• شماره ركورد
    24909
  • شماره راهنما
    NANO2 118
  • عنوان

    ساخت و مشخصه يابي داربست هاي كامپوزيتي نانوذرات هيدروكسي آپاتيت/پلي كاپرولاكتون با پوشش ZIF-8 به روش چاپ سه بعدي براي كاربردهاي مهندسي بافت استخوان راي كاربردهاي مهندسي بافت استخوان

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي مواد - سراميك
  • دانشكده
    شيمي
  • تاريخ دفاع
    1403/06/20
  • صفحه شمار
    85 ص.
  • استاد راهنما
    دكتر قاسم ديني
  • كليدواژه فارسي
    هيدروكسي آپاتيت , پلي كاپرولاكتون , چاپ سه¬بعدي , داربست , مهندسي بافت استخوان , چارجوب¬هاي آلي- فلزي
  • چكيده فارسي
    استفاده از داربست¬هاي متخلخل پرينت سه¬بعدي شده براي جايگزيني استخوان يكي از پيشرفته¬ترين روش¬هاي مهندسي بافت استخوان است. در اين پژوهش از سراميك¬هاي زيستي هيدروكسي آپاتيت (HA) و پليمر پلي كاپرولاكتون استفاده شده است. هدف از اين پژوهش بررسي زيست فعالي و زيست تخريب-پذيري داربست¬هاي ساخته شده است. همچنين بررسي اتصال و تكثير سلولي روي داربست¬هاي حاوي نانوذرات ZIF-8 در اين پژوهش مورد بررسي قرار مي¬گيرد. سنتز نانوذرات HA به¬روش هيدروترمال انجام شد. نتايج XRD نشان داد كه نانوذرات HA به¬درستي سنتز شده¬اند و هيچ¬گونه فاز متفرقه در پودرهاي نانو وجود ندارد. همچنين تصاوير SEM نانوذرات پولكي شكل HA را در اندازه¬هاي نانومتري نشان دادند. اين نانوذرات داراي سطح ويژه 23 متر مربع بر گرم بودند و در محدوده مزومتخلخل با اندازه منافذ 45 نانومتر قرار داشتند. داربست¬هايي متشكل از 20، 25 و 30 درصد HA ساخته شد. آزمون مكانيكي برروي هرسه داربست اعمال شد و مقادير استحكام فشاري، مدول فشاري و استحكام تسليم براي داربست حاوي 25 درصد HA بالاترين مقدار بود و نسبت به PCL خالص افزايش داشتند كه اين به¬دليل افزايش بلورينگي HA در PCL بود. آزمون¬هاي مكانيكي برروي داربست¬ها نشان داد كه داربست حاوي 25 درصد HA خواص مكانيكي بهينه دارد. زيست تخريب¬پذيري و زيست فعالي داربست¬هاي بهينه به¬ترتيب با غوطه¬وري نمونه¬ها در محلول¬هاي PBS و SBF بررسي شد و فعاليت زيستي و زيست تخريب¬پذيري بسيار خوبي از خود نشان دادند. كاهش وزن در طي 4 هفته روندي افزايشي داشت و در روز 28 بالاترين ميزان تخريب و كاهش وزن تجربه شد. pH محلول PBS در روز اول افزايشي بود و سپس كاهش pH رخ داد. افزايش pH محلول SBF در روزهاي 1 و 3 رخ داد و سپس كاهش pH اتفاق افتاد. اين موضوع با كاهش تدريجي غلظت يون¬هاي كلسيم و فسفر در محلول SBF نيز اثبات شد. به¬علاوه نتايج SEM و XRD اين داربست-ها نيز تشكيل آپاتيت روي سطح داربست را تاييد كردند. وجود HA و گردهمايي مكان¬هاي جوانه¬زني آپاتيت علت تشكيل شديد لايه آپاتيت روي سطح داربست بود. سنتز درجاي نانوذرات ZIF-8 برروي داربست¬هاي بهينه انجام شد و تشكيل اين لايه توسط SEM و آناليز EDS با اثبات حضور عناصر C، N، O و Zn انجام شد. همچنين حضور عناصر كلسيم و فسفات مربوط¬به نانوذرات HA نيز توسط آزمون EDS اثبات شد. در ادامه آزمون¬هاي زيستي MTS و رنگ¬آميزي سلولي DAPI/Phalloidin براي بررسي اتصال، تكثير و چسبندگي سلولي روي سطح داربست¬هاي حاوي ZIF-8 و بدون ZIF-8 انجام شد. اين نتايج نشان دادند كه اتصال سلول¬ها و رشد آن¬ها در طي 3 الي 7 روز مثبت بودند و براي داربست¬هاي حاوي ZIF-8 نيز بيشتر بود. نتايج آزمون MTS نشان داد كه رشد و تكثير افزايشي سلول¬هاي روي داربست¬هاي حاوي ZIF-8 بهبود قابل توجهي نسبت به داربست¬هاي بدون ZIF-8 را تجربه كردند؛ بنابراين داربست-هاي حاوي ZIF-8 هيچ سميتي براي سلول¬ها نداشتند و از رشد و تكثيرسلولي پشتيباني مي¬كنند و زيست سازگار هستند.
  • كليدواژه لاتين
    Hydroxyapatite , Polycaprolactone , 3D Printing , Scaffold , Bone tissue engineering , MOF
  • عنوان لاتين
    Fabrication an‎d characterization of Hydroxyapatite/ Polycaprolactone composite scaffolds with ZIF-8 coating by 3D printing method for bone tissue engineering
  • گروه آموزشي
    نانو فناوري
