-
شماره ركورد
31015
-
پديد آورنده
زهرا ياحي
-
عنوان
بررسي پارامترهاي موثر بر سنتز نانوذرات ويلميت (Zn2SiO4) و پوشش دهي آنها برسطح داربست هاي استخواني پلي لاكتيك اسيد تهيه شده به روش چاپ سه بعدي
-
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
-
رشته تحصيلي
مهندسي پزشكي، بيومواد
-
سال تحصيل
1400
-
تاريخ دفاع
1402/12/19
-
استاد راهنما
دكتر حميدرضا رضايي، دكتر سيد محمد ميركاظمي
-
استاد مشاور
دكتر محمدرضا نعيمي جمال
-
دانشكده
مهندسي مواد و متالورژي
-
چكيده
ساخت داربست هاي مهندسي بافت به روش چاپ سه بعدي يكي از پرطرفدار ترين موضوعات تحقيقاتي در سالهاي اخير بوده است. از آنجا كه شكل و اندازهي آسيب هاي استخواني عمدتا قابل پيش بيني نيست، استفاده از روشي كه بتواند با سرعت بالا داربستي با شكلي كاملا مشابه آسيب استخواني بسازد ميتواند راه حل مناسبي براي ترميم بافت استخواني آسيب ديده فراهم آورد. در روشهاي ساخت افزايشي روش ذوب فيلامنت به عنوان يك روش سريع، مقرون به صرفه و بسيار دقيق براي ساخت داربستهاي متخلخل مهندسي بافت شناخته ميشود. دراين روش از يك رشته پليمري به نام فيلامنت به عنوان جوهر استفاده شده كه با ذوب اين فيلامنت تزريق و لايه نشاني آن برروي سكوي چاپ (طبق الگوي CAD) داربست لايه به لايه ساخته ميشود. پلي لاكتيك اسيد يكي از موادي است كه ساخت آن به روش FDM به علت خواص رئولوژيك مناسب مذاب، دماي ذوب نسبتا پايين و نيز تعدد پژوهش هاي انجام شده براي بدست آوردن پارامتر هاي بهينه چاپ، بسيار آسان است. اين پليمر علاوه بر پرينت پذيري مناسب، از خواص مكانيكي بالا و زيست سازگاري مناسبي نيز برخوردار است.
در اين پژوهش با استفاده از نانو ذرات ويلميت و پوشش دهي آنها برسطح داربست هاي چاپ سه بعدي پلي لاكتيك اسيد، داربست هاي مهندسي بافت استخوان با زيست فعالي بالاتر و عملكرد بهتر در آزمون هاي برون تن ساخته شد. در اين راستا ابتدا نانو ذرات ويلميت به روش سل-ژل سنتز شده و اثر پيش مادهي Si (سيليس كلوئيدي و (TEOSو همچنين دماي كلسينه كردن بر فاز كريستالي پودر هاي سنتز شده به كمك XRDبررسي شد. سپس اندازه ذرات ويلميت به روش DLS و TEM تعيين شد. همچنين داربست هاي PLA به طور جداگانه به روش FDMچاپ شده و پس از اعمال يك عمليات قليايي برسطح آنها و شكستن زنجيره هاي پليمري موجود در سطح داربست ها و سپس غوطه وري داربست ها در دوغاب نانوذرات ويلميت، لايه نشاني نانوذرات بر سطح داربست ها انجام گرفت. همچنين اثر عمليات قليايي بر ميزان كاهش قطر بازوهاي داربست، تخلخل، استحكام فشاري نهايي و نيز مدول يانگ داربست ها به كمك روش مكعب مركزي- پاسخ سطح بررسي و پيش بيني شد.
