Skip to main content
SUPERVISOR
Saied Nouri-Khorasani
سعید نوری خراسانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Abdolrahman Omidinia Anarkoli
عبدالرحمان امیدی نیاانارکولی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390

TITLE

Fabrication and Morphological Study of Electrospun Poly (vinyl alcohol) - Gelatin –Sodium Alginate Nanofiber for Tissue Engineering Application
Recently electrospinning technique ha attractedgreatattentio a the simplest and least expensive mea iproducing polymer nanofiber with diameter ranging fromnano to micro scale. Alginate (Alg) i aabundant,nontoxic, nonimmunogenic, and biodegradable polymer derived from marine brow algae, one of themajor components of ECMs in human tissue. Since Alg is a hydrophilic polymer, Alg-based material facilitate uniform cell seeding and cell ingrowth into the matrix. Alg is also known to breakdown to simpler glucose type residue which i completely bioabsorbable . Alg has been studied extensively owing to its unique tissue compatibility and applicatio i tissue engineering, including the regeneration of skin, Cartilage, bone, liver, and cardiac tissue. Poly (vinyl alcohol)(PVA) is a semi crystalline polymer that is biocompatible and water-soluble, and it has a good formation ability for fibrou materials. It flexibility and toughne are good, so it is a typical synthetic polymer that is used to improve the physical propertie through mixing with other material that have poor physical properties. PVA with functional grou i useful i practical investigatio of functional polymer because of its easy preparatio as a bulk material, films, and fibers. Gelatin (Gel) is a natural biodegradable polymer derived from collagens that contains many functional groups (glycine, proline, glutamic acid, hydroxyproline, arginine, alanine, aspartic acid, and other amino acids). Owning to its excellent biocompatibility and biodegradability properties, Gel has been widely used and studied in regards to many biomedical applications,including wound or burn dressings; surgical treatments; tissue engineering of bone,skin, and cartilage.The aim of this thesis was to fabricate PVA-Gel-Alg nanofiber via electrospinning method. First, the spinnability of PVA solutio wa observed. Traarent solutions of PVA were prepared by dissolving PVA in DW at about 80°C, with continuous stirring for 2–3 h. I regard to the formatio of continuou and uniform nanofibers observed by optical microscopy photographs, the solutions with concentrations of 15%, applied voltage of 13.5 kV, flow rate of 0.6 mL/hr and TCD of 13.5 cm were found to be spinnable and produce smooth and uniform nanofiber. These process parameter were used for all next exprimens. Pure Alg aqueous solution can’t be electrospun. No continues jet were formed at equal or less than 2 wt.% of Pure Alg solution polymer concentration while above this concentration the solution viscosity is too high for electrospinning process. Good morphology and beadfree nanofiber were obtain by electrospinning of PVA/ Alg with 16.5 wt.% total polymer concentration (15 wt% PVA and 1.5 wt% Alg). Regarding Alg solution will precipitate under pH = 3.5, Acetic acid were use to make blended solutio with different pH, particularly 3,4 and 5. To made PVA/Gel solution at these pH, precise amount of Gel was added to 15 wt% PVA to made PVA/Gel solution at 1, 3 and 5 wt% Gel concentration. PVA/Gel could successfully be electrospun at 3 wt% of Gel on pH = 3. Then this solution was added to PVA/Alg solution at 70:30, 50:50 and 30:70 volume ratio to made PVA-Gel-Alg electrospinning solution and it observed that the best morphology and bead free nanofiber could be obtain from the solution with volume ratio of 30:70 (PVA/Alg : PVA/Gel ). In
اخیرا فرایند الکتروریسی به عنوان یکی از روشهای موثر و در عین حال ساده برای تولید الیاف در مقیاس نانو و میکرو مورد توجه قرار گرفته است.سدیم آلژینات (Alg ) یک نوع پلیمر طبیعی غیر سمی ، همچنین زیست سازگار و تخریب پذیر میباشد. پلی وینیل الکل (PVA ) نیز از پلیمر های سنتزی و زیست سازگار است که خواص مکانیکی قابل توجهی دارد به همین دلیل از PVA و Alg در مهندس بافت و ساخت داربست های زیست تخریب پذیر استفاده ی فراوانی می شود. از طرفی ژلاتین(Gel) یکی از زیر شاخه های کلاژن می باشد که سهم عمده ای در ساختار شبکه خارج سلولی دارد و می تواند نقش بسزایی در رشد ، تقسیم و چسبندگی سلول ها داشته باشد.تا کنون گزارشی از ساخت داربست ترکیبی Gel–Alg–PVA منتشر نشده و با توجه به خواص ذکر شده انتظار می رود این نوع داربست نانو لیفی پتانسیل های قابل توجهی در کاربرد های مهندسی بافت به خصوص زخم پوش ها داشته باشد. از آنجایی که آلژینات به تنهایی قابلیت الکتروریسی ندارد برای انجام پژوهش حاضر ابتدا به انتخاب یک پلیمر ثانویه جهت مخلوط نمودن با Alg پرداخته شدکه به دلیل ویژگی ها ی خاص و مطلوب PVA ، این پلیمر به عنوان پلیمر ثانویه انتخاب شد سپس بهترین غلظت برای تولید نانوالیاف یکدست و بدون گره برای PVA خالص بدست آمد. در مرحله ی بعد Alg به PVA اضافه شد و به دلیل حساسیت Alg به اسیدی بودن محیط و تشکیل رسوب pH محلول به کمک دستگاه pH متر به دقت کنترل می شد. پس از تعیین بهترین نسبت برای ریسندگی Alg همرا ه با PVA که به کمک بررسی تصاویر میکروسکوپ الکترونی و نوری انجام شد و به ترتیب 5/1 و 15 (%w/v) بود همین کار برای Gel نیز تکرار شد و غلظت 3 (%w/v) برای ژلاتین بدست آمد درحالی که غلظت PVA همان 15 (%w/v) بود.. به دلیل برقراری پیوند های هیدروژنی بین Gel ، Alg و PVAمورفولوژی نانوالیاف بدست آمده نسبت به نمونه های خالص Gel و Alg دارای قطره و گره ی کمتری بود. بهترین روش برای ساخت محلول Alg–Gel–PVA جهت الکتروریسی اضافه کردن مستقیم Gel به محلول Alg–PVA بود که به دلیل تاثیر بین ملکولی Gel و Alg و در نتیجه ژل شدن محلول امکان افزایش غلظت پلیمر های Alg و Gel به ترتیب تا 5/1 و 3 (%w/v) فراهم آمد. قطر متوسط نانوالیاف تولید شده از این روش به کمک نرم افزار پردازش تصویر Image Jاز تصاویر SEM ، 150 نانومتر بدست آمد.نتایج آنالیز FTIR نیز برای نشان دادن احتمال تشکیل پیوند های هیدروژنی بین گروه های عاملی Gel ، Alg و PVA به کار گرفته شد که گستردگی طول موج ها در محدوده ی 1- cm 3130 تا 1- cm 3560 به همین معنی می باشد. پس از بررسی خواص مکانیکی داربست های تولید شده مشخص شد نانو الیاف Alg–Gel–PVA دارای مدول یانگ (MPa) 157/0 ، استحکام کششی (MPa) 583/1و میزان کشش تا نقطه ی پارگی (%)28 می باشد که در مقایسه با تحقیقات مشابه صورت گرفته در قبل نتایج قابل قبولی می باشد. واژگان کلیدی: الکتروریسی ، پلی (وینیل الکل ) ، ژلاتین ، آلژینات ، نانوالیاف ، مهندسی بافت

ارتقاء امنیت وب با وف بومی