  • چكيده لاتين
    Using 3D printed porous scaffolds for bone replacement is one of the most advanced methods of bone tissue engineering. Hydroxyapatite (HA) bioceramics an‎d polycaprolactone polymer have been used in this research. The purpose of this research is to investigate the bioactivity an‎d biodegradability of the scaffolds. Also, cell attachment an‎d proliferation on scaffolds containing ZIF-8 nanoparticles is investigated in this research. HA nanoparticles were synthesized by hydrothermal method. The XRD results showed that the HA nanoparticles were properly synthesized an‎d there is no separate phase in the nano powders. Also, SEM images showed flaky HA nanoparticles in nanometer sizes. These nanoparticles had a specific surface area of 23 m2/g an‎d were in the mesoporous range with a pore size of 45 nm. Scaffolds consisting of 20, 25 an‎d 30% HA were made. The mechanical test was applied on all three scaffolds an‎d the values of compressive strength, compressive modulus an‎d yield strength were the highest for the scaffold containing 25% HA an‎d increased compared to pure PCL, which was due to the increased crystallinity of HA in PCL. Mechanical tests on the scaffolds showed that the scaffold containing 25% HA has optimal mechanical properties. The biodegradability an‎d bioactivity of the optimal scaffolds were checked by immersing the samples in PBS an‎d SBF solutions, respectively, an‎d they showed very good bioactivity an‎d biodegradability. Weight loss had an increasing trend during 4 weeks, an‎d on the 28th day, the highest rate of destruction an‎d weight loss was experienced. The pH of the PBS solution increased on the first day, an‎d then the pH decreased. An increase in the pH of SBF solution occurred on days 1 an‎d 3, followed by a decrease in pH. This issue was also proven by the gradual decrease in the concentration of calcium an‎d phosphorus ions in the SBF solution. In addition, SEM an‎d XRD results of these scaffolds also confirmed the formation of apatite on the scaffold surface. The presence of HA an‎d the gathering of apatite nucleation sites were the reason for the intense formation of apatite layer on the surface of the scaffold. In-situ synthesis of ZIF-8 nanoparticles was performed on the optimal scaffolds an‎d the formation of this layer was performed by SEM an‎d EDS analysis by proving the presence of C, N, O an‎d Zn elements. Also, the presence of calcium an‎d phosphate elements related to HA nanoparticles was also proved by EDS test. In the following, MTS bioassays an‎d DAPI/Phalloidin cell staining were performed to check cell attachment, proliferation an‎d adhesion on the surface of scaffolds containing ZIF-8 an‎d without ZIF-8. These results showed that the attachment of cells an‎d their growth during 3 to 7 days were positive an‎d it was more for scaffolds containing ZIF-8. The results of the MTS test showed that the growth an‎d proliferation of cells on the scaffolds containing ZIF-8 experienced a significant improvement compared to the scaffolds without ZIF-8. Therefore, scaffolds containing ZIF-8 had no toxicity for cells an‎d support cell growth an‎d proliferation an‎d are biocompatible
  • سازمان طرف قرارداد
    پژوهشگاه رويان
  • تعداد فصل ها
    5
  • استاد راهنماي خارج از دانشگاه
    دكتر فاطمه اژئيان
  • استاد مشاور خارج از دانشگاه
    مهندس علي اكبر نجفي نژاد
  • فهرست مطالب pdf
    141546
  • نويسنده

    مسلمي، صبا