Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Ahmadian
مهدي احمديان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Shirin Esmaili
شيرين اسماعيلي

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 هاي اخير تقاضا براي استفاده از بيومواد به عنوان جايگزين بافت و ارگان هاي آسيب ديده بدن افزايش يافته است. هم چنين پيشرفت عظيمي در زمينه ي مواد پزشکي صورت گرفته است که به علت استفاده از بيوسراميک ها در ترميم و بازسازي استخوان مي باشد. يکي از روش هاي مهندسي بافت شامل استفاده از مواد مهندسي با ميزان تخلخل بالا مي باشد، که داربست ناميده مي شود. چالشي که در برابر مهندسين بافت وجود دارد مربوط به ترکيب پيچيده خواص موردنياز براي داربست هاي ايده آل مي باشد. اگرچه سراميک ولاستونيت زيست فعالي و زيست سازگاري بالايي دارد ولي مطالعات نشان داده است که سرعت تخريب آن بالا بوده و استحکام مکانيکي آن نيز پايين مي باشد. نتايج نشان مي دهد که با افزودن مواد مناسب به ولاستونيت مي توان خواص مکانيکي، فيزيکي و زيستي آن را کنترل نمود. سراميک فورستريت نه تنها خواص مکانيکي بهتري نسبت به ولاستونيت داشته بلکه فورستريت نانومتري توانايي تشکيل آپاتيت روي سطح خود را نيز دارد. هدف از پژوهش حاضر، ساخت داربست سه بعدي ولاستونيت-فورستريت با روش اسفنج پليمري براي پر کردن عيوب استخواني مي باشد. به اين منظور نانوذرات ولاستونيت و فورستريت با روش سل ژل ساخته شده و دوغاب موردنظر با نسبت هاي مختلف 10، 15 و 20 درصد وزني فورستريت آماده شد. پس از افزودن پلي وينيل الکل با نسبت وزني مشخص، اسفنج ها به دوغاب آغشته گشته و سپس به منظور تف جوشي در دماي 1300 درجه سانتي گراد به مدت 3 ساعت قرار گرفتند. به منظور شناسايي ساختار فازي و تعيين اندازه دانه نانوپودر و داربست هاي توليدي، از آزمون پراش پرتو ايکس (XRD) استفاده شد. هم چنين به منظور بررسي خواص مکانيکي، داربست ها تحت آزمون استحکام فشاري قرار گرفتند. ميکروسکوپ الکتروني عبوري (TEM) جهت بررسي شکل و اندازه ذرات و دانه هاي پودرهاي ولاستونيت استفاده گرديد و اندازه ذرات در حدود 35 نانومتر محاسبه شد. به منظور مطالعه مورفولوژي و سطح نمونه ها قبل و بعد از قرارگيري در محلول شبيه سازي شده بدن از ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM) بهره گرفته شد. هم چنين آناليز عنصري با تفکيک انرژي پرتو ايکس (EDX) براي مشخص کردن ترکيب شيميايي داربست ها مورد استفاده قرار گرفت. جهت ارزيابي زيست فعالي نمونه ها از آزمون غوطه وري در محلول شبيه سازي شده بدن (SBF) استفاده شده و سپس از تکنيک طيف سنجي نشري نوري زوج پلاسمايي القايي (ICP-OES) و بررسي ميزان رهايش يون هاي کلسيم، فسفر و منيزيم استفاده شد. آزمون MTT نيز جهت بررسي سميت داربست ها انجام گرفت. نتايج نشان داد که داربست هاي متخلخل سه بعدي داراي قطر متوسط حفرات µm 500-200 و درصد تخلخل 69 تا 78 درصد مي باشند. با افزايش درصد فورستريت و افزايش دماي زينتر تا 1300 درجه سانتي گراد، خواص مکانيکي داربست ها افزايش يافت. هم چنين نتايج آزمون هاي زيست فعالي، تشکيل لايه آپاتيت برروي سطح داربست ها را تاييد کرد. نتايج آزمون MTT نيز عدم سميت داربست ها و رشد و تکثير سلول ها را نشان داد. بنابراين افزايش نانوذرات فورستريت سبب بهبود خواص مکانيکي و بيولوژيکي داربست هاي ولاستونيت گشته و اين داربست هاي کامپوزيتي گزينه مناسبي جهت کاربردهاي مهندسي بافت استخوان مي باشند. کلمات کليدي داربست، ولاستونيت، فورستريت، خواص مکانيکي، زيست فعالي، زيست سازگاري.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی