24354

NANO2 128

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد - سراميك

شيمي

1403/11/6

75 ص.

قاسم ديني تركماني

آپتامر , پرينت سه‌بعدي , پلي‌كاپرولاكتون , داربست , مالئيمايد , مهندسي بافت استخوان , هيدروكسي‌آپاتيت

در دهه‌هاي اخير، آسيب‌هاي استخواني به عنوان يكي از مهمترين چالش‌هاي پزشكي مورد توجه قرار گرفته‌اند. در اين راستا، مهندسي بافت به عنوان رويكردي نوين در درمان آسيب‌هاي استخواني، به كار مي‌رود. در اين پژوهش داربست‌هاي چاپ سه بعدي از نانو ذرات هيدروكسي‌اپاتيت و پلي‌كاپرولاكتون، با اصلاح سطح توسط مالئيمايد و اتصال آپتامر هدفمند، ساخته شد. در اين مطالعه، نانو ذرات هيدروكسي‌آپاتيت به روش هيدروترمال سنتز شدند و مشخصه‌يابي نانوذرات از طريق آزمون‌هاي XRD، SEM و BET انجام شد. نتايج به دست آمده سنتز موفق هيدروكسي‌آپاتيت به صورت تك فاز، مورفولوژي كروي شكل در مقياس نانو با اندازه منافذ حدود 11 نانومتر را ارائه كرد. با توجه به پژوهش‌هاي گذشته داربست حاوي 25 درصد هيدروكسي‌آپاتيت و 75 درصد پلي‌كاپرولاكتون به عنوان تركيب بهينه انتخاب شد و با انجام آزمون مكانيكي استحكام فشاري 4/29 مگاپاسگال، مدول فشاري 78/0 گيگاپاسگال و استحكام تسليم 7/8 مگاپاسگال را نشان داد كه در مقايسه با PCL خالص افزايش چشمگيري پيدا كرده بود. زيست تخريب‌پذيري و زيست فعالي داربست‌ها با غوطه‌وري آنها در محلول‌هاي PBS و SBF بررسي شد. در نتايج حاصل با تغيير غلظت يون‌هاي كلسيم و فسفر تشكيل لايه آپاتيت روي داربست‌ها مشاهده شد. همچنين در طي 28 روز 16 درصد كاهش وزن و تخريب در داربست‌ها مشاهده شد. با انجام اصلاح سطح، مالئيمايد به سطح داربست‌ها متصل شد و آزمون FTIR صحت اين اتصال را تائيد كرد.سپس، آپتامر طراحي شده با قابليت اتصال اختصاصي به مولكول‌هاي هدف، به گروه‌هاي مالئيمايد روي سطح داربست متصل شدند. تأييد اتصال موفقيت‌آميز آپتامر به داربست، از طريق نشاندارسازي با كربن كوانتوم دات (C-QD) سنتز شده در اين پژوهش، انجام شد. نتايج آزمون سميت سلولي به روش MTT نشان داد كه زنده‌ماني سلول‌ها روي داربست اصلاح سطح شده حاوي آپتامر به طور چشم‌گيري افزايش پيدا كرده است. همچنين نتايج SEM افزايش چسبندگي سلول‌ها روي داربست اصلاح شده را نشان داد. داده‌هاي كيفي و كمي رنگ‌آميزي آليزارين رد افزايش حضور رسوبات كلسيمي بصورت متراكم و منظم روي سطح داربست اصلاح شده را تائيد كرد كه به معني افزايش جذب كلسيم در داربست حاوي آپتامر است. رنگ‌آميزي DAPI/Phalloidin نيز نشان داد كه داربست حاوي آپتامر محيط مناسبي براي رشد و تكثير سلول‌ها فراهم مي‌كند. اين نتايج حاكي از آن است كه آپتامر با برقراري تعاملات اختصاصي با گيرنده‌هاي سطح سلولي، محيطي مناسب براي چسبندگي و تكثير سلول‌ها، هدايت دقيق سلول‌ها و بهبود زيست‌سازگاري فراهم كرده و در نتيجه، تشكيل بافت مهندسي شده را تسريع نموده‌اند.

Aptamer , Bone tissue engineering , Hydroxyapatite , Maleimide , Polycaprolactone , Scaffold , 3D printing

Fabrication and characterization of hydroxyapatite/polycaprolactone/maleimide/aptamer by 3d printing method for bone tissue engineering

نانو فناوري

In recent decades, bone injuries have become a major medical challenge. In this regard, tissue engineering is used as a novel approach in the treatment of bone injuries. In this study, 3D printed scaffolds of hydroxyapatite nanoparticles and polycaprolactone were fabricated, with surface modification by maleimide and conjugation of a targeted aptamer. In this study, hydroxyapatite nanoparticles were synthesized by the hydrothermal method, and the characterization of the nanoparticles was performed through XRD, SEM, and BET tests. The results obtained showed the successful synthesis of single-phase hydroxyapatite, spherical morphology in the nanoscale with a pore size of about 11 nanometers. According to previous studies, the scaffold containing 25% hydroxyapatite and 75% polycaprolactone was selected as the optimal composition and showed a compressive strength of 29.4 MPa, a compressive modulus of 0.78 GPa, and a yield strength of 8.7 MPa, which was a significant increase compared to pure PCL. The biodegradability and bioactivity of the scaffolds were investigated by immersing them in PBS and SBF solutions. In the results, the formation of an apatite layer on the scaffolds was observed by changing the concentration of calcium and phosphorus ions. Also, during 28 days, 16% weight loss and degradation were observed in the scaffolds. By performing surface modification, maleimide was attached to the surface of the scaffolds. FTIR analysis was used to confirm the successful surface modification process of the scaffold. Then, the designed aptamer with the ability to specifically bind to target molecules was attached to the maleimide groups on the scaffold surface. Confirmation of the successful attachment of the aptamer to the scaffold was done through labeling with carbon quantum dots (C-QDs) synthesized in this study. The results of the MTT cytotoxicity test showed that the viability of cells on the surface-modified scaffold containing aptamer has increased significantly. Also, SEM results showed increased cell adhesion on the modified scaffold. Qualitative and quantitative data of Alizarin Red staining confirmed the increased presence of dense and regular calcium deposits on the surface of the modified scaffold, which means increased calcium absorption in the scaffold containing aptamer. DAPI/Phalloidin staining also showed that the scaffold containing aptamer provides a suitable environment for cell growth and proliferation. These results indicate that aptamers, by establishing specific interactions with cell surface receptors, have provided a suitable environment for cell adhesion and proliferation, accurate guidance of cells, and improved biocompatibility, and as a result, accelerated the formation of engineered tissue.

5

120024