ساخت و مشخصه يابي داربست نانوليفي جهت دار پلي ( گليسرول سباکيت ) براي کاربرد مهندسي بافت قرنيه چشم

STUDENT

DEGREE

YEAR

: Morphological studies of aligned nanofibers scaffolds made of poly(glycerol sebacate)(PGS)/ poly(e-caprolactone)(PCL) blends for application as corneal tissue scaffolds are presented. Parallel conductive bars are used as ground electrode to generate unidirectional nanofibers. Scaffolds have fibers diameter in the range of 550–300 nm. The structural stability and wettability, especially the in vitro degradation rate, of the electrospun scaffolds can be controlled by regulating the blended ratio of the polymers. Composition 4:1 showed the best cell viability in contact to endothelium and epithelium cells. All of the compositions were inert in contact to the lymphocytes. The results indicate that PGS/PCL nanofiber scaffolds can be considered as ideal candidates for corneal tissue engineering scaffolds. The particular motivation for this work is to engineer a tissue-like construct that will mimic the stromal tissue of the cornea. Keywords: Tissue engineering, Electrospinning, Poly (glycerol sebacte), Poly caprolactone, Polycondensation, Cornea, Aligned naofibers

بيماري هاي بسياري موجب آسيب قرنيه شده که گاه به نابينايي و از دست رفتن شفافيت آن منجر مي شوند. تا کنون تنها راه درمان و بازيابي آسيب هاي قرنيه، پيوند قرنيه بوده است حال آن که اين راه به دليل پس زده شدن بافت پيوندي و يا کمبود بافت هاي اهدايي عمدتا با سختي هايي همراه است، بدين لحاظ بازسازي ارگان هاي طبيعي توسط مهندسي بافت از جمله راه هاي قابل توجه است. با استفاده از اين روش جايگزين هاي مناسب بافت با در نظر گرفتن ويژگي هاي ذاتي بافت هدف، تهيه مي شوند و مي توان بر معايب روش پيوند غلبه کرد. قابل توجه است که داربست مناسب در مهندسي بافت قرنيه بايستي شبيه ساز ماتريکس خارج سلولي استروماي قرنيه باشد به اين معنا که مشابه با آن ساختاري متشکل لايه هاي عمود بر هم الياف موازي نانومتري داشته باشد. الاستومر جديد و تخريب پذير پلي (گليسرول سباکيت) با خواص بسيار شبيه به بافت هاي نرم سنتز شده و کاربرد آن در مهندسي بافت بسياري از بافت هاي نرم مورد توجه قرار گرفته است. اما کاربرد اين پليمر در مهندسي بافت قرنيه و استفاده از آن به فرم الياف نانومتري تاکنون انجام نشده به همين دليل و در پژوهش حاضر ساخت داربست نانوالياف موازي از اين پليمر مورد نظر قرار گرفت. بنابراين هدف اصلي پژوهش حاضر بررسي امکان الکتروريسي اين پليمر به همراه پلي کاپرولاکتون، به عنوان عاملي براي افزايش ويسکوزيته محلول، با چشم انداز کاربرد در مهندسي بافت قرنيه در نظر گرفته شد. همچنين در اين پژوهش، پليمر پلي (گليسرول سباکيت) با نسبت هاي متفاوت مولي از پيش سازهاي اوليه با هدف بررسي تغييرات ساختاري و زيست سازگاري آن تهيه شد. سنتز پيش پليمر پلي (گليسرول سباکيت) مورد استفاده در الکتروريسي با استفاده از نسبت مولي يکسان و 2:2 سباسيک اسيد و گليسرين بود. مرحله بعدي پيش پليمر نام برده با نسبت هاي وزني متفاوت 1:1، 2:1، 3:1 و 4:1 به همراه پلي کاپرولاکتون در مخلوط اتانول و کلرفرم (9:1) حل شدند و تحت پارامترهاي متفاوت نظير غلظت هاي متفاوت محلول، ولتاژ و فاصله نازل و جمع کننده، الکتروريسي شد تا الياف نانومتري با آرايش مناسب حاصل شود. جمع کننده مورد استفاده نيز الکترودهاي موازي فلزي بودند که در فواصل مشخص از يکديگر قرار گرفتند تا بهترين آرايش از الياف موازي حاصل شود. نانوالياف پلي کاپرولاکتون نيز از محلول با غلظت 10 درصد وزني تهيه شد. در ادامه خواص ساختاري و شيميايي، تخريب پذيري و زيست سازگاري نمونه هاي تهيه شده توسط روش MTT و قابليت تحريک سيستم ايمني با ايجاد تماس نمونه هاي تهيه شده با لکوسيت هاي خون بررسي شد. در چهارچوب سنتز پلي (گليسرول سباکيت) از نسبت هاي مولي متفاوت 2:2 ،2:3 و 3:2 سباسيک اسيد به گليسرين، اين پليمر به روش مشابه ذکر شده در بالا تهيه شد و اثر تغيير نسبت هاي مولي بر نرخ تخريب و زيست سازگاري ارزيابي شد. نمونه هاي تهيه شده در تماس با سلول هاي اندوتليوم قرنيه قرار گرفتند و تعداد سلول هاي زنده پس از 7 روز تماس شمارش گرديد. از روش هاي مشخصه يابي روش هايي نظير آزمون حرارتي افتراقي، پراش پرتو ايکس، آناليز عنصري، رزونانس مغناطيسي هسته و کروماتوگرافي ژل تراوا در بررسي ساختار اين پليمر پس از تغيير نسبت هاي مولي مواد سازنده استفاده شدند. مطالعه مورفولوژي نانوالياف جهت دار تهيه شده از دو پليمر پلي (گليسرول سباکيت) و پلي کاپرولاکتون، دستيابي به ساختار مناسب، شفاف و شبيه به ساختار واقعي قرنيه را نشان داد و اين امر برآورده شدن ضرورت اوليه داربست هاي مناسب مهندسي بافت قرنيه را بيان مي کند. در اين مطالعه، اصلاح سازي روش الکتروريسي جهت توليد داربست هاي نانوالياف، با تغيير شکل جمع کننده مورد استفاده به الکترودهاي موازي فلزي بود. الياف جهت دار در فاصله ميان دو الکترود با قطر الياف 550-300 نانومتر جمع آوري شدند. نتايج نشان داد که پايداري ساختاري، ترشوندگي و نرخ تخريب داربست هاي نانوالياف تهيه شده در شرايط آزمايشگاهي بسيار تحت تاثير نسبت وزني پليمرهاي مورد استفاده بوده و اين الياف کانديداي مناسبي در مهندسي بافت قرنيه خواهند بود. بررسي هاي ساختاري الياف تهيه شده، بلورينگي پايين الياف تهيه شده از آميزه پليمري پلي (گليسرول سباکيت) و پلي کاپرولاکتون را نشان داد و با افزايش محتوي پلي (گليسرول سباکيت) کاهش بلورينگي مشاهده شد. هيچ يک از داربست هاي تهيه شده سمي نبودند و حتي سلول هاي اندوتليوم قرنيه در مجاورت داربست هاي تهيه شده از نسبت هاي وزني 4:1 و 1:1 از دو پليمر، از نرخ رشدي معادل با نمونه کنترل برخوردار بودند که تنها سلول هاي در تماس با محيط کشت بودند و آن ها هيچ گونه اثر تحريکي بر سلول هاي سفيد خوني نداشته و موجب تحريک سيستم ايمني بدن نشدند. ميزان اتصالات عرضي پيش پليمر پلي (گليسرول سباکيت) تهيه شده با نسبت هاي مولي متفاوت از پيش سازهاي اوليه، با افزايش ميزان سباسيک اسيد در ساختار (نسبت مولي 2:3) و مدت زمان پخت افزايش يافت. شبکه پليمر با ترکيب 2:3 کمترين ميزان بلورينگي را داشته که مستقيما اثر گذار بر نرخ تخريب آن در محلول بافري فسفات بود به نحوي که اين ترکيب سريع ترين ميزان تخريب طي 28 روز را نشان داد. در اين ترکيب (نسبت مولي 2:3 سباسيک اسيد و گليسرين) وزن مولکولي بالا و ميزان بالاي واکنش هاي استري شدن به دليل ميزان بالاتر سباسيک اسيد مشاهده شد. دو نسبت مولي 2:2 و 2:3 سباسيک اسيد و گليسرين در آزمون هاي زيست سازگاري رفتار بهتري داشته و سلول هاي زنده در تماس با اين ترکيبات پس از 7 روز تماس نرخ رشد بهتري را نشان دادند. واژه هاي کليدي: مهندسي بافت، قرنيه، الکتروريسي، نانوالياف، پلي (گليسرول سباکيت)، زيست سازگاري