Skip to main content
SUPERVISOR
Rahmatollah Emadi,Mahshid Kharaziha-esfahani
رحمت اله عمادي (استاد راهنما) مهشيد خرازيهاي اصفهاني (استاد مشاور)
 
STUDENT
Yasamin Hosseini
سيده ياسمين حسيني

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392
Repair and regeneration of tissue engineering in different organs, including bone defects is important. Bone tissue engineering, develops structures that follow from natural bone environment to provide biological responses in order to regenerate bone defects. According to nanocomposite fibrous structure of bone, synthesis of polymer matrix scaffold that filled with ceramic as filler can be effective. Electrospinning is an effective method to synthesis of fibrous scaffolds that they are similar to extra cellular matrix. In this research, we prepared diopside nanopowder by sol-gel method and XRD pattern of powder showed good agreement with the standard card of diopside (JCDP:00-019-0239) confirming the synthesize of pure diopside powder without any second phase. According to Modified Scherrer Equation , the crystallite size of diopside powder was in the range of 32 nm. TEM image also confirmed that diopside nanopowder had uniform particles with width distribution (53.63 ± 26 nm). In the following, we developed polycaprolactone-diopside nanocomposite fibrous scaffold with difference diopside contents. In order to distinguish the optimum fibrous scaffold, fibers morphology, mechanical properties, degradation rate and bioactivity were evaluated. Due to the low hydrophilicity of synthetic polymers, the optimum scaffold of polycaprolactoe-diopside was modified by using gelatin. In the following, the effects of this structure on the scaffold morphology, physical properties, growth and cell adhesion was evaluated. The results showed, average fiber size was reduced from 260 ± 74.7 to 816.81 ± 101.5 depending on the diopside content. Furthermore, diopside nanoparticle could significantly improve hydrophilicity, bioactivity. In fibrous polycaprolactone-3 wt. % diopside scaffold, ultimate tensile strength enhanced from 0.6 ± 0.1 MPa to 4.9 ± 0.1 MPa, strain at break enhanced from 33.9 ± 7.5 % to 101.0 ± 4.0 % and Tensile modulus enhanced from 5.3 ± 0.9 MPa to 9.8 ± 0.35 MPa that was selected as Optimized scaffold. Due to the agglomeration of nanoparticles at high diopside content, mechanical properties were decreased. Surface modification of polycaprolactone-diopside scaffold by using gelatin, after swelling in water/acetone for 20 min leaded to decrease water contact angle and from 109.4 ± 0.5 degree to 65.9 ± 1.6 degree and increased cell adhesion. So, polycaprolactone- 3 wt. % diopside-gelatin nanocomposite fibrous scaffold with controllable mechanical and biological properties, can be suitable in order to repair of bone defects. Keywords: Bone Tissue Engineering, Electrospinning, Polycaprolactone, Diopside nanoparticles, Gelatin.
چکيده مهندسي بافت در ترميم و بازسازي اعضاي مختلف بدن، از جمله نواقص استخواني از اهميت ويژه اي برخوردار است. هدف از مهندسي بافت استخوان، توسعه ي ساختارهايي است که از محيط بافت استخوان طبيعي تقليد کرده تا پاسخ هاي بيولوژيکي مناسب را به منظور ترميم بافت آسيب ديده فراهم آورند. با توجه به ساختار ليفي نانوکامپوزيتي زمينه استخوان، ساخت داربست نانوکامپوزيتي زمينه پليمري با پرکننده ي نانومتري مي تواند در جهت بهبود و التيام سريع تر عضو بيمار مؤثر باشد. فرآيند الکتروريسي يکي از روش هاي مؤثر براي ساخت داربست هاي ليفي است که شباهت زيادي به ماتريکس خارج سلولي دارند. در اين پژوهش، با استفاده از الگوي به دست آمده از پراش پرتو ايکس پودر سنتز شده به روش سل-ژل و مقايسه با کارت استاندارد ديوپسايد ((JCDP:00-019-0239، تشکيل پودر ديوپسايد خالص به اثبات رسيد. با استفاده از روش شرر اصلاح شده اندازه دانه حدود nm 32 و با توجه به تصاوير ميکروسکوپ الکتروني عبوري، اندازه ذرات در محدوده m26 ± 63/53 تخمين زده شد. پس از آن، داربست ليفي نانو کامپوزيتي پلي کاپرولاکتون-ديوپسايد با درصدهاي مختلف وزني 1، 3، 5 و 7 از نانو پودر ديوپسايد به منظور بررسي مورفولوژي الياف، خواص مکانيکي، زيست تخريب پذيري، زيست فعالي و زيست سازگاري، مورد بررسي قرار گرفت و مقدار بهينه نانو پودر ديوپسايد مورد استفاده به دست آمد. از آن جا که يکي از مهمترين محدوديت هاي پليمرهاي مصنوعي، آب دوستي ضعيف آن ها است، داربست بهينه پلي کاپرولاکتون- ديوپسايد، توسط ژلاتين، اصلاح سازي سطحي شد و اثرات اين ساختار، بر تغييرات مورفولوژي داربست، خواص فيزيکي و رشد و چسبندگي سلولي، مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج، کاهش قطر الياف داربست ليفي نانو کامپوزيتي پلي کاپرولاکتون - ديوپسايد را از nm 5/101 ± 81/816 به m7/74 ±260، با توجه به افزايش درصد وزني ديوپسايد نانومتري نشان داد. به علاوه، بهبود زيست فعالي، جذب آب و زيست سازگاري داربست ليفي پلي کاپرولاکتون با افزايش نانو پودر ديوپسايد، از ديگر نتايج به دست آمده از اين پژوهش است. در داربست ليفي حاوي 3 درصد وزني نانو پودر ديوپسايد، بهبود استحکام کششي از MPa 1/0± 6/0 به MPa 1/0± 9/4، کرنش شکست از % 5/7 ± 9/33 به % 0/4 ± 0/101 و ضريب کشساني از MPa 9/0± 3/5 به MPa 35/0 ± 8/9، مشاهده شد که به عنوان درصد بهينه از نانو پودر ديوپسايد انتخاب گرديد زيرا با افزايش بيشتر ديوپسايد و کلوخه شدن در الياف، خواص مکانيکي کاهش يافت. در ادامه غوطه ورسازي داربست پلي کاپرولاکتون- 3 درصد وزني ديوپسايد در محلول آب/استون به مدت20 دقيقه و اصلاح سازي سطحي الياف، توسط ژلاتين، منجر به کاهش چشمگير زاويه ترشوندگي از 5/0 ± 4/109 به 6/1 ± 9/65 درجه و افزايش قابليت رشد و چسبندگي سلولي گرديد. بر اين اساس، داربست ليفي پايه پلي کاپرولاکتون-3 درصد وزني ديوپسايد-ژلاتين بهينه شده در زمان تورم 20 دقيقه با خواص مکانيکي و زيستي قابل کنترل، مي تواند داربست مناسبي جهت ترميم عيوب در مهندسي بافت سخت استخواني باشد. کلمات کليدي : مهندسي بافت استخوان، الکتروريسي، پلي کاپرولاکتون، نانو ذرات ديوپسايد، ژلاتين.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی