Skip to main content
SUPERVISOR
ژاله ورشوساز (استاد راهنما) محمدحسین فتحی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyed Mohsen Latifi
سید محسن لطیفی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1388

TITLE

Design, fabrication and characterization of drug delivering injectable nanobiocomposite based on chitosan – beta-glycerophosphate / hydroxyapatite-silica for bone regeneration
The aim of this work was to synthesize and evaluate a multifunctional chitosan - beta-glycerophosphate (?-GP) / hydroxyapatite - silica nanocomposite hydrogel for bone defect regeneration, so that to be injectable at room temperature, thermogelling at human body temperature, bioactive, biodegradable, local antibiotic releasing and facilitating bone regeneration. Phosphoric pentoxide, calcium nitrate tetrahydrate, and tetraethylorthosilicate were used as precursors for synthesis of hydroxyapatite - silica nanocomposite powder (reinforcement phase). Also, chitosan and ?-GP were used for synthesis of the matrix of the nanocomposite hydrogel. Obtained products were characterized by techniques such as X-ray diffraction (XRD), Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), inductively coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP), N 2 adsorption–desorption isotherms (BET), scanning electron microscopy (SEM), transmission electron spectroscopy (TEM), and UV spectrophotometer. Synthesized hydroxyapatite -10 Wt. % silica (HA-10S) nanocomposite powder in the presence of the acid catalyst with the most calcium ions release was selected as the optimized composition of the reinforcement phase. Results indicated the incorporation of SiO 4 4- into the hydroxyapatite tructure, and the creation of a discontinuous silica layer on its surface, which led to improve dissolution behavior and bioactivity of nanophase hydroxyapatite and also the increase of its resistance to dissolution in the acidic environment (2 M HCl). Investigation of the effect of the presence and the content of HA-10S in nanocomposite hydrogels showed that the presence of HA-10S in nanocomposite hydrogels led to a faint increase in physiological pH of based hydrogel (chitosan - ?-GP) and also its gelling time at 37°C decreased from 90 S to 60S. Moreover, the presence of HA-10S in nanocomposite hydrogels led to bioactivity and improvement of their mechanical properties and their biocompatibility. However, nanocomposite hydrogel including 10 Wt. % HA-10S nanocomposite powder (CH.?-10HA.10S) had the most elastic modulus and also precipitated apatite on its surface was more monotonous and more continuous. It was attributed to more homogenous distribution of HA-10S nanocomposite powder in the matrix of CH.?-10HA.10S. Investigation of ciprofloxacin release from nanocomposite hydrogels showed that they could release this drug into a controlled manner over a long period of time (more than two months) in phosphate buffered saline ( pH 7.4). Also, the entrapping of ciprofloxacin into the agglomerated HA-10S nanocomposite powder had an important role in decreasing its release rate and in increasing its period of release time.
هدف از پژوهش حاضر؛ ساخت و ارزیابی هیدروژل نانوکامپوزیتی متشکل از کیتوسان - بتا گلیسروفسفات و پودر نانوکامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت- سیلیکا با اهداف چند منظوره جهت کاربرد در بازسازی نقایص استخوانی بود، به گونه ای که به طور هم زمان از ویژگی ها و قابلیت های تزریق در دمای محیط و ژل شدن در دمای محیط بدن، زیست فعالی، زیست تخریب پذیری، رهایش داروی آنتی بیوتیک به صورت موضعی و نیز تسهیل فرایند بازسازی استخوان، برخوردار باشد. از پیش سازه های پنتا اکسید فسفر، کلسیم نیترات تترا هیدرات و تترا اتیل اورتوسیلیکات جهت تولید پودر نانوکامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت - سیلیکا (فاز تقویت کننده) استفاده شد. همچنین، از کیتوسان و بتا گلیسروفسفات جهت ساخت زمینه هیدروژل های نانوکامپوزیتی استفاده شد. مشخصه یابی محصولات تولیدی با استفاده از دستگاه هایی همچون پراش پرتو ایکس، طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه، طیف سنجی تفکیک انرژی پرتو ایکس، طیف سنجی پلاسمای جفت شده القایی، جذب و واجذب گاز نیتروژن با روشBET، میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری و UV اسپکتروفوتومتر انجام شد. پودر نانوکامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت - سیلیکا حاصل از کاتالیزور اسیدی با میزان 10 درصد وزنی سیلیکا (HA-10S)، به علت دارا بودن بالاترین میزان رهایش یون کلسیم، به عنوان ترکیب بهینه از فاز تقویت کننده انتخاب شد. نتایج حاصل از ارزیابی این پودر، اصلاح سازی سطح هیدروکسی آپاتیت توسط لایه ایی از سیلیکای آمورف غیریکپارچه و نیز حضور گروه سیلیکاتی را در ساختار هیدروکسی آپاتیت تایید کرد. این موضوع منجر به بهبود خواص انحلالی و زیست فعالی نانو پودر هیدروکسی آپاتیت و نیز افزایش پایداری آن در محیط اسیدی (اسید کلریدریک 2 مولار) شد. بررسی تاثیر حضور و میزان پودر نانوکامپوزیتی HA-10S در هیدروژل های نانوکامپوزیتی نشان داد؛ حضور پودر نانوکامپوزیتی HA-10S در هیدروژل های نانوکامپوزیتی، ضمن افزایش مختصر pH هیدروژل پایه در محدوده فیزیولوژیک، زمان ژل شدن آن را در دمای 37 درجه سانتیگراد از 90 ثانیه به 60 ثانیه کاهش می دهد. علاوه بر این، حضور ذرات پودر نانوکامپوزیتی HA-10S در هیدروژل های نانوکامپوزیتی منجر به بهبود خواص مکانیکی، ایجاد خاصیت زیست فعالی و بهبود زیست سازگاری آن ها شد. با این وجود، هیدروژل نانوکامپوزیتی با 10 درصد وزنی پودر نانوکامپوزیتی HA-10S نسبت به کیتوسان (CH.?-10HA.10S)، از بیشترین ضریب کشسانی و نیز توزیع یکنواخت تر و یکپارچه تر آپاتیت رسوبی در سطح برخوردار بود. این موضوع به توزیع یکنواخت تر پودر نانوکامپوزیتی HA-10S در زمینه هیدروژل نانوکامپوزیتی CH.?-10HA.10S نسبت داده شد. ارزیابی رهایش داروی سیپروفلوکساسین از هیدروژل های نانوکامپوزیتی نشان داد؛ هیدروژل های مذکور از قابلیت مناسب برای رهایش کنترل شده و طولانی مدت داروی سیپروفلوکساسین (بیش از دو ماه) در محیط محلول نمکی بافری فسفات () برخوردارند. علاوه بر این، محبوس شدن دارو در بین ذرات کلوخه ایی پودر نانوکامپوزیتی HA-10S به عنوان یک عامل مهم در کاهش سرعت رهایش و افزایش بازه زمانی رهایش داروی سیپروفلوکساسین ایفای نقش کرد. کلید واژه ها: کیتوسان، هیدروکسی آپاتیت، سیلیکا، سیپروفلوکساسین، تزریق پذیری، هیدروژل، بازسازی استخوان

ارتقاء امنیت وب با وف بومی