Skip to main content
SUPERVISOR
Rahmatollah Emadi,Mahshid Kharaziha-esfahani
رحمت اله عمادی (استاد راهنما) مهشید خرازیهای اصفهانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Yasamin Hosseini
سیده یاسمین حسینی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392
Repair and regeneration of tissue engineering in different organs, including bone defects is important. Bone tissue engineering, develops structures that follow from natural bone environment to provide biological responses in order to regenerate bone defects. According to nanocomposite fibrous structure of bone, synthesis of polymer matrix scaffold that filled with ceramic as filler can be effective. Electrospinning is an effective method to synthesis of fibrous scaffolds that they are similar to extra cellular matrix. In this research, we prepared diopside nanopowder by sol-gel method and XRD pattern of powder showed good agreement with the standard card of diopside (JCDP:00-019-0239) confirming the synthesize of pure diopside powder without any second phase. According to Modified Scherrer Equation , the crystallite size of diopside powder was in the range of 32 nm. TEM image also confirmed that diopside nanopowder had uniform particles with width distribution (53.63 ± 26 nm). In the following, we developed polycaprolactone-diopside nanocomposite fibrous scaffold with difference diopside contents. In order to distinguish the optimum fibrous scaffold, fibers morphology, mechanical properties, degradation rate and bioactivity were evaluated. Due to the low hydrophilicity of synthetic polymers, the optimum scaffold of polycaprolactoe-diopside was modified by using gelatin. In the following, the effects of this structure on the scaffold morphology, physical properties, growth and cell adhesion was evaluated. The results showed, average fiber size was reduced from 260 ± 74.7 to 816.81 ± 101.5 depending on the diopside content. Furthermore, diopside nanoparticle could significantly improve hydrophilicity, bioactivity. In fibrous polycaprolactone-3 wt. % diopside scaffold, ultimate tensile strength enhanced from 0.6 ± 0.1 MPa to 4.9 ± 0.1 MPa, strain at break enhanced from 33.9 ± 7.5 % to 101.0 ± 4.0 % and Tensile modulus enhanced from 5.3 ± 0.9 MPa to 9.8 ± 0.35 MPa that was selected as Optimized scaffold. Due to the agglomeration of nanoparticles at high diopside content, mechanical properties were decreased. Surface modification of polycaprolactone-diopside scaffold by using gelatin, after swelling in water/acetone for 20 min leaded to decrease water contact angle and from 109.4 ± 0.5 degree to 65.9 ± 1.6 degree and increased cell adhesion. So, polycaprolactone- 3 wt. % diopside-gelatin nanocomposite fibrous scaffold with controllable mechanical and biological properties, can be suitable in order to repair of bone defects. Keywords: Bone Tissue Engineering, Electrospinning, Polycaprolactone, Diopside nanoparticles, Gelatin.
مهندسی بافت در ترمیم و بازسازی اعضای مختلف بدن، از جمله نواقص استخوانی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هدف از مهندسی بافت استخوان، توسعه ی ساختارهایی است که از محیط بافت استخوان طبیعی تقلید کرده تا پاسخ های بیولوژیکی مناسب را به منظور ترمیم بافت آسیب دیده فراهم آورند. با توجه به ساختار لیفی نانوکامپوزیتی زمینه استخوان، ساخت داربست نانوکامپوزیتی زمینه پلیمری با پرکننده ی نانومتری می تواند در جهت بهبود و التیام سریع تر عضو بیمار مؤثر باشد. فرآیند الکتروریسی یکی از روش های مؤثر برای ساخت داربست های لیفی است که شباهت زیادی به ماتریکس خارج سلولی دارند. در این پژوهش، با استفاده از الگوی به دست آمده از پراش پرتو ایکس پودر سنتز شده به روش سل-ژل و مقایسه با کارت استاندارد دیوپساید ((JCDP:00-019-0239، تشکیل پودر دیوپساید خالص به اثبات رسید. با استفاده از روش شرر اصلاح شده اندازه دانه حدود nm 32 و با توجه به تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری، اندازه ذرات در محدوده m26 ± 63/53 تخمین زده شد. پس از آن، داربست لیفی نانو کامپوزیتی پلی کاپرولاکتون-دیوپساید با درصدهای مختلف وزنی 1، 3، 5 و 7 از نانو پودر دیوپساید به منظور بررسی مورفولوژی الیاف، خواص مکانیکی، زیست تخریب پذیری، زیست فعالی و زیست سازگاری، مورد بررسی قرار گرفت و مقدار بهینه نانو پودر دیوپساید مورد استفاده به دست آمد. از آن جا که یکی از مهمترین محدودیت های پلیمرهای مصنوعی، آب دوستی ضعیف آن ها است، داربست بهینه پلی کاپرولاکتون- دیوپساید، توسط ژلاتین، اصلاح سازی سطحی شد و اثرات این ساختار، بر تغییرات مورفولوژی داربست، خواص فیزیکی و رشد و چسبندگی سلولی، مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج، کاهش قطر الیاف داربست لیفی نانو کامپوزیتی پلی کاپرولاکتون - دیوپساید را از nm 5/101 ± 81/816 به m7/74 ±260، با توجه به افزایش درصد وزنی دیوپساید نانومتری نشان داد. به علاوه، بهبود زیست فعالی، جذب آب و زیست سازگاری داربست لیفی پلی کاپرولاکتون با افزایش نانو پودر دیوپساید، از دیگر نتایج به دست آمده از این پژوهش است. در داربست لیفی حاوی 3 درصد وزنی نانو پودر دیوپساید، بهبود استحکام کششی از MPa 1/0± 6/0 به MPa 1/0± 9/4، کرنش شکست از % 5/7 ± 9/33 به % 0/4 ± 0/101 و ضریب کشسانی از MPa 9/0± 3/5 به MPa 35/0 ± 8/9، مشاهده شد که به عنوان درصد بهینه از نانو پودر دیوپساید انتخاب گردید زیرا با افزایش بیشتر دیوپساید و کلوخه شدن در الیاف، خواص مکانیکی کاهش یافت. در ادامه غوطه ورسازی داربست پلی کاپرولاکتون- 3 درصد وزنی دیوپساید در محلول آب/استون به مدت20 دقیقه و اصلاح سازی سطحی الیاف، توسط ژلاتین، منجر به کاهش چشمگیر زاویه ترشوندگی از 5/0 ± 4/109 به 6/1 ± 9/65 درجه و افزایش قابلیت رشد و چسبندگی سلولی گردید. بر این اساس، داربست لیفی پایه پلی کاپرولاکتون-3 درصد وزنی دیوپساید-ژلاتین بهینه شده در زمان تورم 20 دقیقه با خواص مکانیکی و زیستی قابل کنترل، می تواند داربست مناسبی جهت ترمیم عیوب در مهندسی بافت سخت استخوانی باشد. کلمات کلیدی : مهندسی بافت استخوان، الکتروریسی، پلی کاپرولاکتون، نانو ذرات دیوپساید، ژلاتین.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی