Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad taghi Jafari,Taghi Khayamian,Alireza Najafi chermahini
محمد تقی جعفری (استاد راهنما) تقی خیامیان (استاد راهنما) علیرضا نجفی چرمهینی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ali Khani
علی خانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1393

TITLE

Design and fabrication and evaluation of polycaprolactone-metronidazole scaffolds embedded with mesoporous silica KIT-5 for bone tissue engineering application and drug release investigation of scaffolds
In this study, metronidazole-load polycaprolactone(PCL) scaffolds with controlled drug delivery were fabricated by electrospinning technique. Nanofibers scaffolds with various contents of mesoporous silica nanoparticles (M) KIT-5 (0 %, 3%, 5 %, and 8 % relative to polymer mass) embedded into the drug-load polycaprolactone were fabricated. The optimum values of the parameters that effect the electrospinning process were obtained by using Taguchi experimental design. The highest content of KIT-5 that couldn’t change optimum condition of electrospinning was 8% relative to polymer mass. The KIT-5 was homogenously hybridized with the metronidazole-load PCL polymer, however, their intrinsic characteristics were preserved. incorporating of KIT-5 to metronidazole-load PCL, resulted exceptional reducing in fibers diameter (445 nm to 365 nm), improving water uptake (%14.18 to %35.6), contact angle (126 0 to 83.9 0 ), improving drug encapsulation efficiency, degradation rate, bioactivity and mechanical properties. Metronidazole released in a controlled manner during 14 days. Thus, controlled release of antibacterial drug can prevent the colonization of anaerobic microorganisms. Cell assessment exposed the potentials of KIT-5 contents to support osteoconductivity of membranes and attachment of MG-63 cells. Moreover, viability assay confirmed that after 7 days of culture, membranes containing of KIT-5, obviously improved cell proliferation by increasing the KIT-5 contents compared to pure PCL membrane. These findings suggest that KIT-5 embedded into drug-load polycaprolactone nanofibers have excellent potential as a scaffold for bone tissue engineering.
در این پژوهش، با استفاده از پلیمر زیست تخریب پذیر پلی کاپرولاکتون حاوی داروی آنتی باکتریال مترونیدازول و درصد های وزنی متفاوت از نانو سیلیکای سه بعدی متخلخلKIT-5 (0، 3، 5 و 8 درصد وزنی)، داربست هایی جهت کاربرد در مهندسی بافت استخوان به روش الکتروریسی ساخته شد. به این منظور، در ابتدا با استفاده از طراحی آزمایش تاگوچی، مقادیر بهینه ی پارامترهای موثر در فرایند الکتروریسی به دست آمد و سپس حداکثر مقدار نانو ذرات سیلیکای متخلخل KIT-5 مورد استفاده اندازه گیری شد. از آنجا که نرخ تخریب پایین و آب گریزی پلیمرهای سنتزی، از محدودیت های کاربرد آن ها در مهندسی بافت است، داربست هایی از پلیمر سنتزی پلی کاپرولاکتون ساخته شد و اثرات آن ها بر چسبندگی و تکثیر سلول، خواص مکانیکی، تغییرات مورفولوژی داربست ها، زیست فعالی و نرخ تخریب پلیمر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج، کاهش قطر الیاف داربست ها را با افزایش نانو ذرات نشان دادند به نحوی که قطر الیاف پلی کاپرولاکتون خالص از 99±445 نانومتر با افزودن 5 درصد وزنی نانوذرات سیلیکا به 99± 368 کاهش یافت. به علاوه، ارتقا و بهبود در جذب آب و زاویه ترشوندگی، افزایش نرخ تخریب و زیست سازگاری داربست ها با افزایش درصد وزنی نانو ذرات سیلیکای متخلخل، از دیگر نتایج حاصل شده از این پژوهش بود. استحکام کششی از0/6 مگاپاسکال به 7/11مگاپاسکال برای نمونه حاوی 5 درصد نانو سیلیکای متخلخل افزایش یافت. رهایش داروی مترونیدازول تا مدت 14 روز ادامه داشت که با توجه به طول دوره درمان بافت سخت استخوان، این مدت زمان بسیار مناسب است. نتایج حاصل از تست سمیت سلولی MTT برروی داربست ها با استفاده از سلول های استخوان ساز MG-63 ، پس از گذشت یک، سه و هفت روز توانایی رشد سلول ها و عدم ایجاد سمیت را نشان داد. همچنین، مورفولوژی و چسبندگی سلول ها، پس از گذشت یک و هفت روز از زمان کشت توانایی بالای چسبندگی و ازدیاد این سلول ها را با افزایش نانو ذرات سیلیکا نشان داد. در مجموع، از برتری پژوهش حاضر با دیگر مطالعات صورت گرفته می توان به بارگزاری نانو سیلیکای سه بعدی متخلخلKIT-5 و داروی آنتی باکتریال مترونیدازول در پلی کاپرولاکتون اشاره کرد که توانست باعث رفع محدودیت های پلیمر پلی کاپرولاکتون از جمله آب دوستی، نرخ تخریب، زیست فعالی، چسبندگی و رشد سلول ها در مهندسی بافت گردد و نشان داد داربست های طراحی وساخته شده، پتانسیل بالایی در کاربردهای مهندسی بافت استخوان دارند. همچنین، رهایش کنترل شده داروی آنتی باکتریال مترونیدازول پس از به کارگیری داربست ها، می تواند باعث جلوگیری از عفونت پس از جراحی گردد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی