Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Ahmadian
مهدی احمدیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Shirin Esmaili
شیرین اسماعیلی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Fabrication and characterization of a novel nanostructured wollastonite-forsterite scaffold for bone tissue engineering
Although wollastonite bioceramic possesses good bioactivity and biocompatibility but their poor mechanical strength and high degradability hinders its clinical applications. The aim of this study was to generate wollastonite scaffolds with various forsterite contents (0, 10, 15 and 20 wt.%). The scaffolds fabricated using polymeric sponge replica method and then sintered at 1300° C for 3 hours. The phase analysis and morphology of nanopowders and scaffolds were characterized using X-ray diffraction spectroscopy, transmission electron microscopy and scanning electron microscopy. Also bioactivity, biodegradability and cell response of scaffolds were investigated. The results showed that the scaffolds possessed well-interconnected porous structure with pore size in the range of 200-600 µm and porosity 65 to 78%. With increasing forsterite content, porosity percentage reduced. Also apatite formation ability and degradation rate of wollastonite decreased by incorporation of forsterite content from 0 to 20 wt.%. MTT assay showed that scaffolds with forsterite had better cell proliferation compared to pure wollastonite scaffolds. The results suggested that wollastonite/forsterite scaffolds could be more appropriate compared to pure wollastonite scaffolds for the bone regeneration. Keywords : Wollastonite; Scaffolds; Forsterite; Bioactivity; Cell response
در سال های اخیر تقاضا برای استفاده از بیومواد به عنوان جایگزین بافت و ارگان های آسیب دیده بدن افزایش یافته است. هم چنین پیشرفت عظیمی در زمینه ی مواد پزشکی صورت گرفته است که به علت استفاده از بیوسرامیک ها در ترمیم و بازسازی استخوان می باشد. یکی از روش های مهندسی بافت شامل استفاده از مواد مهندسی با میزان تخلخل بالا می باشد، که داربست نامیده می شود. چالشی که در برابر مهندسین بافت وجود دارد مربوط به ترکیب پیچیده خواص موردنیاز برای داربست های ایده آل می باشد. اگرچه سرامیک ولاستونیت زیست فعالی و زیست سازگاری بالایی دارد ولی مطالعات نشان داده است که سرعت تخریب آن بالا بوده و استحکام مکانیکی آن نیز پایین می باشد. نتایج نشان می دهد که با افزودن مواد مناسب به ولاستونیت می توان خواص مکانیکی، فیزیکی و زیستی آن را کنترل نمود. سرامیک فورستریت نه تنها خواص مکانیکی بهتری نسبت به ولاستونیت داشته بلکه فورستریت نانومتری توانایی تشکیل آپاتیت روی سطح خود را نیز دارد. هدف از پژوهش حاضر، ساخت داربست سه بعدی ولاستونیت-فورستریت با روش اسفنج پلیمری برای پر کردن عیوب استخوانی می باشد. به این منظور نانوذرات ولاستونیت و فورستریت با روش سل ژل ساخته شده و دوغاب موردنظر با نسبت های مختلف 10، 15 و 20 درصد وزنی فورستریت آماده شد. پس از افزودن پلی وینیل الکل با نسبت وزنی مشخص، اسفنج ها به دوغاب آغشته گشته و سپس به منظور تف جوشی در دمای 1300 درجه سانتی گراد به مدت 3 ساعت قرار گرفتند. به منظور شناسایی ساختار فازی و تعیین اندازه دانه نانوپودر و داربست های تولیدی، از آزمون پراش پرتو ایکس (XRD) استفاده شد. هم چنین به منظور بررسی خواص مکانیکی، داربست ها تحت آزمون استحکام فشاری قرار گرفتند. میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) جهت بررسی شکل و اندازه ذرات و دانه های پودرهای ولاستونیت استفاده گردید و اندازه ذرات در حدود 35 نانومتر محاسبه شد. به منظور مطالعه مورفولوژی و سطح نمونه ها قبل و بعد از قرارگیری در محلول شبیه سازی شده بدن از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بهره گرفته شد. هم چنین آنالیز عنصری با تفکیک انرژی پرتو ایکس (EDX) برای مشخص کردن ترکیب شیمیایی داربست ها مورد استفاده قرار گرفت. جهت ارزیابی زیست فعالی نمونه ها از آزمون غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن (SBF) استفاده شده و سپس از تکنیک طیف سنجی نشری نوری زوج پلاسمایی القایی (ICP-OES) و بررسی میزان رهایش یون های کلسیم، فسفر و منیزیم استفاده شد. آزمون MTT نیز جهت بررسی سمیت داربست ها انجام گرفت. نتایج نشان داد که داربست های متخلخل سه بعدی دارای قطر متوسط حفرات µm 500-200 و درصد تخلخل 69 تا 78 درصد می باشند. با افزایش درصد فورستریت و افزایش دمای زینتر تا 1300 درجه سانتی گراد، خواص مکانیکی داربست ها افزایش یافت. هم چنین نتایج آزمون های زیست فعالی، تشکیل لایه آپاتیت برروی سطح داربست ها را تایید کرد. نتایج آزمون MTT نیز عدم سمیت داربست ها و رشد و تکثیر سلول ها را نشان داد. بنابراین افزایش نانوذرات فورستریت سبب بهبود خواص مکانیکی و بیولوژیکی داربست های ولاستونیت گشته و این داربست های کامپوزیتی گزینه مناسبی جهت کاربردهای مهندسی بافت استخوان می باشند. کلمات کلیدی داربست، ولاستونیت، فورستریت، خواص مکانیکی، زیست فعالی، زیست سازگاری.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی