شماره مدرك
21145
شماره راهنما
2498 دكتري
پديد آورنده
گل شيرازي، عاطفه
عنوان
طراحي، تهيه و ارزيابي خواص ميكروسوزن بر پايه هيدروژل ژلما/كتيراي حاوي وانيليك اسيد به منظور كاربرد در درمان بيماري آرتريت روماتوئيد
مقطع تحصيلي
دكتري
گرايش تحصيلي
بيو متريال
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
شش، 132ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
ميكروسوزن , هيدروژل , ژلما , كتيرا , وانيليك اسيد , رهايش دارو , آرتريت روماتوئيد
تاريخ ورود اطلاعات
1405/04/08
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي پزشكي
دانشكده
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/04/08
كد ايرانداك
32211825
چكيده فارسي
آرايههاي ميكروسوزني سامانههاي نوين دارورساني هستند كه با عبور از لايه سطحي پوست، دارو را بدون درد و خونريزي به بدن منتقل ميكنند. اين سامانهها با افزايش كارايي دارو و كاهش مشكلات مرتبط با داروهاي موضعي و خوراكي، موجب بهبود اثر درماني و كاهش عوارض جانبي ميشوند. در اين راستا، استفاده از ميكروسوزنها در درمان بيماريهايي مانند آرتريت روماتوئيد كه روشهاي رايج درماني آن با مشكلات متعددي نظير مشكلات گوارشي و پوكي استخوان همراه است،گزينهاي اميدواركننده محسوب ميشود. هدف از پژوهش حاضر طراحي و ساخت ميكروسوزن هيدروژلي بر پايه ژلما/ كتيرا به منظور رهايش عامل ضدالتهاب وانيليك اسيد در بدن است. از وانيليكاسيد، بهعنوان تركيبي با منشأ گياهي و داراي خواص آنتياكسيداني و ضدالتهابي، بهعنوان عامل دارويي استفاده شد. در ابتدا ژلما سنتز و با استفاده از آزمونهاي طيفسنجي تبديل فوريه مادون قرمز و رزونانس مغناطيسي هسته مشخصهيابي شد. سپس هيدروژلهاي هيبريدي ژلما/كتيرا با غلظتهاي مختلف تهيه شدند. در غلظتهاي بالاي كتيرا، تشكيل هيدروژل هيبريدي پايدار امكانپذير نبود و با كاهش مقدار كتيرا، نسبت 4 به 1 (ژلما به كتيرا) بهعنوان بالاترين ميزان كتيرا شناسايي شد كه در آن هيدروژل هيبريدي پايدار تشكيل شد. بنابراين نسبتهاي ژلما به كتيراي 4 ،6 و 8 برابر كه به ترتيب 1G-0.250Tg، 1G-0.166Tg و 1G-0.125Tg نامگذاري شدند، براي ارزيابيهاي بعدي در نظر گرفته شد. آزمونهاي طيفسنجي مادون قرمزتبديل فوريه و رزونانس مغناطيسي هسته ايجاد پيوند ميان ژلما و كتيرا را تأييد كردند. نمونههاي هيدروژلي حاوي كتيرا ميزان تورم بسيار بالاتري (حدود 1000 برابر وزن خشك) در مقايسه با نمونه ژلما (400 برابر وزن خشك) نشان دادند. تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشان دادند كه نمونه 1G-0.250Tg داراي تخلخلهاي ريزتر (حدود 33 ± 128 ميكرومتر) نسبت به ساير نمونهها است. ارزيابي مكانيكي نشان داد كه نمونههاي حاوي كتيرا استحكام فشاري بالاتري نسبت به نمونه فاقد كتيرا دارا ميباشند، بهويژه استحكام فشاري نمونه 1G-0.250Tg با ميزان 3±49 كيلوپاسكال كه نسبت به نمونه فاقد كتيرا (1±15 كيلوپاسكال) بهطور قابلتوجهي بهبود يافت. ارزيابي رهايش دارو نشاندهندهي رهايش پيوسته و پايدار وانيليك اسيد از تمامي نمونهها بود. نتايج ارزيابي حرارتي نشان داد كه افزودن كتيرا موجب افزايش پايداري حرارتي هيدروژل هيبريدي نسبت به ژلما ميشود. همچنين تمامي نمونهها از نظر تزريقپذيري، رئولوژي و زيستسازگاري عملكرد مناسبي داشتند و در نهايت نمونه 1G-0.250Tg بهعنوان بهينه هيبريد ژلما/كتيرا انتخاب و خاصيت آنتياكسيداني آن تاييد شد. در ادامه، پس از طراحي و تهيه قالب ميكروسوزن،آرايههاي ميكروسوزني ژلما، كتيرا و هيبريد ژلما/كتيرا با ارتفاع حدود 550 ميكرومتر و قطر300 ميكرومتر تهيه شدند. ارزيابيهاي ساختاري و آزمون استحكام فشاري نشان دادند كه آرايه ميكروسوزني هيبريدي از نظر استحكام و تيزي نوك سوزن نسبت به دو آرايه ديگر برتري دارد. آزمايش نفوذ در پارافيلم (به عنوان مدل پوستي) و پوست جسد موش صحرايي توانايي نفوذ مؤثر آرايه ميكروسوزني هيبريد ژلما/كتيرا را تأييد نمودند. همچنين، ارزيابي رهايش دارو به كمك سامانه فرنزسل نشان داد كه اين ميكروسوزن طي 24 ساعت تقريباً 96 درصد وانيليك اسيد را آزاد مينمايد. بررسي تأثير هيدروژل هيبريدي ژلما/كتيرا حاوي وانيليك اسيد بر سلولهاي ماكروفاژ تحريكشده با LPS، نشان داد كه اين هيدروژل موجب كاهش بيان TNF-α و افزايش IL-10 ميشود و خاصيت ضد التهابي از خود نشان ميدهد. نتايج حاصل بيانگر اين است كه آرايه ميكروسوزني هيبريدي ژلما/كتيرا حاوي وانيليك اسيد ميتواند گزينهاي مناسب براي درمان بيماري آرتريت روماتوئيد باشد.
چكيده انگليسي
Microneedle arrays are advanced transdermal drug delivery systems capable of penetrating the outermost layer of the skin (stratum corneum) and delivering therapeutic agents into the body through a minimally invasive, painless and bloodless approach. These systems enhance therapeutic efficacy by improving drug bioavailability compared to oral and local formulations and reducing adverse effects on non-target tissues such as gastrointestinal complications and osteoporosis. The application of microneedles for the treatment of diseases such as Rheumatoid Arthritis—that conventional therapies are often associated with complications including gastrointestinal disorders and osteoporosis—represents a promising therapeutic strategy. The aim of the present study was design and fabricate a GelMA/Tragacanth-based hydrogel microneedle for the controlled delivery of Vanillic acid as an anti-inflammatory agent. Vanillic acid, a plant-derived compound with well-known antioxidant and anti-inflammatory properties, was employed as the therapeutic agent. Initially, GelMA was synthesized and characterized using Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy and nuclear magnetic resonance (NMR) analysis. Subsequently, hybrid GelMA/Tragacanth hydrogels were prepared at various concentrations. At higher Tragacanth contents, the formation of a stable hybrid hydrogel was not feasible. By reducing the Tragacanth concentration, a 4:1 GelMA: Tragacanth ratio was identified as the maximum Tragacanth content capable of forming a stable hybrid hydrogel. Accordingly, GelMA:Tragacanth ratios of 4, 6, and 8 (named as 1G-0.250Tg, 1G-0.166Tg and 1G-0.125Tg, respectively) were selected for further evaluation. FTIR and NMR analyses confirmed the formation of intermolecular interactions between GelMA and Tragacanth. Hydrogels containing Tragacanth exhibited higher swelling ratios (approximately1000 times their dry weight) compared with GelMA sample (approximately 400 times its dry weight). Scanning electron microscopy revealed that the 1G-0.250Tg sample possessed smaller pore sizes (approximately 128 ± 33 μm) relative to the other formulations. Mechanical evaluations demonstrated that Tragacanth-containing samples exhibited enhanced compressive strength compared with the Tragacanth-free hydrogel. Notably, the compressive strength of the 1G-0.250Tg sample (49 ± 3 kPa) was significantly greater than that of the GelMA sample (15 ± 1 kPa). Drug release studies indicated sustained and controlled release of Vanillic acid from all formulations. Thermal analysis further demonstrated that the incorporation of Tragacanth improved the thermal stability of the hybrid hydrogel compared to GelMA sample. All samples exhibited appropriate injectability, rheological behavior, and biocompatibility properties. Based on the overall physicochemical and biological evaluations, the 1G-0.250Tg formulation was selected as the optimal GelMA/Tragacanth hybrid, and its antioxidant activity was confirmed. Following the design and fabrication of the microneedle mold, GelMA, Tragacanth and hybrid GelMA/Tragacanth microneedle arrays were fabricated with an approximate height of 550 μm and a base diameter of 300 μm. Structural characterization and compressive strength evaluation demonstrated that the hybrid microneedle array exhibited higher mechanical strength and sharper needle tips compared with the other two arrays. Penetration studies conducted using Parafilm® (as a skin model) and rat cadaver skin confirmed the effective insertion capability of the hybrid GelMA/Tragacanth microneedle array. Furthermore, drug release evaluation using a Franz diffusion cell system revealed that approximately 96% of Vanillic acid was released within 24 hours.
استاد راهنما
شيدا لباف , ژاله ورشوساز
استاد مشاور
نفيسه اسمعيل
استاد داور
مهشيد خرازيهاي اصفهاني , محمد خدائي , مهدي مهدي خاني