شماره مدرك
20314
شماره راهنما
17499
پديد آورنده
محمدي فرد، اميرحسين
عنوان
ساخت و مشخصهيابي غشا ليفي بر پايه ليگنين براي درمان زخمهاي ديابتي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
شناسايي و انتخاب مواد
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
91ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
پانسمان زخم , ليگنين , ابريشم , نانوالياف , الكتروريسي , آنتي باكتري , آنتي اكسيدان
تاريخ ورود اطلاعات
1404/04/02
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي مواد و متالورژي
دانشكده
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات
1404/04/04
كد ايرانداك
23142511
چكيده فارسي
پوست بهعنوان بزرگترين اندام بدن، نقش كليدي در حفظ يكپارچگي ساختاري و ايمني بدن ايفا ميكند و بهعنوان سد اوليه، آن را در برابر عوامل فيزيكي، شيميايي و حرارتي محافظت مينمايد. قرار گرفتن مداوم در معرض محيط بيروني، پوست را به يكي از آسيبپذيرترين بافتهاي بدن تبديل كرده و زمينه را براي بروز آسيبهايي نظير سوختگي، زخمهاي فيزيكي، واكنشهاي التهابي و بيماريهاي مزمن فراهم ميسازد. از ميان اين عوامل، زخمهاي مزمن كه عمدتاً در اثر ابتلا به بيماريهايي مانند ديابت ايجاد ميشوند، بهدليل اختلال در فرآيند طبيعي ترميم، به يكي از چالشهاي عمده در حوزه پزشكي تبديل شدهاند. افزايش شيوع جهاني ديابت و پيامدهاي ناشي از آن، نظير تضعيف سيستم ايمني و بروز عفونتهاي باكتريايي، روند درمان زخم را بهشدت كند كرده و احتمال ايجاد زخمهاي مزمن و غيرقابل ترميم را افزايش ميدهد. اين نوع زخمها نهتنها منجر به درد و رنج جسمي و رواني براي بيماران ميشوند، بلكه بار اقتصادي سنگيني نيز بر سيستمهاي سلامت وارد ميكنند. در نتيجه، نياز مبرمي به توسعه راهكارهاي نوين براي درمان مؤثر و تسريع روند بهبود زخمهاي ديابتي، بهويژه از طريق طراحي پانسمانهاي هدفمند و كارآمد، وجود دارد. از ويژگيهايي كه يك پانسمان ايدهآل بايد داشته باشد ميتوان به ايجاد رطوبت كافي در ناحيه زخم، بالا بودن نرخ انتقال اكسيژن، از بين بردن ترشحات اضافي، حفاظت از زخم در برابر عفونت، قابليت تعويض آسان، زيست سازگار، زيست تخريب پذير، غير سمي و مقرون به صرفه بودن اشاره نمود. اگرچه مطالعات محدودي به بررسي تركيب همزمان اين دو پليمر پرداخته اند، پژوهشهاي نويدبخشي نشان دادهاند كه تركيب فيبروئين ابريشم و ليگنين ميتواند اثر هم افزايي قابل توجهي از جمله خواص آنتي باكتريال، آنتي اكسيدان و سلولي مطلوبي در بهبود ويژگيهاي زخم پوشها ايجاد نمايد. هدف از اين پژوهش، ساخت و مشخصهيابي غشا ليفي بر پايه ليگنين و استفاده از ابريشم به روش الكتروريسي جهت درمان زخمهاي ديابتي ميباشد. ابتدا فيبروئين ابريشم از پيلههاي كرم ابريشم استخراج شد. غشاهاي تهيهشده شامل نسبتهاي وزني/حجمي مختلف ليگنين به فيبروئين ابريشم (1:5، 1:6، 1:7) و نمونه فيبروئين ابريشم خالص در سه ولتاژ 20، 25 و 30 كيلوولت ساخته شد. براي ارزيابي موفقيت آميز استخراج فيبروئين و مورفولوژي الياف، مشخصهيابي آنها با آزمونهاي طيف سنجي مادون قرمز و ميكروسكوپي الكتروني روبشي انجام شد. نتايج، تاييد استخراج كامل فيبروئين و ارزيابي مورفولوژي، اليافي يكنواخت، بدون گره و تقليد از ساختار ماتريكس خارج سلولي را در ولتاژ 20 كيلوولت به عنوان ولتاژ بهينه نشان داد. در ادامه، الياف به مدت 30 دقيقه جهت انجام فرايند اتصال عرضي در اتانول 96 درصد به منظور افزايش پايداري فيزيكي و جلوگيري از تخريب سريع غوطهور شد. اثر محتواي ليگنين بر ويژگيهاي مكانيكي، تخريبپذيري، تورم، زيستسازگاري سلولي، خاصيت ضدباكتريايي و خاصيت آنتياكسيداني مورد ارزيابي واقع شد. نسبت 1:6 ليگنين به فيبروئين بهعنوان نمونه بهينه، در اغلب آزمونهاي زيستي و فيزيكي عملكرد مطلوبي ارائه داد. خواص مكانيكي نشان داد كه تركيب 1:6 از تعادل مناسبي ميان استحكام و انعطافپذيري برخوردار است؛ بهطوريكه استحكام كششي 08/0±19/0 مگاپاسكال، مدول يانگ47/6±34/8 مگاپاسكال، كرنش در نقطه شكست59/0±34/2 درصد و چقرمگي 86/ 0±88/1 كيلوژول بر مترمكعب را دارا است. اين نمونه پس از 14 روز تنها 3± 76/18 درصد تخريب در محلول بافر فسفات داشت و توانايي جذب آب بالايي برابر با 8/64± 76/428 درصد از خود نشان داد. همچنين، بيشترين زندهماني سلولي (26/18± 06/221 درصد پس از 7 روز) و چسبندگي سلولي و محيطي مطلوب براي اتصال، تكثير و مهاجرت سلولها، بازدارندگي مناسب در برابر باكتري گرم مثبت و گرم منفي وفعاليت آنتياكسيداني بالا (02/6± 51/70 درصد طي 48 ساعت) را از خود بروز داد. يافتههاي اين تحقيق ميتواند بستري مناسب براي توسعه پانسمانهاي الكتروريسيشده جهت كاربرد در درمان زخمهاي مزمن بهويژه زخمهاي ديابتي فراهم سازد.
چكيده انگليسي
The skin, as the largest organ of the human body, plays a pivotal role in maintaining structural integrity and immune defense. Acting as the first line of protection, it safeguards the body against physical, chemical, and thermal threats. Continuous exposure to the external environment renders the skin highly susceptible to injuries such as burns, physical wounds, inflammatory reactions, and chronic conditions. Among these, chronic wounds especially those associated with diabetes have emerged as a major clinical challenge due to impaired natural healing processes. The increasing global prevalence of diabetes, along with its complications such as weakened immune function and heightened risk of bacterial infections, significantly hinders wound healing and raises the likelihood of non-healing, chronic wounds. These wounds not only impose physical and psychological burdens on patients but also place a substantial financial strain on healthcare systems. Consequently, there is a pressing need to develop innovative strategies for effective treatment and accelerated healing of diabetic wounds, particularly through the design of targeted and efficient wound dressings. An ideal wound dressing should ensure adequate moisture at the wound site, promote oxygen permeability, absorb excess exudates, prevent infections, allow easy replacement, and be biocompatible, biodegradable, non toxic, and cost effective. Although few studies have explored the combined use of silk fibroin and lignin, promising results have highlighted their synergistic effects in enhancing antibacterial, antioxidant, and cell supportive properties of wound dressings. This study aimed to fabricate and characterize lignin-based fibrous membranes using electrospinning technology for diabetic wound healing applications. Silk fibroin was initially extracted from Bombyx mori cocoons. The fabricated membranes included different lignin to fibroin weight/volume ratios (1:5, 1:6, 1:7) as well as pure fibroin, and were electrospun at voltages of 20, 25, and 30 kV. Characterization of fibroin extraction and fiber morphology was carried out using Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM). The results confirmed successful fibroin extraction and revealed uniform, bead-free nanofibers that mimicked the extracellular matrix structure, with 20 kV identified as the optimal voltage. The fibers were subsequently crosslinked by immersion in 96% ethanol for 30 minutes to enhance their physical stability and delay degradation. The impact of lignin content on mechanical properties, biodegradability, swelling behavior, cellular biocompatibility, antibacterial activity, and antioxidant performance was thoroughly assessed. Among the tested compositions, the 1:6 lignin-to-fibroin ratio exhibited the most favorable outcomes across multiple biological and physical evaluations. This composition showed a balanced mechanical profile, including tensile strength of 0.19 ± 0.08 MPa, Young’s modulus of 8.34 ± 6.47 MPa, elongation at break of 2.34 ± 0.59%, and toughness of 1.88 ± 0.86 kJ/m³. After 14 days, it exhibited only 18.76 ± 3% weight loss in phosphate-buffered saline and demonstrated high water absorption capacity (428.76 ± 64.8%). Additionally, it supported the highest cell viability (221.06 ± 18.26% after 7 days), facilitated cell adhesion, proliferation, and migration, inhibited both Gram positive and Gram negative bacteria, and displayed strong antioxidant activity (70.51 ± 6.02% over 48 hours). These findings suggest that the developed electrospun lignin fibroin nanofibrous membranes hold significant potential for application in chronic wound management, particularly for diabetic wound healing.
استاد راهنما
مهشيد خرازيهاي اصفهاني , مسعود عطاپور
استاد داور
عليرضا علافچيان , فاطمه داور