30916

بررسي خواص داربست متخلخل كامپوزيتي هيدروكسي¬آپاتيت- هاردستونيت

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد و متالورژي- سراميك

1399

1402/11/29

حميدرضا رضايي - جعفر جوادپور

محمد خدائي

مهندسي مواد و متالورژي

مهندسي بافت يكي از علوم جديد براي توليد بافت است. به¬اين منظور استفاده از يك داربست متخلخل زيست¬تخريب¬پذير ضروري است. اين داربست بايد داراي تخلخل بالا در سه بعد براي بازتوليد سلول‌ها، حمايت، چسبندگي، رشد و تمايز سلول‌هاي بافت مورد نظر باشد. از اين¬رو تركيب شيميايي، ساختار فيزيكي و عملكرد زيست¬ماده براي مهندسي بافت مهم است. از داربست‌ها به¬عنوان زمينه خارج سلولي موقت براي بازتوليد بافت صدمه ديده استفاده مي‌شود. در اين پژوهش پس از سنتز پودرهاي هيدروكسي¬آپاتيت و هاردستونيت و ساخت كامپوزيت هيدروكسي¬آپاتيت - هاردستونيت، داربست¬هاي متخلخل زيستي به دو روش رپليكا و پرينت سه¬بعدي (پرينت ژلي) ساخته¬شد. سپس داربست¬ها توسط آزمون¬هاي فيزيكي (انقباض پخت)، آزمون¬هاي مكانيكي (آزمون فشار) و آزمون¬هاي زيستي (تخريب، MTT، زيست¬فعالي و چسبندگي سلولي) مورد بررسي قرار گرفتند. ميزان انقباض پخت داربست¬هاي ساخته¬شده به روش پرينت سه¬بعدي به-دليل مواد افزودني و آب ناچيز، كمتر از داربست¬هاي ساخته¬شده به روش رپليكا بود. استحكام فشاري داربست¬هاي ساخته¬شده به روش پرينت سه¬بعدي به¬دليل ساختار سه¬بعدي منظم، بالاتر از داربست¬هاي ساخته¬شده به روش رپليكا بود. داربست¬هاي ساخته¬شده به روش رپليكا به¬دليل ساختار متخلخل¬تر نسبت¬به داربست¬هاي ساخته¬شده به روش پرينت سه¬بعدي انحلال بيشتري در محلول PBS داشت. همچنين داربست¬هاي حاوي هاردستونيت به¬دليل نرخ تخريب آهسته هاردستونيت نسبت به هيدروكسي¬آپاتيت تخريب و انحلال كمتري در محلول را از خود نشان دادند كه اين بيانگر نرخ تخريب بهتر و نزديك¬تر به استخوان بود. همچنين افزودن هاردستونيت به هيدروكسي¬آپاتيت باعث افزايش مقدار استحكام فشاري داربست¬ها با مقادير 86/0، 34/1 و 01/2 (MPa) براي داربست¬هاي رپليكا و 34/2، 67/3 و 83/4 (MPa) براي داربست¬هاي پرينت سه¬بعدي شد. درصد زندماني تمامي داربست¬هاي ساخته¬شده بيشتر از 80% بوده و داربست¬ها هيچ¬گونه سميتي از خود نشان ندادند. در تمامي داربست¬هاي ساخته¬شده به¬دليل زيست¬فعالي بسيار بالاي هيدروكسي¬آپاتيت و هاردستونيت بر روي سطح داربست¬ها، آپاتيت، رشد قابل توجهي از خود نشان داد. در نهايت تمامي داربست¬هاي چسبندگي سلولي بسيار خوبي از خود نشان دادند. از نتايج حاصل مي¬توان داربست حاوي 5% هاردستونيت به روش پرينت سه¬بعدي را به¬عنوان نمونه بهينه معرفي كرد.

1403/03/11

Investigating the properties of Hydroxyapatite- Hardystonite composite porous scaffold

2/17/2025 12:00:00 AM

Tissue engineering is one of the new sciences for tissue regeneration. For this purpose, it is necessary to use a biodegradable porous scaffold. This scaffold should have high porosity in three dimensions for cell regeneration, support, adhesion, growth and differentiation of the desired tissue cells. Therefore, the chemical composition, physical structure and function of biomaterials are important for tissue engineering. Scaffolds are used as a temporary extracellular matrix for the regeneration of damaged tissue. In this research, after synthesizing hydroxyapatite and hardystonite powders and making hydroxyapatite-hardystonite composite, bioporous scaffolds were made by replica and 3D printing (gel printing) methods. Then the scaffolds were examined by physical tests (curing shrinkage), mechanical tests (compression test) and biological tests (degradation, MTT, bioactivity and cell adhesion). The amount of curing shrinkage of the scaffolds made by 3D printing method was lower than the scaffolds made by replica method due to the additives and little water. The compressive strength of the scaffolds made by the 3D printing method was higher than the scaffolds made by the replica method due to the regular 3D structure. Scaffolds made by replica method had more dissolution in PBS solution than scaffolds made by 3D printing method due to their more porous structure. Also, the scaffolds containing hardystonite, showed less in vitro degradation and dissolution due to the slow degradation rate of hardystonite compared to hydroxyapatite, which indicated a better degradation rate and closer to the bone. Also, adding hardystonite to hydroxyapatite increases the compressive strength of the scaffolds with values of 0.86, 1.34 and 2.01 (MPa) for the replica scaffolds and 2.34, 3.67 and 4.83 (MPa) for 3D printing scaffolds. The cell viability percentage of all scaffolds was more than 80% and the scaffolds did not show any toxicity. In all scaffolds, due to the very high bioactivity of hydroxyapatite and hardystonite on the surface of the scaffolds, apatite showed significant growth. Finally, all the scaffolds showed very good cell adhesion. According to the results, the scaffold including 5% hardystonite by 3D printing method can be introduced as the optimal sample.

هيدروكسي¬آپاتيت , هاردستونيت , كامپوزيت سراميكي , رپليكا , پرينت سه بعدي

Hydroxyapatite , Hardystonite , Ceramic composite , Replica , 3D Print

Mehran Moayedi

Dr. Hamidreza Rezaei - Dr. Jafar Javadpoor