نتايج نشان ميدهد كه با استفاد از TEOSبه عنوان پيش ماده منبع Si و اعمال دماي 950درجه سانتي گراد به مدت 3ساعت براي كلسينه كردن نمونه ها ميتوان به پودر نانوساختار ويلميت فاز آلفا دست يافت. همچنين مدت زمان و pH بهينه براي عمليات قليايي به ترتيب 6ساعت و pH 11است. داربست هاي پوشش دهي شده به همراه داربست هايي كه فقط عمليات قليايي شده بودند و نيز داربست هاي PLA قبل از هرگونه عمليات سطح با EDS, Map, SEM و آزمون FTIR مشخصه يابي شده و سپس از نظر عملكرد برون تن و تست هاي سلولي بررسي شدند و نتايج نشان داد كه پوشش ويلميتي زنده ماني سلولي و نيز مينراله شدن سلول هاي بنيادي پالپ دندان انسان در دورهي تمايز استخواني را به طرز چشمگيري بالاتر ميبرد.
-
تاريخ ورود اطلاعات
1403/04/16
-
عنوان به انگليسي
Investigation of Influential Parameters on the Synthesis of Willemite (Zn2SiO4) Nanoparticles and Their Coating on the Surface of the 3D-Printed Poly(lactic acid) Bone Scaffolds
-
تاريخ بهره برداري
3/9/2025 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
زهرا ياحي
-
چكيده به لاتين
The construction of tissue engineering scaffolds using 3D printing has become a highly researched topic in recent years. Given the unpredictable nature of bone injuries in terms of shape and size, a method capable of rapidly producing scaffolds with a structure closely resembling bone damage is essential for effective tissue repair. Among additive manufacturing methods, the Fused Deposition Modeling (FDM) technique stands out as a rapid, cost-effective, and precise approach for creating porous tissue-engineered scaffolds.
Poly(lactic acid) (PLA) is a preferred polymer for FDM due to its favorable rheological properties, relatively low melting temperature, and the ease of optimizing print parameters. PLA exhibits excellent printability, high mechanical properties, and biocompatibility. In this research, the integration of Willemite nanoparticles onto the surface of 3D-printed PLA bone tissue scaffolds was explored to enhance biocompatibility and improve performance in in vitro and ex vivo tests.
Willemite nanoparticles were synthesized using a sol-gel method, and their crystalline phase was characterized using X-ray Diffraction (XRD), with particle size determined through Dynamic Light Scattering (DLS) and Transmission Electron Microscopy (TEM). The scaffolds were printed using FDM, subjected to alkaline treatment, and immersed in a Willemite nanoparticle suspension to achieve surface coating. The effects of alkaline treatment on scaffold arm diameter reduction, porosity, ultimate compressive strength, and Young's modulus were investigated using Central Composite Design-Response Surface Methodology.
Results indicated that employing Tetraethyl orthosilicate (TEOS) as the Si source and calcining the samples at 950°C for 3 hours could yield alpha-phase nanostructured Willemite powder. Additionally, optimum alkaline treatment conditions were determined as 6 hours and pH=11. Characterization of coated scaffolds, alkaline-treated scaffolds, and untreated PLA scaffolds was carried out using Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), mapping, Scanning Electron Microscopy (SEM), and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Functional evaluation through in vitro testing and cellular assays demonstrated significantly enhanced cell viability and mineralization of human dental pulp stem cells on Willemite-coated scaffolds compared to untreated scaffolds.
This research contributes to the advancement of 3D-printed tissue engineering scaffolds by introducing a surface modification technique using Willemite nanoparticles, showcasing promising results for improved bone tissue regeneration.
-
كليدواژه هاي فارسي
پرينت سه بعدي , مهندسي بافت استخوان , نانوذرات ويلميت , داربست , اصلاح سطح
-
كليدواژه هاي لاتين
3D printing , bone tissue engineering , willemite nano particles , scaffold , surface modification
-
Author
zahra yahay
-
SuperVisor
dr. hamidreza rezaie; dr. seyed mohammad mirkazemi
-
لينک به اين مدرک :