23838

ساخت و بررسي داربست هيدروژلي حساس به دما بر پايه‌ي‌كيتوسان-گليسروفسفات

كارشناسي‌ارشد

مهندسي پزشكي

1396

1399/12/10

دكتر مريم تاج‌آبادي دكتر عليرضا خاوندي

دكتر نگار آذرپيرا

دانشكده مهندسي مواد و متالورژي

استفاده از داربست قابل تزريق، تشكيل‌شده از هيدروژل‌هاي حساس به دما، با خاصيت ژل‌شدن در دماي 37 درجه سانتي‌گراد، مي‌تواند يك بستر مناسب براي سلول‌ها ايجاد نمايد تا موجب كاهش آسيب به سلول‌هاي در حال تزريق شده و از پخش‌شدن سلول‌ها به بافت‌هاي اطراف در سايت تزريقي جلوگيري نمايد. در دهه‌ي اخير، سيستم حساس به دماي كيتوسان-گليسروفسفات به‌عنوان داربست قابل‌تزريق توسعه يافته‌است. در داربست‌هايي كه تا كنون مورد مطالعه قرار گرفته، شبكه كراس‌لينك فيزيكي در ساختار هيدروژل ايجاد گرديده و به همين دليل خواص مكانيكي ضعيفي از خود نشان داده‌اند، اما در اين پروژه يك سيستم تركيبي جديد از پليمر و عوامل ژل‌كننده ايجادشده‌است كه با كمك آن علاوه بر ارتقاء خواص مكانيكي، مدت زمان ژل‌شدن نيز براي استفاده به عنوان داربست قابل تزريق بهينه شده‌است. داربست بهينه شامل تركيبات كيتوسان(w/v%3/1)، فيبروئين‌ابريشم(w/v%1)، گليسروفسفات (w/v%30)، سديم‌هيدروژن‌كربنات(M05/0) و جنيپين(µgr/ml50) است. باتوجه به زمان ژل‌شدن كه كمتر از 4 دقيقه است و قرار‌گرفتن پي‌اچ محلول هيدروژل‌ها در محدوده فيزيولوژيك، امكان استفاده از اين سيستم هيدروژلي به عنوان داربست‌ قابل تزريق براي كاربرد‌هاي مهندسي بافت و دارو‌رساني وجود دارد. استفاده از كراس‌لينكر جنيپين به‌عنوان يك پيوند‌دهنده‌ي عرضي طبيعي با منشا گياهي و بدون سميت، خواص مكانيكي و زيست‌تخريب‌پذيري داربست را در مقايسه با داربست‌هايي كه فاقد اين تركيب هستند، بهبود مي‌بخشد. داربست، مورفولوژي متخلخل از خود نشان مي‌دهد و سايز حفرات در نتيجه‌ي حضور جنيپين در ساختار، كاهش پيدا مي‌كند. با استفاده از جنيپين همراه با پليمر فيبروئين‌ابريشم، خواص مكانيكي داربست به ميزان 4 برابر افزايش پيدا مي‌كند. هيدروژل داراي تركيب جنيپين در مقايسه با نمونه‌هاي بدون اين تركيب، داراي مقاومت بيشتر در تخريب بوده و ميزان زيست‌تخريب‌پذيري در اين هيدروژل‌هاي بهينه، تا22 درصد كاهش يافته‌است. به‌علاوه، با توجه ارزيابي زيست‌سازگاري انجام‌شده، ميزان زنده ماندن سلول‌هاي فيبروبلاستي كه طي مدت 24 تا 72 ساعت صورت پذيرفت، در محدوده 80 تا 90 درصد حاصل شده‌است. هم‌چنين در نتيجه‌ي ارزيابي برون‌تني خون‌سازگاري در اين نمونه‌ها، ميزان هموليز زير 3 درصد بوده‌است كه نشان‌دهنده تطابق زيستي مناسب هيدروژل‌ها در كاربرد‌هاي در ارتباط با خون است.

1400/03/21

Synthesis and evaluation of injectable hydrogel based on chitosan-glycerophosphate

3/1/2022 12:00:00 AM

In recent years, thermosensitive chitosan-glycerophosphate hydrogel have been developed as an injectable scaffold. But mechanical properties of studied scaffolds because of their physically crosslinked networks in hudrogel structure, are weak. In this work, a new thermosensitive hydrogel with combination of chitosan(Cs) and silk fibroin(SF) with glycerophosphate and sodium hydrogen carbonate as gel agents and genipin crosslinker were used to improve mechanical properties. Moreover, gel time was optimized that makes it functional as injectable scaffold. The optimized formulation was composed of Cs(1.3% w/v),SF(1% w/v), GP(30% w/v), SHC( 0.05M) and genipin(50 µgr/ml). Optimized hydrogels containing silk fibroin and also genipin as a natural crosslinker without any toxicity have increased resistance to in vitro degradation compared to hydrogels prepared without genipin and show porous morphological structre. Furthermore, biocompatibility was tested using fibroblast cells. MTT assay demonstrated 80 to 90% cell viability for 24 to 72 hours cell culture. cell hemolysis was lower than 2% that indicates non-toxicity of hydrogels. pH of hydrogel solution before it becomes gel at 37°C, is close to physiologic conditions. Due to suitable pH and gel time below 4 minutes, insitu gelation could accour through body. This findings could suggest that these new hydrogel systems provide interesting alternatives for use as injectable scaffolds for drug delivery and tissue engineering applications.

داربست قابل تزريق , كيتوسان , فيبروئين‌ابريشم , عامل ژل‌كننده , جنيپين

injectable scaffold , chitosan , silk fibroin , gel agent , genipin