• شماره ركورد
    33289
  • پديد آورنده

    سمانه نيك پر

  • عنوان
    بررسي اثر افزودن ذرات هيدروكسي‌آپاتيت و نانولوله‌هاي كربني بر خواص مكانيكي و زيستي كامپوزيت كيتوسان/ژلاتين
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي پزشكي/بيومتريال
  • سال تحصيل
    1400
  • تاريخ دفاع
    1403/11/27
  • استاد راهنما
    دكتر عليرضا خاوندي - دكتر جعفر جوادپور
  • استاد مشاور
    دكتر حميدرضا رضايي
  • دانشكده
    مهندسي مواد و متالورژي
  • چكيده
    بافت غضروف مفصلي به‌دليل نداشتن عروق خوني و تعداد محدود سلول‌هاي غضروف‌ساز، توانايي ذاتي پاييني براي ترميم دارد و بسيار آسيب‌پذير است. در اين راستا، مهندسي بافت به‌عنوان رويكردي نوين براي بازسازي مؤثر اين بافت معرفي شده است. در پژوهش حاضر، داربست‌هاي هيدروژلي بر پايه ژلاتين/كيتوسان به روش خشك‌كردن انجمادي تهيه گرديدند. به‌منظور افزايش پايداري ساختاري اين داربست‌ها، از گلوتارآلدهيد به‌عنوان عامل اتصال عرضي استفاده شد. در ادامه، تأثير افزودن مقادير مختلفي از ذرات هيدروكسي‌آپاتيت (1، 2 و 3 درصد وزني) و نانولوله‌هاي كربني چندجداره عامل‌دار شده با گروه‌هاي كربوكسيلي (2/0، 3/0 و 4/0 درصد وزني) بر ريزساختار، خواص مكانيكي و زيستي داربست‌ها مورد ارزيابي قرار گرفت. تحليل تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) نشان داد كه با افزايش غلظت درصد وزني هيدروكسي‌آپاتيت، ميانگين اندازه منافذ داربست‌ها به‌طور قابل‌توجهي كاهش يافت؛ به‌گونه‌اي كه از 53/5 ± 221 ميكرومتر در غلظت 1 درصد، به 93/2 ± 117 و 00/2 ± 80 ميكرومتر در غلظت‌هاي 2 و 3 درصد وزني كاهش يافت. افزودن نانولوله‌هاي كربني نيز روند مشابهي ايجاد كرد و باعث كاهش اندازه منافذ به 64/4 ± 185 و 61/3 ± 144 ميكرومتر در غلظت‌هاي 3/0 و 4/0 درصد شد. آزمون مكانيكي فشار تك‌محوره نشان داد كه افزايش مقدار فازهاي تقويت‌كننده موجب بهبود معنادار مدول يانگ شد؛ به‌طوري‌كه با افزايش غلظت هيدروكسي‌آپاتيت از 1 به 3 درصد وزني، مدول يانگ از 05/0 ± 09/1 مگاپاسكال به 22/0 ± 92/4 مگاپاسكال افزايش يافت. همچنين، افزودن نانولوله‌هاي كربني از 2/0 به 3/0 و 4/0 درصد وزني، مدول يانگ را به ترتيب از 05/0 ± 09/1 مگاپاسكال به 07/0 ± 58/1 و 13/0 ± 90/2 مگاپاسكال افزايش داد. ظرفيت تورم و نرخ تخريب نمونه‌ها با افزايش محتواي تقويت‌كننده¬ها كاهش يافت، كه نشان‌دهنده پايداري ساختاري بالاتر در محيط فيزيولوژيك مي‌باشد. ارزيابي زيست‌سازگاري با آزمون MTT نشان داد كه نمونه‌هاي منتخب فاقد سميت سلولي بوده و بستر مناسبي براي رشد و تكثير سلول‌هاي پيش‌ساز استخواني MC3T3-E1 فراهم مي‌آورند. به‌طور كلي، يافته‌هاي اين تحقيق نشان مي‌دهد كه داربست‌هاي كامپوزيتي ژلاتين/كيتوسان حاوي 1 درصد وزني هيدروكسي‌آپاتيت و 2/0 يا 3/0 درصد وزني نانولوله‌هاي كربني چندجداره عامل‌دار، با خواص فيزيكي، مكانيكي و زيستي بهينه، گزينه‌هاي مناسبي براي استفاده در مهندسي بافت غضروف مفصلي به‌شمار مي‌روند.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/02/03
  • عنوان به انگليسي
    Investigation of the Effect of Adding Hydroxyapatite Particles and Carbon Nanotubes on the Mechanical and Biological Properties of Chitosan/Gelatin Composite
  • تاريخ بهره برداري
    1/1/1900 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    سمانه نيك پر

  • چكيده به لاتين
    Articular cartilage tissue, due to its avascular nature and low population of chondrocytes, is highly vulnerable to injuries and exhibits limited regenerative capacity. Consequently, identifying effective therapeutic and regenerative approaches for articular cartilage repair is of significant importance. Among the innovative strategies in this domain, tissue engineering has emerged as a promising approach for repairing and regenerating damaged tissues. In this study, composite hydrogels composed of gelatin and chitosan (with a gelatin-to-chitosan weight ratio of 4:1) were fabricated using the solution casting method, followed by freeze-drying. Crosslinking of these hydrogels was achieved using glutaraldehyde (3% v/v), which led to the formation of imine bonds (–C=N), enhancing the stability of the hydrogel scaffolds. The formation of imine bonds between the amino groups of gelatin and chitosan polymers via glutaraldehyde was analyzed using Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy. Furthermore, the effects of adding varying weight percentages of hydroxyapatite (1%, 2%, and 3%) and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) (0/2%, 0/3%, and 0/4%) on the microstructure, mechanical properties, and biological characteristics of the composite hydrogels were investigated. Microscopic analyses revealed that increasing the hydroxyapatite content significantly reduced the average porosity of the composite hydrogels, while the addition of MWCNTs resulted in a slight decrease in porosity. Additionally, increasing the hydroxyapatite and MWCNTs contents enhanced the Young's modulus and compressive strength of the composite hydrogels, while reducing their swelling capacity and degradation rate. To eva‎luate the cytotoxicity of MWCNTs, an MTT assay was conducted. The results indicated that increasing the MWCNTs content reduced the viability of MC3T3-E1 cells, emphasizing the need for careful consideration in selecting the optimal concentration of these nanomaterials. Based on the obtained results, the optimal composition for fabricating tissue-engineering scaffolds consisted of a gelatin-to-chitosan weight ratio of 1:4, a glutaraldehyde concentration of 3% v/v, 1% w/w hydroxyapatite, and 0/2% or 0/3% w/w MWCNTs.
  • كليدواژه هاي فارسي
    بافت غضروف مفصلي , كيتوسان , ژلاتين , هيدروكسي‌آپاتيت , نانولوله¬هاي كربني
  • كليدواژه هاي لاتين
    Articular cartilage tissue , hydrogel , chitosan , gelatin , hydroxyapatite , carbon nanotubes
  • Author
    Samaneh Nikpar
  • SuperVisor
    Dr. Alireza Khavandi - Dr. Jafar Javadpour - Dr. Hamidreza Rezaie