18321

۱۸۳۲۱

بررسي آزمايشگاهي خواص مكانيكي هيدروژل‌هاي پايه آلژينات جهت استفاده به عنوان داربست مهندسي بافت رگ

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي - بيومكانيك

مهر ۱۳۹۶

دكتر نويدبخش

دكتر حسين‌زاده

مكانيك

هيدروژل¬هاي آلژيناتِ تقويت شده با پروتئينِ فيبروئينِ تار¬هايِ ابريشم، از لحاظ خواص زيستي شرايط ايده¬آلي براي كشت سلول¬هاي ديواره رگ¬هاي خوني دارند. در اين پژوهش خواص مكانيكي اين هيدروژل¬ها به وسيله آزمون كشش تك محوره و روابط تحليلي مربوط به استوانه جدار ضخيم بررسي شده تا قابليت آن¬ها براي استفاده به عنوان داربست مهندسي بافت رگ¬هاي خوني سنجيده شود. نتايج اين آزمون¬ها نشان مي¬دهد رفتار و قابليت¬هاي مكانيكي هيدروژل آلژينات/فيبروئين با رفتار مكانيكي شبكه برون سلولي طبيعي بافت رگ تفاوت زيادي داشته و استفاده از اين هيدروژل به عنوان داربست به دليل ضعف مكانيكي آن نتايج مناسبي نخواهد داشت. در ادامه با اضافه كردن پليمر مصنوعي پلي¬آكريل¬آميد به ژل آلژينات/فيبروئين و ساخت هيدروژلي تركيبي و دو شبكه‌اي و همچنين تغيير عامل اتصال‌عرضي از كاتيون كلسيم به كاتيون آهن خواص مكانيكي مختلف اين هيدروژل از جمله مدول كشساني، كرنش و تنش تسليم بهبود يافته و ساختار شيمايي بهينه براي نزديك كردن رفتار مكانيكي هيدروژل به شبكه برون سلولي طبيعي رگ به دست آمده است. در ادامه پارامتر مكانيكي قابليت تورم، براي داربست ساخته شده از هيدروژلِ تركيبي آلژينات/فيبروئين/آكريل¬آميد محاسبه شده و با مقادير قابليت تورم رگ¬هاي تجاري موجود مقايسه شده است. نتايج اين مقايسه نشان مي¬دهد داربست ساخته شده با هيدروژل تركيبي آلژينات/فيبروئين/آكريل¬آميد با سنتز دومرحله¬اي قابليت تورمي معادل%/mmHg2-10×8 خواهد داشت كه اين مقدار به نسبت رگ¬هاي پيوندي از جنس داكرون و تفلون با مقادير %/mmHg2-10× 2/1 و 8/1 تطابق بيشتري با شرايط شريان¬هاي كرونري طبيعي با قابليت تورم %/mmHg2-10× 6 تا 11 خواهد داشت.

1396/10/23

1/13/2018 12:00:00 AM

Cardiovascular diseases are considered to be the leading cause of morbidity and mortality worldwide. Tissue Engineering is believed to be the perfect approach in treatment of cardiovascular diseases in future. The main challenge on engineering vessel wall tissue is a proper design of scaffold which can simultaneously provide both mechanical and biological requirements of vessels walls living cells to grow an applicable tissue which can be transplanted to diseased body. The main subject of this study was to investigate the mechanical properties of different alginate-based hydrogel to evaluate their capability as scaffolds for tissue engineering of coronary arteries. Required mechanical properties were obtained by uniaxial tensile test of dog-bone shaped specimen and thick-wall cylinders equations. Result of this study shows that alginate hydrogel containing fibroin protein represent very low elastic modulus and strength and cannot simulate mechanical behavior of extra-cellular matric of blood vessels tissue. Different changes were performed on structure and gelation process of the alginate hydrogel to minimize the differences between mechanical properties of these hydrogels and natural ECM of blood vessel. Finally A hybrid hydrogel of alginate and polyacrylamide with the weight ratio of 1:6 including 0.5wt% Fibroin with a two stage crosslinking process was introduced which showed a proper mechanical behavior with a stiffness similar to ECM of coronary arteries wall. Compliance of a scaffold constructed with this hydrogel was estimated using thick-wall cylinder equations and the results show that this scaffold will react to changes in blood pressure almost as natural arteries do. Keywords: alginate hydrogels, coronary arteries tissue engineering, mechanical properties of hydrogels