توصيفگر ها :
فرايند الكتروريسي , مهندسي بافت استخوان , پلي كاپرولاكتون , هاردستونايت
چكيده فارسي :
ساخت داربست‌هاي سه بعدي يكي از اهداف اصلي در مهندسي بافت جهت درمان عيوب و بيماري‌هاي استخوان است. فرايند الكتروريسي يك تكنيك اميدوار كننده براي توليد ساختاري شبيه به ماتريكس خارج سلولي است. يكي از مشكلات كاشتني‌هاي پليمري مصنوعي مانند پلي كاپرولاكتون سرعت تخريب و استحكام پايين است كه با افزودن ذرات تقويت كننده سراميكي اين مشكلات رفع مي‌گردد. هاردستونايت يك بيوسراميك با تركيب شيمياييCa2ZnSi2O7 مي‌باشد كه علاوه بر كلسيم داراي عناصر روي و سيليسيم مي‌باشد كه براي بازسازي بافت‌هاي آسيب ديده بسيار مفيد مي‌باشد. از اين رو هدف از پژوهش حاضر ساخت داربست بيوكامپوزيتي پلي كاپرولاكتون-هاردستونايت است كه بتواند يك كانديد مناسب جهت مهندسي بافت استخوان باشد. باتوجه به نقش غير قابل انكار استرانسيم و منيزيم در بازسازي استخوان، يكي از اهداف اين تحقيق دوپ كردن اين عناصر در هاردستونايت به منظور بررسي و مقايسه داربست توليدي در حضور و عدم حضور اين عناصر است. در ابتدا نانوپودر هاردستونايت و استرانسيم-منيزيم دوپ شده در هاردستونايت با استفاده از فرايند آسياب كاري و عمليات حرارتي توليد شد و ساختار تك فازي هاردستونايت در هر دو حالت با استفاده از آزمون پراش پرتو ايكس تاييد گردبد. اندازه كريستاليت و ذرات در نانوپودر استرانسيم-منيزيم-هاردستونايت به ترتيب در حدودnm 6/41 و nm 36± 2/77 تخمين زده شد. سپس با توليد داربست خالص پلي كاپرولاكتون، پارامترهاي مختف فرايند الكتروريسي جهت ايجاد ساختاري با مورفولوژي همگن و بدون عيب و قطر الياف در حدود 100 الي 200 نانومتر بهينه گرديد. در ادامه داربست پلي كاپرولاكتون/ هاردستونايت و پلي كاپرولاكتون/ استرانسيم-منيزيم-هاردستونايت با درصدهاي مختلف وزني 3، 5 و 10 از بيوسراميك جهت بررسي مورفولوژي الياف، خواص فيزيكي و شيميايي، آبدوستي، خواص مكانيكي، تخريب پذيري و زيست سازگاري مورد بررسي قرار گرفت و مقدار بهينه نانوپودر هاردستونايت و استرانسيم-منيزيم دوپ شده در هاردستونايت گزارش گرديد. نتايج آزمون‌هاي فوق نشان داد، داربست‌هاي پلي كاپرولاكتون/ 5 درصد وزني هاردستونايت و پلي كاپرولاكتون/ 5 درصد وزني استرانسيم-منيزيم-هاردستونايت داراي بهترين خواص زيستي، فيزيكي و مكانيكي مي‌باشند. نتايج حاصل از آزمون زبري، چسبندگي سلول‌هاي MG63 و زنده ماني اين سلول‌ها در اين داربست‌ها همانند ديگر آزمايش‌هاي انجام شده، نشان از برتري قابل توجه داربست پلي كاپرولاكتون/استرانسيم-منيزيم-هاردستونايت داشت. از اين رو داربست 5 درصد وزني پلي كاپرولاكتون/استرانسيم-منيزيم-هاردستونايت مي‌تواند يك داربست اميدوار كننده در زمينه مهندسي بافت استخوان باشد.
چكيده انگليسي :
Fabrication of 3D scaffolds is one of the main goals in tissue engineering to treat bone defects and diseases. Electrospinning is a promising technique to produce the extracellular matrix of native tissue structure. One of the problems of synthetic polymer implants such as polycaprolactone is the low degradation rate strength, which can be improved by adding ceramic reinforcing particles. Hardystonite is a bioceramic with a chemical composition of Ca2ZnSi2O7, which, in addition to calcium, contains elements of zinc and silicon, which are very useful for the regeneration of damaged tissues. Therefore, the aim of the current research is to make a polycaprolactone-hardystonite biocomposite scaffold that can be a suitable candidate for bone tissue engineering. Considering the undeniable role of strontium and magnesium in bone regeneration, one of the goals of this research is to dope these elements in hardystonite in order to investigate and compare the production scaffold in the presence and absence of these elements. First, nanopowder of hardstonite and strontium-magnesium doped in hardstonite was produced using mechanical alloying technique and heat treatment, and the single-phase structure of hardystonite was obtained in both cases using X-ray diffraction test. The size of grains and particles in strontium-magnesium-hardystonite nanopowder was estimated at 41.6 nm and 77.2 ± 36 nm, respectively. Then, by producing the pure polycaprolactone scaffold, various parameters of the electrospinning process were optimized to create a structure with a homogeneous and flawless morphology and a fiber diameter of about 100 to 200 nm. In the following, polycaprolactone-hardystonite and polycaprolactone/strontium-magnesium-hardystonite scaffolds with different weight percentages of 3, 5, and 10 from bioceramics were investigated to investigate fiber morphology, physical and chemical properties, hydrophilicity, mechanical properties, degradability, and biocompatibility. And the optimal amount of hardstonite nanopowder and strontium-magnesium doped in hardstonite was reported. The results of the above tests showed that polycaprolactone/5wt% hardystonite and polycaprolacton/5wt% strontium-magnesium-hardystonite have the best biological, physical and mechanical properties. The results of the roughness test, the adhesion of MG63 cells and the survival of these cells in these scaffolds showed the significant superiority of the polycaprolactone/strontium-magnesium-hardstonite scaffold, as in other experiments. Therefore, the polycaprolactone/5wt% strontium-magnesium-hardystonite scaffold can be a promising scaffold in the field of bone tissue engineering
