Skip to main content
SUPERVISOR
Saied Nouri-Khorasani
سعید نوری خراسانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Maryam Paydar
مریم پایدار

FACULTY - DEPARTMENT

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

TITLE

Synthesis and Characterization of Physico-Mechanical Properties and Degradation Behavior of Porous Poly(glycerol-sebacate) (PGS) Scaffold for Retinal Stem Cell Using Electerospinning Technique
Human body, in spite of having high capability of regeneration, can be damaged severely. In youth, regeneration of the damaged tissues is easily done. But in higher ages, this ability degrades. So many old people or young ill ones have the dream of replacing their damaged tissues with fresh ones. Nowadays with the advancements in medical science and introducing biomaterial engineering, this dream is achievable.Tissue engineering is a combination of material biology and engineering science that introduces the relation of biological tissues in order to make advancements in tissue repair and regeneration.A bio-scaffold ca be broadly defined a a structure used to repair and regenerate damaged tissue through the cell migration into the defect site. The scaffold can be made from natural or synthetic materials. Many types of polymers (natural and synthetic) are widely used in research associated with human retinal eye disease. Poly (glycerol sebacate) (PGS) is a degradable polyester which is synthesized through a polycondensation reaction of glycerol and sebacic acid under high temperature and vacuum. Its degradation products of hydrolysisare nontoxic and undergoes natural metabolites. These properties make PGS a good candidate for cornea and retina tissues repair. In this thesis, the PGS prepolymer was synthesized by polycondensation of equimolar glycerol and sebacic acid at 120 °C under nitrogen atmosphere for 24 h. Then synthesized prepolymer was dried at 50 oCunder vacuum(200 mbar). Therefore, a viscous and traarent prepolymer was obtained which can be dissolved in different solvents. Thereafter, polymer characterization was carried out using FTIR, X-ray, and DSC. The results showed that the synthesized polymer has the properties similar to PGS that was synthesized in previously published literature. At the next step, in order to perform electrospining of the prepolymer solutions, PGS with different ratios of gelatin in asetic acid were prepared and electrospinning was performed in various time periods of the spinning, electric voltage and flow rate. Finally spinning distance of 15 cm, electric voltage of 13.5 kv and flow rate of 0.6 ml/min was selected and electrospinning of the solution with ratio of 1/1 PGS and Gelatin in acetic acid solvent (30% v) was performed. SEM and optical microscope images shown that fibers without any bead are obtained. Degradation analysis showed that after 30 days, the weight loss of the samples immersed in phosphate buffer solution was only 40%. The mechanical measurements indicated that tensile modulus of nanofiber web is 0.1 MPa, approximately equal to that of the retina tissue. Porosity and water absorption ratio of the nonofiber web was obtained to be 80% and 30% respectively. It can be deduced from the MTS results that at the first day, the cells have better adherence property than the instance sample. Observations demonstrate that there is no evidence of toxicity or impurity in the sample polymer scaffold. So for the first time a porous scaffold of PGS and gelatin is obtained using electrospinning method, witch has proper specifications for tissue engineering of retina. Key Word Condensation polymerization, poly(glycerol sebacate ), electerospinning, retina, tissue engineering
بدن انسان علی رغم استحکام و توانایی بسیار بالا در ترمیم، بسیار آسیب پذیر است. ترمیم آسیب ها در جوانی تلاش زیادی نمی خواهد اما با افزایش سن این قابلیت کاهش می یابد در نتیجه بسیاری از افراد مسن، و جوان های بیمار، رویای تعویض بافت فرسوده با بافت سالم را در سر می پرورانند. امروزه با رشد دانش پزشکی و روی کار آمدن مهندسی مواد زیستی (بیومتریال) این رویا قابل دستیابی شده است. مهندسی بافت رشته ای است که از ترکیبعلم بیولوژی مواد و علم مهندسی جهت بیان ارتباطات ساختاری بافت های فیزیولوژیکی و طبیعی پستانداران در راستای توسعه روش های نوین ترمیم بافت و جایگزین سازی بافت، توسعه یافته است. داربست های زیستی به ساختارهایی اطلاق می شود که قابلیت ترمیم و بازسازی بافت های آسیب دیده را از طریق رساندن سلول ها ، داروها یا تغذیه مولکولها ، دارا می باشند . پلیمرهای طبیعی و مصنوعی به طور وسیعی در پژوهش های مربوط به ترمیم و بازسازی بافت های چشم انسان به کار رفته اند . پلی (گلیسرول سباسات) (PGS) پلی استری تخریب پذیر است که از طریق پلیمریزاسیون تراکمی با استفاده از دمای بالا و خلاء تهیه می شود . واکنش تخریب آن از طریق هیدرولیز و تولید محصولات غیر سمی در محیط بدن است . این امر PGS را کاندیدای مناسبی برای مهندسی بافت های نرم نظیر بافت قرنیه و شبکیه ساخته است . در این پایان نامه ابتدا سنتز پلی (گلیسرول سباسات) به روش تراکمی صورت پذیرفت به این منظور مول های یکسان از گلیسرول و سباسیک اسید تحت دمای 120 درجه سانتیگراد و تحت جو نیتروژن به مدت 24 ساعت قرار گرفتند و پس از آن نمونه سنتز شده در آون خلا با خلا200میلی بار و دمای 50 درجه سانتیگراد قرار گرفت و پیش پلیمر ویسکوز و شفافی حاصل شد که قابلیت انحلال در حلال های مختلف را دارا بود . پس از سنتز مشخصه یابی پلیمر حاصل به منظور اطمینان از شرایط سنتز انجام شد . آزمون های طیف سنجی مادون قرمز ، پراش پرتو ایکس ، آنالیز عنصری و گرماسنجی روبشی تفاضلی بر روی PG انجام شد و مشخص شد پلیمر سنتز شده دارای ویژگی هایی مطابق با نتایج گزارش شده در مقالات می باشد . در مرحله بعد جهت الکتروریسی محلول پیش پلیمر ، پلی hy;(گلیسرول سباسات) با نسبت های متفاوتی از ِِِِژلاتین در حلال استیک اسید تهیه شد و در شرایط متفاوتی از فاصله ریسندگی ، ولتاژاعمالی و نرخ تغذیه الکتروریسی شد . و در نهایت فاصله ریسندگی 15 سانتیمتر ، ولتاژاعمالی 5/13 کیلو ولت و نرخ تغذیه 6/0میلی لیتر بر دقیقه انتخاب شد و الکتروریسی محلول با نسبت 1/1 از پلی(گلیسرول سباسات) به همراه ژلاتین، در حلال استیک اسید با غلظت 40% (وزنی/حجمی) انجام شد. تصاویر میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان دادند که الیافی بدون هیچ گونه چسندگی و دانه به دست آمده است. نتایج آزمون تخریب پذیری نشان داد که پس از 30 روز قرار گیری نمونه در محلول بافر فسفات 30% وزنی آن تخریب شده است. با اندازه گیری خواص مکانیکی شبکه نانو الیاف مشخص شد که مدول شبکه نانو الیاف و زیر شبکیه بسیار نزدیک و حدود 0.1 مگاپاسکال است .درصد تخلخل ومیزان جذب آب شبکه نانو الیاف 80% و 30% به دست آمد. از نتایج MTS میتوان نتیجه گرفت سلول ها در روز اول چسبندگی بهتری نسبت به نمونه شاهد داشته اند و مشاهدات حاکی از آن است که نمونه داربست پلیمری هیچ گونه سمیت و آلودگی نداشته است. بدین ترتیب برای اولین بار داربست متخلخل پلی hy;(گلیسرول سباسات) به همراه ژلاتین به روش الکتروریسی با خواص مطلوب برای مهندسی بافت شبکیه چشم ساخته شد. واژگان کلیدی : پلیمریزاسیون تراکمی ، پلی (گلیسرول سباسات) ، الکتروریسی ، شبکیه ، مهندسی بافت .

ارتقاء امنیت وب با وف بومی