Skip to main content
SUPERVISOR
رحمت اله عمادي (استاد راهنما) سيد محمد رضوي (استاد راهنما)
 
STUDENT
Leila Ghorbanian
ليلا قربانيان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1386

TITLE

Fabrication and evaluation of structural, strength and bioactivity properties of fibroin-diopside nanocomposite scaffolds for bone tissue engineering applications
Novel freeze-dried porous composite scaffolds of silk fibroin-diopside were prepared from natural polymer of silk fibroin (SF) as a matrix and from diopside nanoceramic as a bioactive reinforcing agent through a modified freeze-drying method. Considering the superiority of both diopside and SF in terms of mechanical and biochemical properties (in comparison to similar ceramics and polymers, especially in maxillofacial specific applications), we investigated the effect of diopside nanoparticle contents in 20%, 30% and 40% nanocomposites of silk fibroin-diopside. In this study, we used silk fibroin and diopside by considering the biocompatibility and osteoconductivity of these in access materials, more importantly, their efficiency in maxillofacial bone regeneration, also their reproducibility and ease of fabricationMicrostructure studies illustrated that the bioactive diopside nanoparticles were distributed throughout the fibroin matrix. Enough porosity (at least 70% for 40% composite scaffolds), desired surface properties (excellent water uptake capacity and water contact angle), high mechanical strength (compressive module of 3.5 MPa and compressive strength of 0.39 MPa) and acceptable in vitro biocompatibility features (MC 3 T 3 preosteoblast cell attachment and growth) were achieved during the fabrication of the nanocomposite scaffolds without any extra hazardous modifications. it seems that the biocompatible diopside/SF nanocomposite can efficiently act as a peri-implant biomaterial in oral reconstruction surgeries and potentially can regenerate the new bone in defects of maxillofacial regions. It was hypothesized that embedding diopside nanoparticles within the walls of silk pores would enhance the mechanical properties and improve the wettability of silk fibroin matrix. Therefore, the effect of different amounts of diopside powders on the structure, strength and hydrophilicity of the fabricated composite scaffolds were examined. Keywords: Silk fibroin, Nanocomposite, Diopside, Bone tissue engineering scaffold
چکيده کاربرد کامپوزيت ها به عنوان بيوماده در مصارف بازسازي بافت هاي زنده آسيب ديده موضوع بسياري از تحقيقات جديد در کاربردهاي پزشکي و دندانپزشکي است . در اين پژوهش، تلاش جهت توليد داربست نوين نانوکامپوزيتي فيبروين ابريشم-ديوپسيد و بررسي خواص آن از نظر کاربرد مهندسي بافت استخوان صورت گرفت. ابتدا با استخراج فيبروين ابريشم از پيله کرم ابريشم، محلول آبي فيبروين ابريشم ساخته شد. صحت فرايند چسب زدايي و دستيابي به فيبروين با خواص مطلوب جهت کاربرد مورد نظر بررسي شد. همچنين به روش سل-ژل اصلاح شده، نانوبيوسراميک ديوپسيد براي اولين بار ساخته شد و مشخصه يابي هاي لازم جهت تاييد نانو بودن اندازه ذرات صورت پذيرفت. سپس ساخت بهترين داربست کامپوزيتي از نظر ساختاري، مورفولوژيک و بيولوژيک به روش خشک کردن انجمادي [1] مدنظر قرار گرفت. داربست هاي مختلفي با نسبت هاي مختلف پليمر-سراميک (20%، 30% و 40% وزني) و با اصلاح روش توليد، تهيه و مقايسه شدند. آزمون هاي متعددي ترتيب داده شد و از آن جمله مورفولوژي داربست ها توسط تصاوير ساخته شده با ميکروسکوپ الکتروني روبشي (SEM)، آبدوستي داربست ها توسط زاويه تماس آب و گنجايش جذب آب، وضعيت تخلخل نمونه ها توسط دستگاه تخلخل سنج جيوه اي، زيست فعالي با غوطه وري در محلول شبيه سازي شده بدن (SBF) و رفتار سلول هاي پراستئوبلاست [2] در تماس با اين داربست ها مورد مطالعه قرار گرفت. همچنين از آزمون پراش پرتو ايکس، تصويربرداري توسط ميکروسکوپ الکتروني عبوري ((TEM، آناليز عنصري EDS، طيف سنجي مادون قرمز (FTIR)، آناليز حرارت سنجي ((TGA نيز بهره گرفته شد و خواص مکانيکي داربست ها مورد ارزيابي قرار گرفت. نانوسراميک ديوپسيد با ابعاد نانومتري (حدود 40 نانومتر) به همراه محلول فيبروين ابريشم با غلظت مناسب (5/5 تا 5/6 درصد)، بدون استفاده از روش هاي مخاطره آميز و تنها با کنترل پارامترهاي توليد، مناسب ترين داربست ها از نظر دارا بودن ساختار صفحه بتايي (بدون استفاده از متانول و ساير القاء کننده ها)، خواص سطحي مناسب (اصلاح سازي سطح توسط افزودن پرکننده)، توزيع ذرات در زمينه (بدون استفاده از سورفاکتانت) و با تخلخل کافي (بدون استفاده از تخلخل ساز) توليد شد. نتايج حاصل از ارزيابي هاي مختلف، مويد مناسب بودن داربست کامپوزيتي جديد از نظر ساختاري، زيست فعالي ، زيست سازگاري و خواص مکانيکي براي مصارف مهندسي بافت استخوان است. ميانگين ميزان تخلخل ها در نمونه هاي کامپوزيتي حداقل 70% به دست آمد. گنجايش جذب آب در داربست هاي کامپوزيتي متناسب با محتواي نانوسراميک موجود در آن ها افزايش نشان داد (به طور ميانگين 708% درصد در مورد کامپوزيت هاي 40% ديوپسيد-فيبروين) و اين ويژگي به همراه کاهش زاويه تماس آب (تا حد 57 درجه)، تاثير مناسبي بر چسبندگي و رشد سلول هاي MC 3 T 3 -E 1 نشان داده است. زيست فعالي داربست ها با مشاهده سطح داربست هاي غوطه ور شده در زير ميکروسکوپ الکتروني و بررسي توسط پراش پرتو ايکس و طيف سنجي مادون قرمز و تغييرات pH و غلظت يون مويد بيشترين خاصيت زيست فعالي در داربست هاي 40% است. با اين حال در ميان داربست هاي ساخته شده به روش مذکور، بهترين داربست کامپوزيتي، داربست نانوکامپوزيتي فيبروين ابريشم/ديوپسيد 20% است زيرا حاوي مقاديري از عامل تقويت کننده زيست فعال است و در عين حال بيشترين تخلخل را در ميان داربست هاي مختلف کامپوزيتي داراست( حدود %87) و همچنين نسبت به داربست هاي خالص فيبروين ابريشم ترشوندگي و خواص مکانيکي (مدول فشاري 5/3 مگاپاسکال و استحکام فشاري حدود 39/0 مگاپاسکال) بسيار بهتري دارد. کلمات کليدي: داربست مهندسي بافت استخوان، نانوکامپوزيت، فيبروين ابريشم، ديوپسيد [1] Freeze drying [2] Preosteoblast

ارتقاء امنیت وب با وف بومی