Skip to main content
SUPERVISOR
Mahshid Kharaziha-esfahani,Saied Nouri-Khorasani
مهشید خرازیهای اصفهانی (استاد مشاور) سعید نوری خراسانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Afsaneh Nadim
افسانه ندیم

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Design and characterization of poly(glycerol sebacate)/poly caprolactone/gelatin scaffold by coaxial electro spinning for soft tissue Engineering
Electrospinning is one of the most effective methods for making high porous scaffolds with good mechanical properties. The most important features of soft tissues is high elasticity structure and ability of tolerate the tensions during the tissue regeneration. Hence an elastomeric biodegradable polymer such as poly(glycerol sebacate) (PGS) is a good substitute for soft tissue Engineering. Poly caprolactone and gelatin are two polymers with high mechanical properties and biocompatibility that improves properties of scaffold, respectively. In this research the prepolymer of PGS was synthesized by polycondensation of equimolar ratio glycerol and sebacic acid. Thereafter prepolymer characterization was carried out using FTIR, X-ray, and DSC. At the next step, ratio and concentration of PGS:PCL in chloroform (as solvent) and optimum condition for electrospinning were obtained by try and error. As similar, optimum condition for electrospinning of gelatin in acetic acid and coaxial electrospinning of PGS/PCL/gelatin with PGS/PCL as core and gelatin (Gt) as shell, were obtained. Samples containing gelatin were crosslinked by glutaraldehyde . Physico-mechanical properties and morphological analysis of electrospun samples was carried out using tensile test, SEM and TEM. Biodegradation, drug delivery, biocompatibility and cellular response of PGS/PCL/Gt core/shell nanofibers was carried out using mass loss in solution, spectrophotometry, contact angle and MTT test. Porosity of PGS/PCL/Gt core/shell nanofiber was obtained to be 79%. According to the mechanical tests, PGS/PCL/Gt nanofiber has lower elastic modulus, tensile strength in break and maximum strain in break compared with PGS/PCL nanofiber that is more close to natural mechanical properties of soft tissue. On the other hand, lower contact angle improved the biocompatibility of scaffold. Three step of drug release was observed by spectrophotometry analysis. After seventh day the drug release rate get constant. MTT observations demonstrate that there is no evidence of toxicity in sample polymer scaffold containing dexamethasone and without dexamethasone. That for the first time a porous scaffold of PGS/PCL/Gt core/shell nanofiber is obtained using coaxial electrospinning method, witch has proper specifications for soft tissue Engineering substitute and drug delivery system. Keywords: Electrospinning, PCL, PGS,Gelatin, core-shell fibers, soft tissue Engineering
یکی از روش های کارامد برای ساخت داربستی با تخلخل بالا و استحکام مکانیکی قابل قبول، روش الکتروریسی است. مهم ترین ویژگی بافت های نرم، الاستیسیته و توانایی تحمل تنش های وارده در داخل بدن است. از اینرو پلی(گلیسرول سباکیت) که یک الاستومر سنتزی زیست تخریب پذیر است گزینه ی مناسبی برای استفاده در زمینه داربست های مهندسی بافت نرم است. پلی کاپرولاکتون و ژلاتین نیز به ترتیب دو پلیمر با خواص مکانیکی بالا و زیست سازگاری و آبدوستی بالا هستند که سبب بهبود خواص مکانیکی و سازگاری زیستی داربست نهایی شوند. تاکنون گزارشی در خصوص تولید الیاف هسته-پوسته ی پلی(گلیسرول سباکیت)/پلی کاپرولاکتون/ژلاتین به روش الکتروریسی هم محور گزارش نشده است. پلی(گلیسرول سباکیت) استفاده شده در این پژوهش طی عملیات پلیمریزاسیون تراکمی، از سباسیک اسید و گلیسرول تولید شده و سپس برای تعیین خواص فیزیکی وشیمیایی، توسط آزمون های طیف سنجی مادون قرمز،آزمون کالریمتری روبشی افتراقی و پراش پرتو ایکس مورد بررسی قرار گرفت. از پلی کاپرولاکتون به عنوان پلیمر ثانویه برای الکتروریسی پلی(گلیسرول سباکیت) استفاده شد. نسبت پلیمرها و غلظت بهینه الکتروریسی برای حاصل شدن الیاف بدون گره برای پلی(گلیسرول سباکیت)/پلی کاپرولاکتون در حلال کلروفرم/متانول به ترتیب با استفاده از پژوهش های قبلی و ازمون و خطا بدست آمد. به طور مشابه غلظت و شرایط بهینه برای الکتروریسی محلول ژلاتین در حلال استیک اسید/آب و الکتروریسی هم محور پلی(گلیسرول سباکیت)/پلی کاپرولاکتون/ژلاتین بدست آمد. محلول های هسته و پوسته به ترتیب از پلی(گلیسرول سباکیت)/پلی کاپرولاکتون و ژلاتین تشکیل شده است. از آنجاکه ژلاتین قبل از عملیات اتصال عرضی، مقاومت مکانیکی بسیار ضعیفی دارد از بخار گلوتارآلدهید به منظور ایجاد اتصالات عرضی در نمونه های حاوی ژلاتین استفاده شد. مورفولوژی و خواص فیزیکی-مکانیکی الیاف الکتروریسی شده و تخریب پذیری، زیست سازگاری و پاسخ سلولی داربست PGS/PCL/Gt با استفاده از آزمون های میکروسکوپی الکترونی روبشی، میکروسکوپی الکترونی عبوری، طیف سنجی مادون قرمز، استحکام کششی، تخریب پذیری در محلول بافرفسفات، آزمون MTT و کشت سلول مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی رهایش دارو در الیاف هسته-پوسته PGS/PCL/Gt حاوی 10 درصد وزنی داروی دگزامتازون از آزمون اسپکتروفتومتری جذب UV استفاده شد. تخلخل داربست هسته-پوسته نهایی با استفاده از روش غوطه وری برابر با 79% بدست آمد. پس از بررسی خواص مکانیکی داربست های تولید شده مشخص شد که الیاف PGS/PCL/Gt در مقایسه با الیاف PGS/PCL مدول، استحکام مکانیکی و میزان کرنش پایینتری دارد ولی از طرفی زاویه تماس با آب کمتری دارد که سبب افزایش نرخ تخریب داربست نهایی می شود.آزمون اسپکتروفتومتری نشان دهنده ی سه مرحله در رهایش داروی دگزامتازون و ثابت شدن نرخ رهایش در روز 7 ام به بعد است که بیانگر رهایش کنترل شده ی دارو در داربست است. نتایج حاصل از آزمون کشت سلول های فیبروبلاست و MTT بر روی داربست های PGS/PCL/Gt بدون دارو و حاوی دارو بیانگر این است که داربست های حاصل نه تنها سمیت سلولی نداشته اند بلکه بستر مناسبی برای چسبندگی و رشد سلول فراهم کرده اند و داروی رها شده از داربست حاوی دگزامتازون اثر منفی بر روی رشد و تکثیر سلول ها نداشته است. از اینرو بر اساس نتایج حاصل داربست PGS/PCL/Gt تولید شده به روش الکتروریسی می تواند گزینه مناسبی برای مهندسی بافت نرم و سامانه رهایش دارو باشد. واژگان کلیدی: الکتروریسی، PCL، PGS، Gt، الیاف هسته-پوسته، مهندسی بافت نرم

ارتقاء امنیت وب با وف بومی