عنوان پایان‌نامه
طراحی و ساخت داربست های نانویی از پلیمرهای زیست تخریب پذیر به وسیله روش الکتروریسی به منظور استفاده در مهندسی بافت
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی- فرآیندهای کاغذسازی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1119.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 52515
- تاریخ دفاع
- ۱۶ بهمن ۱۳۹۰
- دانشجو
- راضیه احمدی زاده
- استاد راهنما
- قاسم عموعابدینی, جمشید محمدی روشنده
- چکیده
- مهندسی بافت از سه جز اصلی سلول، عوامل رشد و داربست تشکیل می¬شود. در چنین مجموعه¬ای ابتدا سلول¬ها بر روی داربست که به عنوان یک ساختار موقت برای تکثیر و پشتیبانی از سلول¬ها عمل می کند، قرار داده می¬شوند. پلیمرهای مورد استفاده در تولید داربست¬ها به دو دسته طبیعی و مصنوعی تقسیم می¬شوند که استفاده از ترکیب این پلیمرها علاوه بر اینکه زیست¬سازگاری و چسبندگی سلول¬ها را افزایش می¬دهد، خواص مکانیکی را نیز بالا می¬برد. در میان روش¬های ساخت داربست، استفاده از روش الکتروریسی برای ساخت داربست¬های پلیمری زیست تخریب¬پذیر به دلیل تولید نانوالیاف و در نتیجه ایجاد ساختاری شبیه به ماتریس خارج سلولی طبیعی، بسیار مورد توجه است. در این پایان نامه، ابتدا هریک از پلیمرهای پلی¬لاکتیک (PLA) و ژلاتین (GEL) به تنهایی الکتروریسی شده و تغییر پارامترهای حلال، غلظت پلیمر و ولتاژ مورد بررسی قرار گرفته است. برای پلیمر PLA غلظت (w/v) %10 و حلال کلروفرم:دی¬متیل فرمامید (1:3) مناسب بوده است که الیافی با قطر متوسط nm 524 را نتیجه داده است. در الکتروریسی پلیمر GEL نیز شرایط بهینه در غلظت (w/v) %20 با حلال اسید استیک:آب (15:85) بدست آمده است که قطر متوسط الیاف در این حالت nm 153 بوده است. همچنین در این بررسی نشان داده شده است که با افزایش غلظت، قطر الیاف افزایش یافته و با افزایش ولتاژ قطر الیاف کاهش می یابد. در ادامه از ترکیب GEL و PLA، به دلیل خواص مکانیکی PLA و چسبندگی و تکثیر سلول¬ها به دلیل حضور GEL استفاده شده است. محلول (PLA:GEL) با سه نسبت (1:1)، (3:2) و (3:1) با هم ترکیب شده¬اند. در نسبت (1:1) عدم پایداری جت و الیاف همراه با دانه و در دو نسبت دیگر به ترتیب قطر متوسط الیاف nm 531 و 833 بدست آمده است. طیف FTIR حضور پیک¬های هر دو پلیمر را نشان داده است. همچنین میزان تخلخل، جذب آب و تخریب در محیط بیولوژیکی برای داربست¬های ترکیبی مورد بررسی قرار گرفته است. در نسبت (3:2) به دلیل انحلال سریع GEL در محیط آبی از روش اتصالات عرضی توسط بخارات گلوتارالدهید استفاده شده است. طیف FTIR حضور پیک¬های هر دو پلیمر را بعد از اتصال عرضی و قرارگیری در محلول PBS نشان داده است. همچنین تصاویر SEM بعد از 4 و 8 روز قرارگیری محلول PBS نشان داده است که تغییری در مورفولوژی الیاف ایجاد نشده است.
- Abstract
- Electrospinning (ES), is popular for its simple process operation, high performance in nanofiber fabrication and low-cost setup of required devices. The non-woven mats produced by ES have showed a number of unique characteristics such as large surface area-to-volume ratio and high porosity with very small pore size. These unique characteristics of nanofibers which can mimic the structure of native extracellular matrices (ECMs), make them excellent candidates for tissue engineering scaffolds. The mechanical, biological and kinetic properties of the scaffolds can be manipulated by altering the composition of the polymer solution and processing parameters. Presently, the polymers which have been successfully produced into ultrafine fibers by ES are from synthetic polymers, natural macromolecules as well as their blends. Gelatin, a natural biopolymer, is a very good material for cells’adhesion and proliferation. However, the poor mechanical properties and water solubility have restricted gelatin’s application as nanofibrous scaffold in tissue engineering field. The introduction of synthetic polymers within natural origin polymers would optimize the physico-chemical and biological properties of them. PLA is biocompatible and it undergoes scission in the body to lactic acids, which is induced by microbial fermentation of biomass. However, owing to its lipophilicity and lack of mechanical integrity, PLA often induces an inflammatory response. So recently, the research on the modification of PLA for increasing its hydrophilicity and cellular affinity has attracted significant attention. In this thesis, poly lactic (PLA) and gelatin (GEL) is electrospuned seperately and different electrospinning parameters such as solvent, concentration of PLA solutions and electric field intensity were examined to investigate the effects on morphology of nanofibers. For PLA the concentration of 10% of polymer and Chloroform:DMF (3:1) as a solvent was appropriate and resulted average fiber diameter of 524 nm. In electrospinning of gelatin, optimum condition was obtained at concentration of 10% with acetic acid: water (15:85) as a solvent. Also the average fiber diameter of 153 nm is achieved in this case. Indeed results showed that increasing the concentration could lead to fiber with large diameter and fiber diameter decreased by increasing of voltage. Additionally, the gelatin/PLA blend solution was prepared by mixing two solutions at 3:1, 3:2 and 1:1 (PLA:gelatin) ratios. when PLA:gelatin ratio was (1:1), spinning into a well-shaped nano?ber was not almost possible. In other both compositions (3:1 and 3:2) average nanofiber diameter of 531 nm and 833nm were obtained respectively. Spectroscopic evaluation of gelatin, PLA and different ratios of gelatin/PLA e-spun ?bers were analyzed by using FT-IR spectrometer and has shown the presence of peaks of both polymers. Also porosity, Water adsorption and biodegradation in physiological saline solution for hybrid scaffold were investigated. In addition, to improve the stability of e-spun gelatin ?bers in an aqueous medium, electrospun PLA:gelatin ?bers at 3:2 ratio were cross linked with gltaraldehyde vapor. After cross linking and putting scaffolds in PBS solution, FT-IR spectrometer has shown the presence of peaks of both polymers. Also SEM images have shown that the glutaraldehyde vapor cross-linked ?bers after puting them in PBS solution after 4 and 8 days were not degraded
