عنوان

ساخت و ارزیابی داربست بر پایه تری کلسیم سیلیکات برای مهندسی بافت استخوان با استفاده از تکنیک پرینت سه بعدی

۹۸۸۹۶پ

فارسی

ساخت و ارزیابی داربست بر پایه تری کلسیم سیلیکات برای مهندسی بافت استخوان با استفاده از تکنیک پرینت سه بعدی

[پایان نامه]

نیما بهشتی زاده

دانشگاه علوم پزشکی تهران، دانشکده پزشکی

۱۴۰۱

۱۳۱ص

دکتری تخصصی(PhD)

مهندسی بافت

۱۴۰۱/۱۰/۲۵

۲۰

مقدمه و هدف کار: برطرف نمودن آسیبهای استخوانی ناشی از سوانح و تصادفات و جراحی برداشتن تومورهای استخوانی چالش بزرگی برای سلامتی انسان به شمار میرود. مهندسی بافت استخوان به عنوان شاخه ای از مهندسی بافت که علمی نوظهور و همگرا میباشد، سعی دارد با بهره گیری از اصول مهندسی و زیستی، بر کاستی های متداول کنونی در این زمینه غلبه کند. بدین منظور، از داربست، سلول و فاکتورهای رشد استفاده می گردد. در واقع داربست ساختاری را فراهم می سازد تا سلول ها در آن به کمک فاکتورهای رشد، تکثیر و تمایز یافته و ماتریکس خارج سلولی خود را بسازند. به تدریج ماتریکس ساخته شده سلول¬ها جایگزین داربست می¬شود. لذا انتخاب ماده مناسب در ساخت داربست استخوانی بسیار مهم و حیاتی است.هدف اصلی رساله حاضر ساخت و مشخصه¬یابی داربست استخوانی بر پایه تری کلسیم سیلیکات با استفاده از تکنیک ساخت افزایشی است. تری کلسیم سیلیکات (C3S, Ca3SiO5) یکی از سیمان¬های سیلیکاتی بایو اکتیو مورد استفاده در درمان اندودونتیک است. اخیرا مطالعات in vitro و in vivo نشان داده است که این ماده بایو اکتیو و زیست سازگار است و پتانسیل کاربرد در بازسازی استخوان دارد. روش کار: در مطالعه حاضر، از ساخت داربست به روش پرینت سه بعدی استفاده شد. بدین منظور، کامپوزیت پلیمر سرامیکی آلژینات/تری کلسیم سیلیکات مورد مطالعه قرار گرفت. مطالعه حاضر در پنج فاز مجزا انجام گردید؛ نخست آماده سازی متریال مورد استفاده از جمله سنتز نانوپودر تری کلسیم سیلیکات و ساخت جوهر مناسب پرینت سه بعدی با بهینه سازی درصد ترکیب مناسب آلژینات/تری کلسیم سیلیکات انجام شد. در فاز دوم ساخت داربست با دستگاه پرینت سه بعدی اکستروژنی انجام شد. سپس در فاز سوم، پوشش دهی داربست¬های حاوی تری کلسیم سیلیکات توسط هیدروژل ژلما و تابش نور UV به منظور کراس لینک کردن آن انجام گردید. در فاز چهارم، ارزیابی¬های فیزیکی (شامل آنالیزهای XRD، FTIR،1H-NMR ، SEM، استحکام مکانیکی، زیست تخریب پذیری و ...) و در فاز نهایی ارزیابی¬های زیستی (شامل آنالیزهای سمیت سلولی، چسبندگی سلولی، تکثیر و تمایز سلولی و استخوان سازی) انجام شد.یافته¬ها: مطابق با آنچه قبلا گزارش شده بود، مطالعه حاضر نشان داد که نسبت ترکیب پلیمر و سرامیک Alg/C3S بر تعاملات بین مولکولی آن¬ها تاثیر بسزایی داشته و بر عملکرد محصول تأثیر می‌گذارد. با بررسی اثرات مقادیر مختلف C3S در جوهرهای زیستی (0-10-20-30 درصد)، نسبت ترکیب بهینه Alg 10/C3S 90 در جوهرهای زیستی توسعه‌یافته شناخته شد. در واقع در این نسبت بهینه، ماکزیمم استحکام فشاری داربست¬های پرینت سه بعدی شده (14.89 ± 4.66 MPa) و ماکزیمم مدول الاستیک (36.07 ± 14.94 MPa) حاصل گردید. همچنین با پوشش دهی این داربست بهینه توسط هیدروژل ژلما در درصدهای 8، 10 و 12 درصد، پوشش دهی توسط ژلما 12 درصد به حصول ماکزیمم استحکام فشاری داربست¬های پرینت سه بعدی شده (49.63 ± 3.24 MPa) و ماکزیمم مدول الاستیک (49.81 ± 10.16 MPa) منجر گردید که برای مهندسی بافت استخوان، محدوده ایده آلی می¬باشد. نتایج تست زیست تخریب پذیری نشان دهنده باقی ماندن 47.3 ± 2.3 %، 33.1 ± 1.7 % و26.7 ± 4.3 % از داربست های Alg ، کامپوزیت Alg/C3S و کامپوزیت Alg/C3S پوشش داده شده با ژلما، پس از 28 روز قرارگیری در محلول PBS است. همچنین نتایج تست زیست سازگاری نشان دهنده تشکیل آپاتیت مناسبی بر روی نمونه های حاوی C3S است. مطابق با نتیجه ارزیابی سمیت سلولی، همه نمونه¬ها دارای ویژگی زیست سازگاری مناسبی هستند. نتایج تست چسبندگی سلولی نشان دهنده چسبندگی مناسب سلول روی داربست¬ها، بخصوص روی داربست پوشش داده شده با ژلما می¬باشد. همچنین نتایج تست تمایز سلولی، نشان دهنده این است که تمایز سلول¬های مزانشیم چربی انسانی به استخوان روی داربست های پوشش دهی شده بیشتر می¬باشد. تست¬های آلکالین فسفاتاز، آلیزارین رد و ایمونوسایتوشیمی نیز تایید کننده استخوان زایی بیشتر در حضور هیدروژل ژلما به عنوان پوشش داربست های سه بعدی تولید شده می¬باشد.نتیجه گیری: نتایج به دست آمده از پژوهش حاضر، استفاده از داربست¬های پرینت سه بعدی شده از ترکیب پلیمر آلژینات و نانوسرامیک تریک کلسیم سیلیکات به منظور مهندسی بافت استخوان تایید می¬کند. همچنین این نتایج نشان دهنده کارایی پوشش ژلما روی داربست¬های تولید شده به منظور استخوان¬زایی بیشتر می¬باشد. نتایج این طرح به منظور مطالعات بیشتر در درون تن و کارآزمایی¬های بالینی استفاده خواهد شد.

مهندسی بافت استخوان

پرینت سه بعدی

ژلما

تری کلسیم سیلیکات

، پدیدآور

بهشتی زاده، نیما

، استاد راهنما

، استاد راهنما

، استاد مشاور

، استاد مشاور

اعظمی، محمود

لطفی بخشایش، نسرین

فرزین، علی

آی، جعفر

دانشگاه علوم پزشکی تهران، دانشکده پزشکی

ایران

20230214

۲۴۱۰ف

دانشگاه علوم پزشکی تهران، کتابخانه دانشکده پزشکی

p

TF

92029

a

Y