19399

۱۹۳۹۹

مطالعه ي خواص مكانيكي داربست الكتروريسي پلي يورتان-نانوذره ي گرافن اكسيد كاهش يافته و تاثير آن بر روي اتصال و تكثير سلول هاي پيش ساز قلبي موش

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي - بيو مكانيك

۱۳۹۴-۱۳۹۷

۱۳۹۷/۰۶/۱۳

دكتر مهدي نويدبخش

دكتر سيم زر حسين زاده

مكانيك

پس از انفاركتوس ميوكارد كه به اسم حمله¬ي قلبي شناخته مي¬شود، جريان خون و اكسيژن‌رساني به عضله¬ي قلبي مختل شده كه سبب مرگ سلول‌هاي قلبي در آن ناحيه مي‌شود و به دليل جايگزيني ماهيچه‌هاي تخريب‌شده‌ي قلب با اسكار فيبري، تغييرات ظاهري و عملكردي در عضله‌ي قلب رخ مي‌دهد؛ كه اين اسكار نمي‌تواند به‌طور منظم منقبض شود و هدايت¬گر مناسبي براي سيگنال‌هاي الكتريكي نيست. مهندسي بافت قلب با ايجاد شرايط مناسب جهت تركيب سلول¬ها و داربست سه بعدي، اين امكان را مي¬دهد كه هم¬زمان يك ساختار مكانيكي محافظ براي سلول¬هاي قلبي، و نيز حضور سلول¬هاي قلبي به منظور بازسازي بافت آسيب ديده را داشته باشيم. اين ساختار سه بعدي كه به اسم پچ قلبي شناخته مي¬شود به محل انفاركت شده پيوند زده مي¬شود و كارآيي قلب را بهبود مي¬بخشد. مطالعات پيشين خواص ساختاري و مكانيكي، به طور خاص خاصيت ناهمسانگردي پچ¬هاي قلبي و تاثير آن بر روي رفتارهاي سلولي را مورد مطالعه قرار نداده¬اند. در اين پژوهش با استفاده از روش الكتروريسي پچ نانوفيبري از جنس پلي¬يورتان-نانوذره گرافن به دو روش فيبرهاي با جهت¬گيري موازي و جهت¬گيري اتفاقي تهيه شده و از نانوذره¬ي گرافن اكسيد كاهش¬يافته به منظور بهبود خواص مكانيكي و همچنين بهبود هدايت الكتريكي با توجه به خاصيت رسانايي اين ماده استفاده شد. سپس خواص مكانيكي سفتي و ناهمسانگردي، خواص شيميايي و ساختاري داربست¬ها بررسي شدند. سپس سلول¬هاي ماهواره¬اي موش بر روي داربست¬هاي تهيه شده كشت داده¬شده و با استفاده از ميكروسكوپ فلورسنت و الكتروني تاثير اين خواص بر روي رشد، مورفولوژي، تكثير، تمايز و بيان ژن سلول¬ها به روش Real-Time PCR بررسي شد. نتايج بدست¬آمده نشان داد كه داربست¬هاي موازي با گرافن اكسيد كاهش يافته با داشتن بيشترين مدول يانگ برابرkPa 3/168 در حالت تر بهترين تاثير بر روي رشد و تكثير سلول¬ها را داشته و بيشترين بيان ژن Troponin I سلول¬ها، 56% بيشتر نسبت به ساير داربست¬ها، بر روي اين داربست اتفاق افتاد. به¬طور كلي دراين پژوهش نشان داده شد كه روش الكتروريسي روشي مناسبي براي ساخت پچ قلبي با خواص ساختاري و مكانيكي همانند بافت قلب است و افزودن گرافن اكسيد كاهش¬يافته باعث بهبود خواص مكانيكي و الكتريكي داربست¬ها مي¬شود كه در مجموع بهبود اين خواص و نزديك بودن آن¬ها با خواص ماتريكس برون¬سلولي (ECM) طبيعي قلب، باعث بهبود رشد و تمايز سلول¬هاي ماهواره¬اي موش به سلول¬هاي پيش¬ساز قلبي مي¬شود. كلمات كليدي: مهندسي بافت، الكتروريسي، پچ قلبي، خواص مكانيكي،ناهمسانگردي، گرافن اكسيد كاهش¬يافته، پلي¬يورتان

1397/07/03

The Study of Mechanical Properties of Polyurethane / Reduced graphene oxide Nanoparticle and its Effect on the Attachment and Proliferation of Satellite Cells as a Cardiac Patch

9/25/2018 12:00:00 AM

After a myocardial infarction, known as a heart attack, blood flow and oxygenation are impaired on the heart muscle that causes the death of the heart cells in that area. The damaged heart muscle loses its ability to contract, and due to the replacement of heart-damaged muscles with fibrous scar, structural and functional changes occur in the heart muscle. This scar can not contract regularly and is not a good navigator for electrical signals. By developing the proper conditions for the combination of cells and three-dimensional scaffolds, heart tissue engineering allows for a mechanical protective structure for heart cells, as well as the presence of heart cells to repair damaged tissue. This three-dimensional structure known as cardiac patch is grafted to the infarcted area and improves cardiac efficiency. In this study, random and aligned polyurethane / reduced graphene oxide composite nanofibrous scaffolds were electrospun as scaffolds for cardiac patches and mechanical, chemical and structural properties of scaffolds were investigated by scanning electron microscopy (SEM), water contact angle, attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy and tensile measurements. Then, satellite cells of mouse were cultured on scaffolds and the effect of these properties on the growth, morphology, proliferation, differentiation and expression of cell genes was investigated using Real-Time PCR method. Results indicated that the presence of nanoparticle improved the mechanical properties of scaffolds and the orientation of fibers caused to a better resemble of structural and mechanical properties of cardiac tissue by showing anisotropic wetting characteristics. Overall, the improvement of these properties and their close proximity to the properties of the normal ECM of the heart, improved the growth and differentiation of mouse satellite cells into cardiac prognostic cells.