Skip to main content
SUPERVISOR
ژاله ورشوساز (استاد راهنما) محمدحسين فتحي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyed Mohsen Latifi
سيد محسن لطيفي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1388

TITLE

Design, fabrication and characterization of drug delivering injectable nanobiocomposite based on chitosan – beta-glycerophosphate / hydroxyapatite-silica for bone regeneration
The aim of this work was to synthesize and evaluate a multifunctional chitosan - beta-glycerophosphate (?-GP) / hydroxyapatite - silica nanocomposite hydrogel for bone defect regeneration, so that to be injectable at room temperature, thermogelling at human body temperature, bioactive, biodegradable, local antibiotic releasing and facilitating bone regeneration. Phosphoric pentoxide, calcium nitrate tetrahydrate, and tetraethylorthosilicate were used as precursors for synthesis of hydroxyapatite - silica nanocomposite powder (reinforcement phase). Also, chitosan and ?-GP were used for synthesis of the matrix of the nanocomposite hydrogel. Obtained products were characterized by techniques such as X-ray diffraction (XRD), Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP), N 2 adsorption–desorption isotherms (BET), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron spectroscopy (TEM), and UV spectrophotometer. Synthesized hydroxyapatite -10 Wt. % silica (HA-10S) nanocomposite powder in the presence of the acid catalyst with the most calcium ions release was selected as the optimized composition of the reinforcement phase. Results indicated the incorporation of SiO 4 4- into the hydroxyapatite tructure, and the creation of a discontinuous silica layer on its surface, which led to improve dissolution behavior and bioactivity of nanophase hydroxyapatite and also the increase of its resistance to dissolution in the acidic environment (2 M HCl). Investigation of the effect of the presence and the content of HA-10S in nanocomposite hydrogels showed that the presence of HA-10S in nanocomposite hydrogels led to a faint increase in physiological pH of based hydrogel (chitosan - ?-GP) and also its gelling time at 37°C decreased from 90 S to 60S. Moreover, the presence of HA-10S in nanocomposite hydrogels led to bioactivity and improvement of their mechanical properties and their biocompatibility. However, nanocomposite hydrogel including 10 Wt. % HA-10S nanocomposite powder (CH.?-10HA.10S) had the most elastic modulus and also precipitated apatite on its surface was more monotonous and more continuous. It was attributed to more homogenous distribution of HA-10S nanocomposite powder in the matrix of CH.?-10HA.10S. Investigation of ciprofloxacin release from nanocomposite hydrogels showed that they could release this drug into a controlled manner over a long period of time (more than two months) in phosphate buffered saline ( pH 7.4). Also, the entrapping of ciprofloxacin into the agglomerated HA-10S nanocomposite powder had an important role in decreasing its release rate and in increasing its period of release time.
هدف از پژوهش حاضر؛ ساخت و ارزيابي هيدروژل نانوکامپوزيتي متشکل از کيتوسان - بتا گليسروفسفات و پودر نانوکامپوزيتي هيدروکسي آپاتيت- سيليکا با اهداف چند منظوره جهت کاربرد در بازسازي نقايص استخواني بود، به گونه اي که به طور هم زمان از ويژگي ها و قابليت هاي تزريق در دماي محيط و ژل شدن در دماي محيط بدن، زيست فعالي، زيست تخريب پذيري، رهايش داروي آنتي بيوتيک به صورت موضعي و نيز تسهيل فرايند بازسازي استخوان، برخوردار باشد. از پيش سازه هاي پنتا اکسيد فسفر، کلسيم نيترات تترا هيدرات و تترا اتيل اورتوسيليکات جهت توليد پودر نانوکامپوزيتي هيدروکسي آپاتيت - سيليکا (فاز تقويت کننده) استفاده شد. همچنين، از کيتوسان و بتا گليسروفسفات جهت ساخت زمينه هيدروژل هاي نانوکامپوزيتي استفاده شد. مشخصه يابي محصولات توليدي با استفاده از دستگاه هايي همچون پراش پرتو ايکس، طيف سنجي مادون قرمز با تبديل فوريه، طيف سنجي تفکيک انرژي پرتو ايکس، طيف سنجي پلاسماي جفت شده القايي، جذب و واجذب گاز نيتروژن با روشBET، ميکروسکوپ الکتروني روبشي، ميکروسکوپ الکتروني عبوري و UV اسپکتروفوتومتر انجام شد. پودر نانوکامپوزيتي هيدروکسي آپاتيت - سيليکا حاصل از کاتاليزور اسيدي با ميزان 10 درصد وزني سيليکا (HA-10S)، به علت دارا بودن بالاترين ميزان رهايش يون کلسيم، به عنوان ترکيب بهينه از فاز تقويت کننده انتخاب شد. نتايج حاصل از ارزيابي اين پودر، اصلاح سازي سطح هيدروکسي آپاتيت توسط لايه ايي از سيليکاي آمورف غيريکپارچه و نيز حضور گروه سيليکاتي را در ساختار هيدروکسي آپاتيت تاييد کرد. اين موضوع منجر به بهبود خواص انحلالي و زيست فعالي نانو پودر هيدروکسي آپاتيت و نيز افزايش پايداري آن در محيط اسيدي (اسيد کلريدريک 2 مولار) شد. بررسي تاثير حضور و ميزان پودر نانوکامپوزيتي HA-10S در هيدروژل هاي نانوکامپوزيتي نشان داد؛ حضور پودر نانوکامپوزيتي HA-10S در هيدروژل هاي نانوکامپوزيتي، ضمن افزايش مختصر pH هيدروژل پايه در محدوده فيزيولوژيک، زمان ژل شدن آن را در دماي 37 درجه سانتيگراد از 90 ثانيه به 60 ثانيه کاهش مي دهد. علاوه بر اين، حضور ذرات پودر نانوکامپوزيتي HA-10S در هيدروژل هاي نانوکامپوزيتي منجر به بهبود خواص مکانيکي، ايجاد خاصيت زيست فعالي و بهبود زيست سازگاري آن ها شد. با اين وجود، هيدروژل نانوکامپوزيتي با 10 درصد وزني پودر نانوکامپوزيتي HA-10S نسبت به کيتوسان (CH.?-10HA.10S)، از بيشترين ضريب کشساني و نيز توزيع يکنواخت تر و يکپارچه تر آپاتيت رسوبي در سطح برخوردار بود. اين موضوع به توزيع يکنواخت تر پودر نانوکامپوزيتي HA-10S در زمينه هيدروژل نانوکامپوزيتي CH.?-10HA.10S نسبت داده شد. ارزيابي رهايش داروي سيپروفلوکساسين از هيدروژل هاي نانوکامپوزيتي نشان داد؛ هيدروژل هاي مذکور از قابليت مناسب براي رهايش کنترل شده و طولاني مدت داروي سيپروفلوکساسين (بيش از دو ماه) در محيط محلول نمکي بافري فسفات () برخوردارند. علاوه بر اين، محبوس شدن دارو در بين ذرات کلوخه ايي پودر نانوکامپوزيتي HA-10S به عنوان يک عامل مهم در کاهش سرعت رهايش و افزايش بازه زماني رهايش داروي سيپروفلوکساسين ايفاي نقش کرد. کليد واژه ها: کيتوسان، هيدروکسي آپاتيت، سيليکا، سيپروفلوکساسين، تزريق پذيري، هيدروژل، بازسازي استخوان

ارتقاء امنیت وب با وف بومی