكلين، فعاليت ضدباكتريايي،
بيش از 128درصد زندهماني در برابر سلولهاي استئوبلاست ) (MG-63پس از سه روز كشت و افزايش ميزان رسوب كلسيم با افزايش
زمان كشت در طي آزمون آليزارين رد، موفقيتآميز بودن روش قالب مولكولي سطحي را نشان داد. در ادامه، بهمنظور ارزيابي اثر
ميكروكرههاي شيشه زيست فعال قالب مولكولي در هيدروژل ژلما، زمان ژل شدن، قابليت تورم، نرخ تخريب، خواص مكانيكي و
رئولوژيكي، خون سازگاري و زيست سازگاري هيدروژلهاي كامپوزيتي بررسي شد. در اين راستا افزايش غلظت ذرات تا 7درصد وزني،
كاهش ميزان تخريب و تورم هيدروژل كامپوزيتي نسبت به هيدروژل ژلما خالص را به دنبال داشت. در ادامه هيدروژلهاي كامپوزيتي حاوي
2و 5درصد وزني ذرات قالب مولكولي، حدود 50درصد از دارو را در طول چهار روز اول رها كردند و انتشار طولانيمدت آنها تا هفت
روز ثبت شد. نشان داده شد كه افزودن 2درصد وزني ذرات قالب مولكولي منجر به بهبود قابلتوجه خواص مكانيكي ازجمله مدول فشاري
( 41± 2كيلو پاسكال)، استحكام فشاري ( 51 ± 9كيلو پاسكال) و همچنين چقرمگي ( 6/5 0±/3كيلو ژول بر مترمكعب) شد. هيدروژل
كامپوزيتي حاوي 5درصد وزني ذرات قالب مولكولي علاوه بر رفتار ويسكوالاستيك مناسب، نرخ هموليز پايينتر و رسوب كلسيم بيشتر
نسبت به هيدروژل ژلما خالص، زندهماني بيش از 110درصد پس از سه روز كشت و 45درصد گسترش سلولي پس از پنج روز كشت را
نشان داد. همچنين ارزيابي فعاليت ضدباكتريايي هيدروژلهاي كامپوزيتي نيز نشان داد كه افزايش غلظت ذرات قالب مولكولي باعث افزايش
قابلتوجه قطر هاله عدم رشد ميشود. بر اساس نتايج كلي بهدستآمده، هيدروژل كامپوزيتي حاوي 5درصد وزني ميكروكرههاي شيشه
زيست فعال قالب مولكولي بهعنوان نمونه بهينه ميتواند پتانسيل لازم جهت درمان بيماريهاي پريودنتال داشته باشد
چكيده انگليسي :
The prevalence of periodontal diseases results from intricate interactions between the host immune system and
microbial plaque organisms. The analysis of alveolar bone and tooth loss is considered an outcome of these
diseases. Hydrogels, due to their facile permeability in the periodontal pocket, represent the optimal choice for
improving periodontal diseases. Incorporating drugs such as doxycycline into hydrogels can enhance their
effectiveness against periodontal diseases, owing to their antibacterial properties. However, using hydrogels alone
for controlling drug release may not be sufficient, and in this regard, molecularly imprinted polymers can be
employed. The objective of the present research is to fabricate and characterize injectable hydrogel composites
containing varying amounts of molecularly imprinted bioglass microspheres (2%, 5%, and 7% w/w) loaded with
doxycycline for the treatment of periodontal diseases. Initially, bioglass microspheres were synthesized using the
sol-gel method and modified with chitosan. Molecularly imprinted bioglass microspheres were then prepared using
the surface molecular imprinting method, with doxycycline as the template. Gelatin was separately modified with
methacrylate groups. Subsequently, after characterizing the particles and the gelatin precursor, the molecularly
imprinted bioglass microspheres were added to the gelatin hydrogel matrix, and the resulting composites were
characterized. Results indicated that the modification of bioglass microspheres with chitosan and the surface
molecular imprinting method led to the creation of new functional groups and a change in particle size from 370 ±
12 nm to 566 ± 30 nm. Surface charge measured changed from -50± 1.87 to -60 ± 1.46 mV. Temperature sensitivity
and acidic pH equilibrium adsorption capacity of the molecularly imprinted bioglass microspheres demonstrated
the highest equilibrium adsorption capacity at 35 oC (96 ± 2 mg/g) and in pH=9 (122± 2 mg/g). selectivity towards
the doxycycline template, antibacterial activity, over 128% viability against osteoblast cells (MG-63) after 3 days
of culture, and an increase in calcium deposition over time during the alizarin red test demonstrated the success of
the surface molecular imprinting method. Additionally, to evaluate the effect of molecularly imprinted bioglass
microspheres in the hydrogel composite, gelation time, swelling capacity, degradation rate, mechanical and
rheological properties, blood compatibility, and biocompatibility of the hydrogels were investigated. Increasing the
particle concentration to 7%w/w resulted in reduced degradation and swelling of the composite hydrogel compared
to the pure gelatin hydrogel. Furthermore, composite hydrogels containing 2%w/w and 5%w/w of Molecularly
imprinted bioglass microspheres released approximately 50% of the drug in the first 4 days, with sustained release
up to 7 days. Adding 2%w/w of molecularly imprinted bioglass microspheres significantly improved mechanical
properties, including compressive modulus (41 ± 2 kpa), compressive strength (51 ± 9 kpa), and elasticity (5.6 ±
3.0 Kj/m2). The composite hydrogel containing 5% w/w microspheres exhibited suitable viscoelastic behavior,
lower hemolysis rate, and increased calcium deposition compared to the pure gelatin hydrogel, with over 110%
viability after 3 days of culture and 45% cell proliferation after 5 days of culture. Moreover, the antibacterial activityevaluation of the composite hydrogels showed that increasing the concentration of molecularly imprinted bioglass
microspheres led to a significant increase in the halo diameter of growth inhibition. Overall, based on the obtained
results, the composite hydrogel containing 5% w/w of molecularly imprinted bioglass microspheres can be
considered an optimal sample with the potential for the treatment of periodontal diseases.