Skip to main content
SUPERVISOR
رحمت اله عمادی (استاد راهنما) سید محمد رضوی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Leila Ghorbanian
لیلا قربانیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1386

TITLE

Fabrication and evaluation of structural, strength and bioactivity properties of fibroin-diopside nanocomposite scaffolds for bone tissue engineering applications
Novel freeze-dried porous composite scaffolds of silk fibroin-diopside were prepared from natural polymer of silk fibroin (SF) as a matrix and from diopside nanoceramic as a bioactive reinforcing agent through a modified freeze-drying method. Considering the superiority of both diopside and SF in terms of mechanical and biochemical properties (in comparison to similar ceramics and polymers, especially in maxillofacial specific applications), we investigated the effect of diopside nanoparticle contents in 20%, 30% and 40% nanocomposites of silk fibroin-diopside. In this study, we used silk fibroin and diopside by considering the biocompatibility and osteoconductivity of these in access materials, more importantly, their efficiency in maxillofacial bone regeneration, also their reproducibility and ease of fabricationMicrostructure studies illustrated that the bioactive diopside nanoparticles were distributed throughout the fibroin matrix. Enough porosity (at least 70% for 40% composite scaffolds), desired surface properties (excellent water uptake capacity and water contact angle), high mechanical strength (compressive module of 3.5 MPa and compressive strength of 0.39 MPa) and acceptable in vitro biocompatibility features (MC 3 T 3 preosteoblast cell attachment and growth) were achieved during the fabrication of the nanocomposite scaffolds without any extra hazardous modifications. it seems that the biocompatible diopside/SF nanocomposite can efficiently act as a peri-implant biomaterial in oral reconstruction surgeries and potentially can regenerate the new bone in defects of maxillofacial regions. It was hypothesized that embedding diopside nanoparticles within the walls of silk pores would enhance the mechanical properties and improve the wettability of silk fibroin matrix. Therefore, the effect of different amounts of diopside powders on the structure, strength and hydrophilicity of the fabricated composite scaffolds were examined. Keywords: Silk fibroin, Nanocomposite, Diopside, Bone tissue engineering scaffold
کاربرد کامپوزیت ها به عنوان بیوماده در مصارف بازسازی بافت های زنده آسیب دیده موضوع بسیاری از تحقیقات جدید در کاربردهای پزشکی و دندانپزشکی است . در این پژوهش، تلاش جهت تولید داربست نوین نانوکامپوزیتی فیبروین ابریشم-دیوپسید و بررسی خواص آن از نظر کاربرد مهندسی بافت استخوان صورت گرفت. ابتدا با استخراج فیبروین ابریشم از پیله کرم ابریشم، محلول آبی فیبروین ابریشم ساخته شد. صحت فرایند چسب زدایی و دستیابی به فیبروین با خواص مطلوب جهت کاربرد مورد نظر بررسی شد. همچنین به روش سل-ژل اصلاح شده، نانوبیوسرامیک دیوپسید برای اولین بار ساخته شد و مشخصه یابی های لازم جهت تایید نانو بودن اندازه ذرات صورت پذیرفت. سپس ساخت بهترین داربست کامپوزیتی از نظر ساختاری، مورفولوژیک و بیولوژیک به روش خشک کردن انجمادی [1] مدنظر قرار گرفت. داربست های مختلفی با نسبت های مختلف پلیمر-سرامیک (20%، 30% و 40% وزنی) و با اصلاح روش تولید، تهیه و مقایسه شدند. آزمون های متعددی ترتیب داده شد و از آن جمله مورفولوژی داربست ها توسط تصاویر ساخته شده با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، آبدوستی داربست ها توسط زاویه تماس آب و گنجایش جذب آب، وضعیت تخلخل نمونه ها توسط دستگاه تخلخل سنج جیوه ای، زیست فعالی با غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن (SBF) و رفتار سلول های پراستئوبلاست [2] در تماس با این داربست ها مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین از آزمون پراش پرتو ایکس، تصویربرداری توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری ((TEM، آنالیز عنصری EDS، طیف سنجی مادون قرمز (FTIR)، آنالیز حرارت سنجی ((TGA نیز بهره گرفته شد و خواص مکانیکی داربست ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نانوسرامیک دیوپسید با ابعاد نانومتری (حدود 40 نانومتر) به همراه محلول فیبروین ابریشم با غلظت مناسب (5/5 تا 5/6 درصد)، بدون استفاده از روش های مخاطره آمیز و تنها با کنترل پارامترهای تولید، مناسب ترین داربست ها از نظر دارا بودن ساختار صفحه بتایی (بدون استفاده از متانول و سایر القاء کننده ها)، خواص سطحی مناسب (اصلاح سازی سطح توسط افزودن پرکننده)، توزیع ذرات در زمینه (بدون استفاده از سورفاکتانت) و با تخلخل کافی (بدون استفاده از تخلخل ساز) تولید شد. نتایج حاصل از ارزیابی های مختلف، موید مناسب بودن داربست کامپوزیتی جدید از نظر ساختاری، زیست فعالی ، زیست سازگاری و خواص مکانیکی برای مصارف مهندسی بافت استخوان است. میانگین میزان تخلخل ها در نمونه های کامپوزیتی حداقل 70% به دست آمد. گنجایش جذب آب در داربست های کامپوزیتی متناسب با محتوای نانوسرامیک موجود در آن ها افزایش نشان داد (به طور میانگین 708% درصد در مورد کامپوزیت های 40% دیوپسید-فیبروین) و این ویژگی به همراه کاهش زاویه تماس آب (تا حد 57 درجه)، تاثیر مناسبی بر چسبندگی و رشد سلول های MC 3 T 3 -E 1 نشان داده است. زیست فعالی داربست ها با مشاهده سطح داربست های غوطه ور شده در زیر میکروسکوپ الکترونی و بررسی توسط پراش پرتو ایکس و طیف سنجی مادون قرمز و تغییرات pH و غلظت یون موید بیشترین خاصیت زیست فعالی در داربست های 40% است. با این حال در میان داربست های ساخته شده به روش مذکور، بهترین داربست کامپوزیتی، داربست نانوکامپوزیتی فیبروین ابریشم/دیوپسید 20% است زیرا حاوی مقادیری از عامل تقویت کننده زیست فعال است و در عین حال بیشترین تخلخل را در میان داربست های مختلف کامپوزیتی داراست( حدود %87) و همچنین نسبت به داربست های خالص فیبروین ابریشم ترشوندگی و خواص مکانیکی (مدول فشاری 5/3 مگاپاسکال و استحکام فشاری حدود 39/0 مگاپاسکال) بسیار بهتری دارد. کلمات کلیدی: داربست مهندسی بافت استخوان، نانوکامپوزیت، فیبروین ابریشم، دیوپسید [1] Freeze drying [2] Preosteoblast

ارتقاء امنیت وب با وف بومی