Skip to main content
SUPERVISOR
Rahmatollah Emadi,Mahshid Kharaziha-esfahani
رحمت اله عمادي (استاد راهنما) مهشيد خرازيهاي اصفهاني (استاد راهنما)
 
STUDENT
Negar Rajabi dehnavi
نگار رجبي دهنوي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1396
A hemostatic adhesive hydrogel with multifunctional properties is required for surgical sealants. Herein, we engineered a mechanically robust nanocomposite hydrogel with significant adhesion strength and blood clotting. This nanocomposite hydrogel compromised of thiolated gelatin (Gel-SH) and gelatin methacrylate (GelMA) to support cell viability and proliferation and polydopamine functionalized Laponite? (PD-LAP) to promote mechanical properties, adhesion strength and blood clotting. Nanocomposite hydrogels were formed via three chemical interactions of Michael reaction between Gel-SH and GelMA, photo-crosslinking of GelMA and covalent interaction between PD-LAP and hydrogel structure. Results revealed that the swelling ratio, biodegradability, and mechanical properties of nanocomposite hydrogels were significantly controlled by adjusting the concentration of PD-LAP. For instance, nanocomposite hydrogels exhibited tensile and compressive strength in the range of 22-84 kPa and 54-153 kPa, respectively, depending on the PD-LAP content. Furthermore, nanocomposite hydrogels revealed great recovery ability, strong tissue adhesiveness and significantly less blood clotting time than Gel-SH/GelMA hydrogel (2.25 min). Our results indicated that nanocomposite hydrogels were cytocompatible and supported the viability of proliferation of L929 cells. The simplicity, low cost, tunable mechanical properties, excellent blood clotting time, and cytocompatibility of the hydrogel comprised of Gel-SH, GelMA, and PD-LAP highlight its potential for hemostat sealants.
جراحي همواره يکي از راه هاي پيش رو در جهت درمان و يا التيام بيماري هاي گوناگون است. رکن اصلي هر جراحي، باز شدن محل جراحي به منظور دسترسي به عضو بيمار و در نتيجه زخم و خون ريزي است. چالش­هاي موجود در روش­هاي سنتي بستن زخم مانند بخيه­زدن، منجر به توسعه مواد جايگزين بخيه مانند چسب­ها شده است. هدف از پژوهش حاضر، ساخت و مشخصه­يابي چسب هيدروژلي نانوکامپوزيتي تزريق پذير بر پايه ژلاتين متاکريلات(ژلما)، ژلاتين تيول دار و نانوصفحات لاپونيت اصلاح شده با پلي دوپامين براي کاربرد به عنوان چسب در جراحي­هاي داخلي است. همچنين، غلظت نانوصفحات لاپونيت (5/0، 1 و2 درصد وزني) جهت رسيدن به خواص بهينه مورد بررسي قرار مي­گيرد. در اين راستا، ابتدا ژلما و ژلاتين تيول­دار سنتز و مشخصه­يابي شد. همچنين، نانوصفحات لاپونيت با استفاده از پلي دوپامين اصلاح شد. در ادامه، هيدروژل نانوکامپوزيتي حاوي غلظت­هاي مختلفي از نانوصفحات لاپونيت ساخته شد. از آزمون­هاي ميکروسکوپي الکتروني روبشي جهت ارزيابي مورفولوژي هيدروژل­ها و نانوصفحات لاپونيت استفاده شد. همچنين، از آزمون هاي پراش پرتو ايکس، طيف سنجي مادون قرمز با تبديل فوريه و آزمون رزونانس مغناطيسي هسته جهت ارزيابي خواص پيش ماده­هاي سنتز شده و هيدروژل نانوکامپوزيتي استفاده شد. در ادامه، قابليت تورم و نرخ تخريب هيدروژل­ها ارزيابي شد. همچنين، خواص مکانيکي فشاري، کششي و فشاري دوره­اي هيدروژل­ها مورد بررسي قرار گرفت. علاوه بر اين، قابليت چسبندگي هيدروژل­ها به بافت طبيعي و ميزان استحکام چسبندگي و هم چنين توانايي و مدت زمان لخته سازي خون درآن ها نيز ارزيابي شد. در پايان برهمکنش هيدروژل­ها با سلول­هاي فيبروبلاست مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج نشان داد که هيدروژل ژلما-ژلاتين تيول­دار در مدت 55 ثانيه تحت پيوندهاي عرضي شکل گرفت. اين پيوندها شامل برهمکنش ميشل بين کربن و گوگرد و اتصال کوالانسي در نتيجه تحريک نوري زنجيره ژلما بود. همچنين، افزودن نانوصفحات لاپونيت اصلاح شده با پلي دوپامين با ايجاد برهمکنش­هاي هيدروژني با زنجيره پليمري منجر به کنترل قابل توجه خواص فيزيکي، مکانيکي و زيستي آن شد. نتايج نشان داد که حضور نانوصفحات اصلاح شده با غلظت هاي متفاوت باعث تغيير استحکام کششي و فشاري هيدروژل ها به ترتيب در بازه هاي 17 تا 76 کيلوپاسکال و 54 تا 153 کيلوپاسکال شد. به علاوه حضور نانوصفحات اصلاح شده باعث بهبود خواص برگشت پذيري هيدروژل، قدرت چسبندگي بالاتر به بافت و افزايش قدرت لخته سازي خون شد. در اين راستا، افزودن 2 درصد وزني از نانوصفحات لاپونيت باعث افزايش استحکام چسبندگي از 68 به 116 شد. همچنين، افزودن 2 درصد وزني از نانوصفحات لاپونيت به زمينه سبب کاهش قابل توجه زمان لخته سازي خون از 5/5 به 5/1 دقيقه شد. نتايج همچنين تاييد کرد که هيدروژل­هاي نانوکامپوزيتي هيچ­گونه پاسخ سميتي در برابر سلول­هاي فيبروبلاست نداشته و همچنين سبب بهبود قابل توجه رشد و تکثير سلول­هاي فيبروبلاست (65/3 برابر هيدروژل بدون نانوصفحات لاپونيت) شد. به طور خلاصه، با توجه به قيمت پايين، سادگي در استفاده، خواص مکانيکي متغيير، قابليت برگشت پذيري سريع و قدرت لخته سازي عالي خون، هيدروژل نانوکامپوزيتي ژلما-ژلاتين تيول دار/نانوصفحات لاپونيت اصلاح شده با پلي دوپامين پتانسيل استفاده در چسب هاي جراحي را دارا هستند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی