16278

16278

ساخت، بررسي ريزساختار و رفتار سلولي داربست‌هاي كامپوزيتي ابريشم/رس

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي - بيومواد

آبان ماه 1395

دكتر جعفر جوادپور - دكتر مهدي فرخي

دكتر مجتبي كوشا

مواد و متالورژي

چكيده مواد و روش‌هاي تهيه زيادي براي ساخت ماتريس خارج سلولي استخوان و بازيابي عملكردهاي استخوان از بين رفته معرفي شده‌است. ابريشم به عنوان يك پليمر طبيعي، به‌دليل خواصي چون: زيست‌سازگاري، رفتار مكانيكي مناسب و سهولت تهيه به عنوان داربست استخواني استفاده مي‌گردد. استفاده از مونت‌موري‌لونيت موجب افزايش خواص مكانيكي و استخوان‌سازي در داربست‌ها مي‌گردد. از طرفي اصلاح نانوذرات مونت‌موري‌لونيت با كلاژن موجب بهبود پاسخ‌هاي سلولي مي‌شود. در پژوهش حاضر، داربست‌هاي ابريشمي با درصدهاي مختلف مونت‌موري‌لونيت و در گروه ديگر ذرات مونت‌موري‌لونيت با استفاده از كلاژن اصلاح و مورد بررسي قرار گرفتند. به منظور تهيه داربست‌ها، ابتدا مقادير مختلف مونت‌موري‌لونيت به محلول ابريشم اضافه و داربست‌ها به روش خشكاندن انجمادي در دماي ̊C 50- تهيه شدند. در گروه دوم، ابتدا سطح نانوذرات مونت‌موري‌لونيت با استفاده از %10 وزني كلاژن اصلاح و به روش خشكاندن انجمادي داربست‌ها تهيه شدند. در نهايت، به بررسي واكنش‌هاي شيميايي، تحولات ريزساختاري، بررسي‌هاي زيستي، مكانيكي و امكان تشكيل مواد معدني روي داربست‌ها پرداخته شد. نتايج بدست آمده نشان داد، داربست‌هاي تهيه شده با استفاده از مونت‌موري‌لونيت و ابريشم داراي اندازه ذراتي در حدود μm 145 هستند كه از يك طرف استحكام مكانيكي مناسب براي داربست را ايجاد مي‌كنند و از طرف ديگر براي رشد سلول و انتقال مواد غذايي موردنياز سلول‌ها مناسب هستند. افزودن كلاژن نيز قابليت زنده ماندن سلول‌ها را تا حدود %150 در روز 7 افزايش داد. هم‌چنين وجود مونت‌موري‌لونيت و كلاژن مكان‌هاي جوانه‌زني هيدروكسي آپاتيت روي سطح را افزايش داد كه امكان اتصال به بافت استخواني و تشكيل بافت جديد را فراهم مي‌كند. واژه‌هاي كليدي: ابريشم، مونت‌موري‌لونيت، خشكاندن انجمادي، مينراليزه شدن، كلاژن

1395/10/22

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: The formation of silk /montmorillonite (MMT)/collagen composite biomaterials for bone tissue formation is described. Silk fibroin serves as an organic scaffold material offering mechanical stability suitable for bone-specific applications. MMT (Cloisite Na+) is a source of osteoinductive silica-rich inorganic species, analogous to bioactive bioglass-like bone repair biomaterial systems. By using collagen cell adherence an​d proliferation were increased. In this project different MMT particle–silk composite biomaterial scaffolds were compared with silk/MMT/collagen scaffolds. When collagen was added to MMT solution at physiological pH, modification of clay occurred because of the interaction between MMT an​d collagen. With methanol treatment, the silk/MMT/collagen scaffolds became water-stable, following the transition from random an​d α-helix to β-sheet conformation. The prepared composite scaffold was characterized using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), x-ray diffraction (XRD) an​d scanning electron microscopy (SEM) techniques. In addition, the synergetic effect of collagen an​d MMT on physicochemical properties of the scaffold including swelling ratio, porosity, an​d mechanical behaviors were studied. The bioactivity study of the scaffold was carried out with the simulated body fluid solution (SBF) followed by the characterization with the XRD, FT-IR, an​d SEM. The cytotoxicity of scaffolds was examined by MTT assay using rabbit osteoblast cells. Scaffolds in the presence of collagen an​d MMT showed an increased biomineralization, cells adherence an​d proliferation. The silk/MMT/collagen showed a significant effect on the viability of the cells. Also good swelling an​d porosity characters of the composite scaffolds caused to their improved mechanical properties. The method used in this study has several advantages, such as: collagen is interacted with the MMT solution at room temperature at physiological pH an​d therefore it is not denatured an​d remain stable during the duration of the experiments, the chemical reaction can be easily controlled, a faster apatite precipitation on the scaffolds. The biomaterials supported the attachment an​d proliferation of rabbit osteoblast cells, maintaining high cell viability. Keywords: silk, montmorillonite, mineralization, freeze drying, collagen